一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法

摘要

一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，它根据吹填土的加固深度和土体渗透系数，在土体内部一定深度范围内按照一定间距横向布置弹簧软式降水管，弹簧软式降水管两端通过密封装置与抽真空装置联结，在加固土体内部形成横向排水系统进行强力排水；场地地下水位降低至地表以下2～4m后通过数遍变能量夯密加速地基的排水固结。该方法使用的排水系统布置于加固土体内部，排水效果明显，夯密施工时排水同步进行，大大加速夯密引起的超静孔隙水压力的消散，缩短了夯密的间歇时间，实现了强排水、动力夯密两种技术优势的结合，具有工期短，加固效果好，造价低，节省资源等优点。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程软土地基加固处理设计与施工技术，围海造 陆软基处理技术方法，特别涉及围海造陆形成的渗透系数大于 10^-6cm/s的吹填软土(主要是饱和粉土、粉砂、粉质黏土和含有粉土 夹层的淤泥质土等)地基加固处理的新技术：一种连续强排水联合夯 密软基处理技术方法。

背景技术

为了缓解土地资源对沿海经济发展的制约，我国沿海的很多地区 通过吹填造陆方式形成陆域。吹填土以粉砂、粉土、粉质黏土和淤泥 质土为主。在吹填过程中破坏了土的原结构，形成一种扰动的，具有 高含水率、高孔隙比、高压缩性、低强度等特点的地基土，不经过加 固处理不能满足工程建设需要。

如何在吹填完成后的软土地基上快速经济的形成可被利用的土 地成为急需解决的问题。

吹填软土地基的加固方法有多种方法，其中常用的方法有排水固 结法和降水动力固结法等。排水固结方法工艺成熟、加固效果好，但 工期长、造价较高、消耗大量自然资源。降水动力固结法是一种近年 发展起来的软土地基处理方法，在吹填土地基(特别是高渗透系数吹 填土)加固项目中得到了广泛应用，该方法先插入竖向降水管进行真 空降水，降水到一定深度后拔管进行强夯，强夯后重复以上步骤反复 插管降水、拔管和强夯完成地基加固。但该方法降水与强夯施工不能 同步进行，多次插拔管即增加了工作量又不能及时将强夯过程中产生 的超静孔隙水排出，延长两遍夯击之间的间歇期；同时反复采用水冲 法插拔降水管造成表层土体浸泡和深层土体的扰动，人为增加了施工 的难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种吹填软土地基加固的新 技术，特别是渗透系数大于10^-6cm/s的吹填软土地基处理——一种连 续强排水联合夯密软基处理技术方法。该技术拓展了传统的强夯法无 法加固饱和吹填软土的局限性，克服了降水动力固结法的一些缺点， 将连续强排水技术和动力夯密技术相结合，形成一种复合式加固新技 术。本发明在加固过程中不使用砂石料等自然资源，造价低，工期短， 加固后地基承载力可达100kPa以上，是软土地基处理的一种新技术。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，其特征在于：将 弹簧软式降水管埋设在吹填加固土体中；弹簧软式降水管两端通过 密封装置与抽真空装置联结，在加固土体内部形成横向排水系统， 进行强力排水；加固区域地下水位降低2.0-4.0m后，进行的变能量 夯密，使夯击能逐步向深层传递，加固深层土体；夯密施工的同时 需要强排水系统连续工作。

所采用的弹簧软式降水管，直径30-60mm，弹簧体由高强度钢 丝绕制，在弹簧体外裹滤布和无纺布，在弹簧体外由里到外依次裹滤 布、无纺布和滤布。

所述弹簧软式降水管横向埋设于加固土层内部；埋设深度为 2-6m，间距为3-10m，长度根据加固区域平面尺寸确定；弹簧软式降 水管竖向可分1-3层布置，层间距1-3m。

所述的变能量夯密为：点夯2-3遍，满夯一遍。

本发明的优点：与传统的降水动力固结法相比较，

①传统的降水动力固结法降水管采用竖向插设，降水管过滤器位于 底部，长1.0-1.2m，过滤器开孔率为20％-30％。本发明采用的弹 簧软式降水管采用弹簧体结构，开孔率达80％以上；降水管整体 横向埋设于加固土体内部，整个弹簧软式降水管都可以透水，大 大增加了过滤器长度。因此本发明使用的弹簧软式降水管可大大 提高降水效率，缩短降水时间50％以上。

②本发明使用的弹簧软式降水管埋设于加固土体内部，夯密施工过 程中弹簧软式降水管不会因夯密产生破坏，降水与夯密施工可同 步进行，解决了降水和夯密施工相互干扰的难题。施工过程中弹 簧软式降水管只需要埋设一次即可实现整个施工过程中的降水， 减少了多次插拔降水管的工作量和插拔降水管对加固土体的扰 动，方便现场施工机械行走；

