專利名稱：無密封膜真空預(yù)壓法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟地基處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于大面積軟土地基處理的無 密封膜真空預(yù)壓法。
背景技術(shù)：
隨著我國現(xiàn)代化進程的加快，在(沿海)城市建設(shè)的過程中，大量的軟土地基需要 處理，使用較廣泛的軟地基處理方法有以下四種1、真空預(yù)壓法該方法使用大氣預(yù)壓作為預(yù)壓荷重，先在地面上鋪設(shè)一層排水墊 層，然后使用插板機按設(shè)計間距插設(shè)塑料排水板，再在其上覆蓋一至兩層不透氣密封膜。然 后使用真空泵對排水板進行抽氣使透水材料中保持較高的真空度，在土的孔隙水中產(chǎn)生負 的孔隙水壓力，孔隙水逐漸被吸出從而達到預(yù)壓效果。但是傳統(tǒng)真空預(yù)壓軟地基處理方法 存在以下局限性(1)、要有輔助工程措施供挖溝壓膜，才能形成真空，而且因抗滑穩(wěn)定要求需卸載 拆膜才能繼續(xù)施工，其工序復(fù)雜，處理時間相對較長，造價也較高。(2)、該方法僅能對下覆深厚軟土層進行排水加固，對于場地表面的松散填土層往 往無能為力。(3)、真空負壓一般不超過90KPa，處理后場地承載力增長有限。2、堆載預(yù)壓法通過在場地上堆填一定厚度的填土層來作為預(yù)壓荷載，以達到加 固下覆軟土層的目的，缺點是土方工程量巨大，處理時間長。3、強夯法該方法是反復(fù)將很重的錘(一般為10 40t)提到高處使其自由落下 (落距一般為10 40m)給地基以振動和沖擊，使地基壓縮固結(jié)，從而提高地基的強度并降 低其壓縮性。強夯法應(yīng)用廣泛，但對于飽和度較高的粘性土，處理效果不佳，尤其是淤泥質(zhì) 土地基，處理效果更差。4、樁基礎(chǔ)法例如粉噴樁，攪拌樁，石灰樁、振沖樁等樁基。這種處理方法施工造價 高、施工工期長。綜上所述，現(xiàn)有的大面積軟土地基處理方法無法達到施工工序少、工期短的目的， 無法快速和高質(zhì)量加固地表松散填土和下覆軟土層。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不需要使用真空膜、施工工序少、工期短，可快速和高 質(zhì)量加固地表松散填土和下覆軟土層的無密封膜真空預(yù)壓法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為無密封膜真空預(yù)壓法，包括下述 步驟1)對處理場地表層的透水透氣土層的厚度進行測定；2)在處理場地上按正方形或梅花樁型打插豎向排水體，打插前根據(jù)打插深度和透 水透氣土層的厚度，預(yù)先用密封漆對處于透水透氣土層中以及外露的排水體進行密封；
3)將排水體的外端連接至抽真空裝置，進行抽真空施工；4)滿足卸載要求后卸除真空荷載。所述的透水透氣土層厚度通過現(xiàn)場鉆機探摸確定，探摸以正方形網(wǎng)格為一個單 元，單元寬度視場地地質(zhì)條件復(fù)雜性而定，以正方形網(wǎng)格的四個角點透水透氣土層厚度的 平均值作為該單元的透水透氣土層的厚度。所述的排水體依次通過管體連接器、鋼絲彈簧管、主管連接至抽真空裝置。在步驟3抽真空的后期結(jié)合對表層土層進行強夯或碾壓。在碾壓前先直接在場地上鋪設(shè)一定厚度粘土層再進行碾壓。在場地承載力要求較高的時候，可沿處理場地邊線外擴一定距離，設(shè)置2 3排鋼 絲彈簧管和排水體，在后期進行強夯施工時將處理邊線內(nèi)管道拆除，保留外擴場地內(nèi)的管 道以加速夯擊造成的超靜孔隙水壓力的消散。每排排水體鋪設(shè)一條鋼絲彈簧管，每條鋼絲彈簧管與同排的排水體相連接，每三 根排水體通過管體連接器連接到鋼絲彈簧管上，并用密封膠密封。