土工袋与动力挤密综合加固软土地基的方法

摘要

本发明公开了一种采用土工袋与动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于在场地上竖直插入塑料排水板(1)后，水平铺设透水性土工布(2)或竹筏(8)，在透水性土工布(2)或竹筏(8)上铺设装砂或碎石透水土工袋(3)，透水土工袋(3)上再铺设装砂、碎石或场地土土工袋(4)，采用振动或冲击碾压使透水土工袋(3)和装有砂、碎石或场地土土工袋(4)及以下软土体排水固结；对于布置有真空电渗排水管(9)的情况，在振动碾压或冲击碾压的同时，进行真空电渗降水。该方法具有节省砂石料、可连续施工、工期短、投资少等优点。

说明书

技术领域

本发明属于一种浅层地基加固技术，具体涉及一种土工袋与动力挤密综合加固软土地基的方法，适用于场地对强度要求高、施工工期短且当地缺少砂石填料的大面积软基加固，以及利用清淤泥浆抬高其高程的围海造陆或低洼地填高工程。

背景技术

高含水量的淤泥质地基处理通常有二类方法：一类是通过添加固化剂及机械搅拌将淤泥中的水分尽可能地排出，固化成可利用的颗粒状的土。另一类是原地处理，即根据建设用地的要求，采用排水固结加动力挤密。排水固结通常采用真空电渗、堆载预压或真空预压等工法，通过排水固结，使之达到表层动力挤密所需的最佳含水量；动力挤密通常是在碎石填料上进行低能量强夯，其目的是提高土体的压实度。第一类方法需要专门的设备，处理费用昂贵，且可能存在环保问题，故应用较少；第二类方法能有效、快速地使流塑状於泥改变为软塑状甚至固体状，从而提高地基承载力，但该方法也有一些缺点以致在某种程度上限制了其更为广泛的推广和应用，其主要缺点如下：

1、强夯施工前，通常需要在场地表面铺设一层50cm～100cm厚的砂石填料。其作用为：a)避免夯锤与软基直接接触，减少在夯击过程中产生“橡皮土”的可能性；b)在软基表面形成一个硬壳层，使强夯设备能进入场地。因为对于高含水量、超软弱的粘性土，仅通过真空电渗、堆载预压或真空预压等工法排水固结，地基的承载力不可能得到较大幅度的提高，达不到夯机施工的要求。强夯施工的砂石填料对少(缺)砂石区域的工程来说是一个制约因素，会使得工程造价大大提高；

2、在松散砂石填料上进行强夯，不可避免地会留下大量深浅不一的夯坑，夯点处的砂石填料嵌入土层多而在夯点下形成密实的土柱，夯点以外的砂石填料嵌入土层少，使得强夯后土层在平面内呈不均匀性，影响上部工程的安全；

3、砂石填料嵌入软土层后，填料层的排水效果降低，在夯击力的作用下，土中的孔隙水无法自由地排出；

4、铺设填料的传统做法占用一定的工期。因为要待砂石料大面积铺填到一定厚度后，才能进行下序的强夯施工。若遇到如下情况：a)处在外围高水位的场地，静水压力大；b)设计的外围管作用较弱；c)长期下雨，地表径流对浅层补给水丰富时，经降水后的场地将会发生外水“回灌”现象，使水位管水位上升，给下一道低能量强夯施工带来极大的不利；

5、若采用块石作为强夯填料时，经强夯后的场地，由于块石的阻碍，要进行二次处理(第二遍真空电渗降水插真空电渗管、打桩等)很困难。

发明内容

本发明的目的在于解决软土地基特别是淤泥质软土地基通常处理方法中诸如上述的工期长、需要大量砂石料等缺陷，提供一种土工袋与动力挤密综合加固软土地基的方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

在待处理的场地上竖直插入塑料排水板1后，水平铺设透水性土工布2或竹筏8，在透水性土工布2或竹筏8上铺设装砂或碎石透水土工袋3，透水土工袋3上再铺设装砂、碎石或场地土土工袋4，采用振动或冲击碾压使装砂或碎石透水土工袋3和装砂、碎石或场地土土工袋4及以下软土体排水固结。采用透水土工袋的好处在于它不会嵌入软土中，良好的排水性能可以得到保证。

上述在铺设2～3层装砂或碎石透水土工袋3后，还可以在两端及每隔3～5个装砂或碎石透水土工袋3的位置再铺设装砂或碎石透水土工袋3和装砂、碎石或场地土土工袋4，而中间部分采用场地土或砂砾石填料7填充，顶部铺设1～4层装砂或碎石透水土工袋3或者装砂、碎石或场地土土工袋4。

在每铺设一层装砂或碎石透水土工袋3或装砂、碎石或场地土土工袋4之后均碾压使得土工袋3和4呈稳定扁平状，袋子张力得到有效发挥。最后在堆积好的若干层土工袋3和4上进行振动或冲击碾压，反复来回进行，能量逐渐加大。土体在振动作用下挤压振密、排水固结。

在上述排水系统基础上，为加速高含水量软土地基的排水固结速度，可再竖插真空井点降水管9，即在振动或冲击碾压的同时，进行真空电渗降水，使土体受振动荷载与真空电渗降水联合作用，达到挤压振密与排水固结同时完成的效果。