③由于弹簧软式降水管布置在软土地基内部，排水系统可一直工作， 夯密施工时在土体内部形成的自由水沿夯密震动在土体内部产生 微小裂隙通过横向排水系统迅速排出，超静孔隙水压力迅速消散， 大大缩短了两遍夯密施工之间的间歇时间，实现了强力排水和动 力夯密两种技术优势的有效结合，缩短了工期，提高了加固质量。

④本发明加固新吹填土工期短，20-35天；加固效果好，加固后地基 承载力在100kPa以上；加固深度8-10m；造价低，与降水动力固 结法相比造价可降低20-30％；加固过程中不使用砂石料等自然资 源，绿色环保。

附图说明：

图1施工立体图

图2.1弹簧软式降水管平面图

图2.2弹簧软式降水管侧视图

图3.1弹簧软式降水管与密封装置连接主视图、

图3.2弹簧软式降水管与密封装置连接侧视图

图4试验区夯点布置图

图中：1夯机，2真空泵，3吹填土，4密封管，5弹簧软式降水管， 6弹簧体，7滤布，8无纺布，

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步的详细说明，便于清 楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

在工程建设初期应进行地质勘查，详细了解吹填土层的厚度、含 水量、颗粒组成、渗透系数等关键土性指标，确定加固土层厚度、夯 击能、夯密遍数及弹簧软式降水管布置深度和间距等施工参数。

某工程陆域由水力吹填形成，由勘查报告可知该工程吹填土以粉 土、粉质黏土为主，局部含淤泥薄夹层，土层厚度约6.2m，含水量 30.8％，塑性指数8.7，液限24.7％，渗透系数2.11×10^-4cm/s，颗粒 分析表明，粒径为0.25-0.075mm的细砂含量为35.2％，0.075-0.005mm 的粉粒含量为55.3％，小于0.005mm粘粒含量为9.5％。选择50m×100m 区域进行试验区。

试验区使用的水平排水通道采用一种新型土工复合管材—弹簧 软式降水管，有以下几部分构成(见图2)：弹簧体，聚合物纤维编 织物滤布、无纺布。弹簧体由高强度钢丝制成，与普通塑料滤管相比， 具有环刚度高，可达40kN/㎡，伸长率高的优点；聚合物纤维编织物 滤布具有抗拉和耐磨强度高的特点，滤布起反滤防止土体内细小颗粒 流失的作用。

试验区弹簧软式降水管布置长度50m，间距4m，埋设深度3.5m， 夯密施工采用点夯三遍满夯一遍的方法，夯点间距4m(如图4)，弹簧 软式降水管埋设于第三遍点夯的夯点轴线位置。由于降水初期软土地 基强度较低，夯密过程中采用变能量的方式，夯密第一遍夯击能为 1200kN·m，加固0-3m浅层地基，夯密第二遍夯击能为2000kN·m， 夯击能向深层传递，加固3-5m范围地基，夯密第三遍夯击能为 2500kN·m，夯击能向深层传递，加固5-8m范围深层地基，最后进行 800kN·m满夯。

试验区降水施工前在加固区埋设水位观测孔2个，孔隙水压力传 感器2组，根据夯点图布置确定软式降水管的具体位置，进行放样施 工，埋设弹簧软式降水管。弹簧软式降水管埋设至地表以下4.0m深 度处，长度50m，间距4m，共计26根，每根弹簧软式降水管两端用 密封装置与真空泵连接进行强力排水。试验区四周埋设降水封管，切 断四周水源的补给。5天后地下水位降低约3.0m，进行第一遍夯密， 夯密引起地下水位迅速上升至地表，地基孔隙水压力迅速上升，夯密 施工时强排水降水系统一直工作，加速夯密引起的地基超静孔隙水压 力消散，点夯2天后孔隙水压力消散达到75％，进行第二遍夯密，用 时2天，2天后孔压消散75％进行第三遍夯密，用时2天，后进行 满夯用时3天，工期共计20天。加固后进行了静载荷试验、原状取 土和标准贯入测试，地基承载力特征值为110kPa，加固深度达8m。

本连续强排水联合夯密软基处理技术方法，先根据吹填土的加 固深度和渗透系数，按照一定深度和间距将裁剪好的弹簧软式降水管 横向埋设于加固土体内部，弹簧软式降水管两端通过密封装置与真空 泵连接，通过真空泵将土体内部的自由水强力排出，在地下水位降低 至地表2.0-4.0m时进行变能量的夯密，动力夯密过程中横向排水系统 一直工作，加速夯密引起的地基超静孔隙水力的消散。该技术加固软 土地基加固时间为20～35天。