一種排水體和固化層組合地基結構的施工方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種地基處理方法，特別涉及一種排水體和固化層組合地基結構的施工方法，特別適用于表層為吹填土、淤泥土、灘涂淤泥等無硬殼層軟土地基的處理工程中。
【背景技術】
[0002]隨著工程建設的快速發展，用地需求急劇增加，建設和用地需求與土地不足的矛盾日漸突出。為解決矛盾，目前在沿海地區出現了大量的圍海造地工程，今后此類工程和人工島工程還將層出不窮。由于環保和傳統的開山填海等方式限制及造價的增加，優良填料資源的獲取日益困難，因此造地工程、海洋灘涂圍墾、人工島工程等填土來源主要采用吹填土、疏浚淤泥等超軟土、廢棄淤泥等為主。但這些新填土或者原有的海灘土一般都是淤泥或超軟土為主，強度極低，施工人員無法進入，無法直接達到造地使用的承載要求，無法進行道路、堆場等工程的開發和建設。這些工程均首先面臨著大面積的軟基處理問題。
[0003]在地基處理技術中，造價最低的和應用最廣的方法即為排水預壓法，當無堆載填料或者工期比較緊張的時候，往往采用真空預壓法。但由于這類地基處理工程中，上部吹填淤泥含水量極高，強度低，一般都屬于超軟土或淤泥土，不像一般的地基表面存在著硬殼層，因此設備和人員無法直接進入，傳統的機械化的地基處理工藝難以直接使用:如插設排水板的設備無法直接上去打設深層處理用的排水板。針對這種情況，目前工程界對這種無硬殼層的地基采用兩類方法進行處理。一類是傳統的一次性真空預壓法，但需要預先鋪設土工布、籬笆、荊條等大量輔助材料后，再采用逐步推進填砂的方法填筑砂墊層，形成的砂墊層需要很厚，一般1.5-2米左右，才能滿足插板設備進入插設排水板和真空預壓施工的需要，然后進行真空預壓，這種工藝在真空預壓之前需要填筑大量的土工布、籬笆、荊條等輔助設施，更需要大量的砂料，費用很高，且目前優質砂石料來源很困難，在超軟土地基上填筑砂石料，施工較慢，砂料浪費較多，工期較長。第二類方法采用淺層真空預壓處理，然后再采用二次深層真空預壓處理方法，淺層真空預壓處理時由于機械設備無法進入先采用人工插板，先在軟土地基上搭泡沫板及連接桿組成的浮筏或浮橋，然后人工小心地站在浮筏上采用撐桿將塑料排水板盡可能地插入淤泥中，然后再人工布置濾管、密封膜等，進行無砂墊層的真空預壓，抽真空的時間需要3個月或以上后，拆除濾管濾膜等即完成第一次淺層真空預壓處理。但這種人工插板的方式插設深度有限，一般在4米以內，最深不超過5米，僅能穿透新近吹填的流動狀的淤泥，因此為淺層預處理，處理后的強度也不高，一般為50-55kN/m2的承載力左右，甚至更低，這種真空預壓淺層處理方式，是無法滿足上部建筑如道路工程、港口倉儲堆場工程等承載要求，甚至大型機械設備的進入也很困難，另外由于真空預壓處理后表層土各點強度的不均勻性，也導致施工機械傾倒的危險，而且下部排水板未打設部分的軟土基本上未得到處理。這時需要再進行宕渣、砂石料等填筑(一般約I米左右)后進行交地開發。若進行道路、堆場倉儲等工程開發建設還需要進行二次深層處理。這時，還需要鋪設一定厚度的砂墊層后才能滿足排水板機的施工要求，再進行深層排水板的打設，如打穿原有的軟土層，然后再重新鋪設濾管濾膜進行第二次真空預壓處理。這種二次真空預壓法，由于第一次真空預壓僅為淺層處理，僅為二次預壓施工提供方便，不僅和第一類方法類似，造價高，且增加了 4個月以上的施工工期，效率低，影響了造地工程的開發進度和效率，而且在類似沼澤地中進行插板、真空預壓施工的操作有很大的危險性。