振动或冲击碾压结束，或者振动或冲击碾压与真空电渗降水联合作用结束之后，采用低能量强夯将土工袋堆积体满夯入地基中。

上述塑料排水板1与装砂或碎石透水土工袋3组成竖向和水平向排水系统；其中，装砂或碎石透水土工袋3中碎石粒径小于10cm，且无尖角。

上述装砂或碎石透水土工袋3铺设2～5层，底部1～2层装砂或碎石透水土工袋3采用土袋加筋条或袋口绑扎方式水平向互相连接，以增加其整体性。

所述塑料排水板长3～10m，板间距1～1.4m，梅花形布置。

所用透水土工袋尺寸为40cm×40cm×10cm～150cm×100cm×30cm，单位重量≥70g的聚丙烯(PP)编织袋。

所述透水性土工袋3之上土工袋4可以就近取材，内装砂、碎石或场地土后铺设0～6层。

本发明的原理是：(1)塑料排水板(或真空井点降水管)与底层透水性土工袋组成良好的竖向水平向排水系统，土工袋以下的软土地基中的水在振动或振动电渗联合作用下能顺畅地排出；(2)土工袋由于袋子张力产生的凝聚力，具有相当高的强度，土工袋堆积体形成一个高强度的硬壳层，为振动或冲击碾压施工提供保障；(3)振动或振动电渗联合作用，使装在土工袋中的场地淤泥土及土袋层以下的软土排水固结与挤压、振密。

本发明的有益效果是：(1)节省砂石料。由于采用把砂石料装入土工袋内作为水平排水体，在上部荷载作用下砂石料不会嵌入软土之中，故只需较少的砂石料即可获得稳定的水平排水体；(2)施工工序少，且可以连续施工。施工工序为：竖插塑料排水板或真空井点降水管、铺设土工布或竹筏、铺设土工袋、振动碾压或振动电渗排水，这些工序间无需时间间隔，可以连续施工；(3)工期短。由于可以连续施工以及振动碾压无需时间间隔，故可以大大缩短工期；(4)节省投资。与通常的添加固化剂、堆载预压、桩基等方法相比，土工袋价格低廉，施工简单，故投资较少。

附图说明

图1是本发明土工袋与振动或冲击碾压联合加固软土地基的剖面图(全断面采用土工袋堆积体)。

图2是本发明土工袋与振动或冲击碾压联合加固软土地基的剖面图(断面部分采用场地土或砂砾石填料)。

图3是本发明土工袋、振动或冲击碾压与电渗联合加固软土地基的剖面图。

图中：1.塑料排水板，2.透水性土工布(端部反包土工袋)，3.装砂或碎石透水土工袋，4.装砂、碎石或场地土土工袋，5.振动碾或冲击碾，6.排水明渠，7.场地土或砂砾石填料，8.竹筏，9.真空井点降水管，10.集水排水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，土工袋与振动或冲击碾压联合加固软土地基的具体实施步骤如下：

1)在软土地基中，竖插深3～10m的塑料排水板1，排水板1的间距1～1.4m，梅花形布置；同时在场地的周边及适当的位置开挖排水明沟6。

2)在场地表面铺设一层透水性良好的透水性土工布2；也可以先铺透水性土工布2，后插塑料排水板1。

3)在透水性土工布2上铺设2层透水土工袋3。透水土工袋内装粒径小于10cm的碎石，底部1～2层的透水土工袋3水平向互相连接，底层两端的透水土工袋3被透水性土工布2反包。每铺一层透水土工袋3需要进行碾压，碾压后土工袋3尺寸为1.5m×1.0m×0.3m(长×宽×高)或40cm×40cm×(8～10)cm。

4)在透水土工袋3之上铺设0～6层内装场地软土的土工袋4。铺设要求与尺寸大小同3)。场地淤泥土含水量大于40％时，则装袋后静置一些时间后再进行铺设与碾压。

如图2所示，如上述铺好透水性土工布2后，在地面上铺设2～3层透水土工袋3，在两端及每隔3～5个透水土工袋3的位置再铺设透水土工袋3和土工袋4，而中间部分采用场地土或砂砾石填料7填充，顶部铺设1～4层透水土工袋3。

5)在土工袋堆积体形成之后，采用振动或冲击碾压设备5进行振动或冲击碾压，使土体排水固结、挤压、振密，达到工程要求的强度与密实度。

如图3所示，土工袋、振动或冲击碾压与电渗降水联合处理软土地基的具体实施步骤如下：

1)竖插真空井点降水管9，布设水平集水排水管10，并把真空井点降水管9连入水平集水排水管10中。如果场地土体含水量很高(＞100％)，在软土地基中再竖插深3～10m的塑料排水板1，塑料排水板1的间距1～1.4m，梅花形布置，用于加速排水。

2)在场地表面铺设透水性良好的竹筏8。

3)在竹筏8上铺设2～5层透水土工袋3。透水土工袋3内装粒径小于10cm的碎石，透水土工袋3间互相连接。每铺一层透水土工袋3采用小型平板振动碾5进行碾压，碾压后土工袋3尺寸为1.5m×1.0m×0.3m(长×宽×高)或40cm×40cm×(8～10)cm。

4)在透水土工袋3之上铺设0～6层内装场地软土的透水土工袋4。铺设要求与尺寸大小同3)。场地淤泥土含水量大于40％时，则装袋后静置一些时间后再进行铺设与碾压。

如图2所示，在地面上铺设2～3层透水土工袋3，在两端及每隔3～5个透水土工袋3的位置再铺设透水土工袋3和土工袋4，而中间部分采用场地土或砂砾石填料7填充，顶部铺设1～4层土工袋4。

5)安装真空系统、布设电渗导电板与电渗系统。

6)在土工袋堆积体形成之后，真空降水开始，而后进行电渗降水，当场地泛白、电渗管周边开裂、场地含水量ω降至液限ω_p附近，真空电渗结束。在真空电渗降水的同时，采用振动或冲击碾压设备5进行振动或冲击碾压，使土体排水固结、挤压、振密，达到工程要求的强度与密实度。

7)在电渗降水结束之后，采用低能量强夯，把土工袋堆积体满夯入地基中。