[0004]綜上所述，盡管工程中已有一些針對超軟土地基的處理方法，也取得了較好的加固效果，但在實際應用過程中均顯示出了一些不足。鑒于此，為了豐富超軟土地基的處理方法，更好的滿足超軟土地區工程建設的實際需要，目前亟需申請一種既可滿足地基承載能力要求，又能方便施工的新型地基處理方法。
[0005]申請內容
本申請的目的是針對表層為吹填土、淤泥土、灘涂淤泥等無硬殼層軟土地基深層處理工程，克服現有技術的缺陷，提出先表層硬化后形成固化層再進行排水預壓(包括傳統真空預壓、堆載預壓等)有機結合的地基處理方法，形成排水體和固化層組合結構。
[0006]本申請通過以下技術方案實現的:
一種排水體和固化層組合地基結構的施工方法，包括以下步驟:
步驟一，固化表層土，在原位土表層采用攪拌設備將固化材料與原位土進行均勻混合就地固化，使之形成固化層；
步驟二，插設排水體，當固化層的承載力滿足施工設備和人員的安全進入的要求時，在該固化層上進行排水體的插設施工；
步驟三，在固化層表面鋪設透水砂石墊層；
步驟四，根據設計要求選擇采用真空預壓排水或者堆載預壓排水工藝。
[0007]所述步驟一中采用攪拌設備對原位土進行豎直上下攪拌固化，逐步攪拌深入到設計要求的固化深度，并在深入攪拌的同時噴灑固化劑，直至設計深度后緩慢上提攪拌設備并繼續攪拌和噴灑固化劑，直至攪拌均勻。
[0008]所述步驟一中固化層的厚度為0.5~3m，且固化層的抗壓強度為60~500kPa。
[0009]步驟二中所述排水體是塑料排水板、砂井、碎石井或立體排水體。
[0010]所述步驟二中，當固化層強度較高使得排水體無法順利插設時，采用在固化后立即插入管道，等待初凝后拔出該管道，從而形成插設排水體的預留孔，或者在固化層上位于排水體的周圍進行引孔和機械局部開挖，從而使排水體順利打設。
[0011]所述步驟二中，當工期較短，固化后需要立即進行排水體施工時，為滿足施工機械能夠快速進入，采用增加固化層厚度或在常規固化劑的基礎上添加早強劑或緩凝劑的辦法。
[0012]本申請采用上述技術方案具有以下有益效果:
(I)與以往的一次性深層真空預壓相比，本申請可節約大量的砂墊層，節約造價。
[0013](2)與淺層真空預壓相比，本申請的承載力高，工后沉降明顯減小，處理深度大，施工安全性好，避免了過多的人工操作。
[0014](3)與當前常用二次真空預壓處理相比，本申請采用一次性真空預壓處理，可節約造價，并大幅節約工期，表層承載力高，沉降均勻，并且由于板體的存在，對下部預壓排水產生封閉作用，提高整體承載力。
[0015](4)本申請與將吹填土等表層軟土全部就地固化的方法相比，淤泥固化的工程量大為減少，節約造價，而與僅表面部分固化的淺層就地固化處理方法相比，由于下部的未固化土得到了預壓處理，處理深度深，承載力高，特別是可大幅減少工后沉降；而與淺層固化加復合地基、粧基等方法相比，造價可大幅降低，適用于一般路段的路基、倉儲堆場、普通廠房、綠化用地等對工后沉降要求相對較低的情況。
[0016](5)本申請可在固化層的深度設計和固化劑添加量設計工藝上進行時間配合的合理設計，在淺層固化的施工過程中對淺部固化土的強度進行隨時監測和控制，淺層固化達到機械進入的承載力要求后應立即進行深層排水體的機械施工，同時根據施工機械的不同，在固化土強度未達到較高之前應將排水體施工完畢，控制方法有二: 一是時間控制，在未達到較高強度時即進行排水板施工，二是添加劑控制，控制固化土的強度合理增長，使兩者施工工藝合理搭配。
[0017]綜述所述，本申請提出的方法與現有的方法和技術相比可減少工期，大幅節約砂石用量，節約造價，施工安全便捷，處理深度深，承載力高、工后沉降較小的優點。
【附圖說明】
[0018]圖1顯示了攪拌設備的整體結構；
圖2顯示了刀片機構的整體結構；
圖3顯示了排水體和固化層組合地基結構的施工過程；
圖3