每隔三排排水體鋪設(shè)一條鋼絲彈簧管，每條鋼絲彈簧管與其同排的排水體、及位 于兩側(cè)的排水體相連接，每三根排水體通過管體連接器連接到鋼絲彈簧管上，并用密封膠 密封。所述的管體連接器由高密聚乙烯塑料制成，兩端為圓筒狀，兩端與鋼絲彈簧管相 連，中間設(shè)有與排水體形狀相適應(yīng)的開口，開口可容許三根排水體插入其中。所述的鋼絲彈簧管和管體連接器在進場前進行預(yù)連接，并繞制成方便運輸?shù)木?狀。本發(fā)明打插排水體前預(yù)先用密封漆對處于透水透氣土層中以及外露的排水體進 行密封，以保證真空度不損失，在抽真空時不需要使用密封膜和砂墊層，節(jié)省砂墊層和密封 膜的材料投入，同時可不用采用密封墻施工和鋪設(shè)砂墊層以及挖溝壓膜，減少施工工序，縮 短工期；此外，真空度能直接傳遞到土層中，真空度傳遞的效率高；同時在后期可根據(jù)承載 力要求在場地上結(jié)合強夯或碾壓施工，能在處理深厚軟土層的同時加固表層松散填土，加 固效果好，是一種非常有效的地基處理方法，達到快速和高質(zhì)量地加固地表松散填土和下 覆軟土層的目的。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。圖1是鋼絲彈簧管與排水體采用第一種實施方式連接的某軟基處理項目施工場 地平面布置圖。圖2是鋼絲彈簧管與排水體采用第二種實施方式連接的某軟基處理項目施工場 地平面布置圖。圖3是某軟基處理項目施工場地鋼絲彈簧管與排水體采用第一種實施方式連接 的平面圖。圖4是某軟基處理項目施工場地鋼絲彈簧管與排水體采用第二種實施方式連接 的平面圖。圖5是排水體密封的剖面示意圖。
圖6是某軟基處理項目施工場地剖面圖。圖中1主管，2鋼絲彈簧管，3透水透氣土層，4軟土層，5排水體，6密封段排水體， 7地層界限，8止回閥，9真空表，10抽真空設(shè)備，11管體連接器。
具體實施例方式如圖1至圖6所示，本發(fā)明的詳細施工步驟如下(1)清理施工現(xiàn)場，準備施工作業(yè)。(2)對處理場地表層的透水透氣土層3的厚度進行測定；所述的透水透氣土層厚度通過現(xiàn)場鉆機探摸確定，探摸以正方形網(wǎng)格為一個單元，單元寬度視場地地質(zhì)條件復(fù)雜 性而定，以正方形網(wǎng)格的四個角點透水透氣土層厚度的平均值作為該單元的透水透氣土層 的厚度。(3)排水體施工按正方形或梅花樁型布置，間距可根據(jù)承載力和工期要求計算 得到。施工過程及技術(shù)要求必須符合相關(guān)規(guī)范。排水體5為排水板，排水體打設(shè)長度一般 至軟土層4底部直至地層界限7，當(dāng)軟土層下部有透水層時，板底須與透水層頂面有Im的距 離。排水體5打插前根據(jù)打插深度和透水透氣土層的厚度，預(yù)先用密封漆對處于透水透氣 土層中以及外露的排水體進行密封，圖5中排水體的黑色部分為密封段排水體6。排水體露 頭長度應(yīng)滿足能夠接到管體連接器11為準。在鋼絲彈簧管2與排水體第一種連接方式中， 按管體連接器位于排水體樁位上算，排水體最大外露長度一般比其間距多20cm ；在鋼絲彈 簧管與排水體第二種連接方式中，與鋼絲彈簧管同排的排水體外露長度一般為20cm，在鋼 絲彈簧管兩側(cè)的排水體外露長度一般比排水體間距多20cm。排水體在透水透氣段和外露段 采用密封漆進行密封，密封漆涂在排水體外表面，以保證真空度不損失。(4)布設(shè)排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)的布設(shè)方式采取鋼絲彈簧管+管體連接器+排水體 鋪設(shè)方式。a、材料選擇和制備鋼絲彈簧管一般采用通徑為50mm的管材。管體連接器總長度 約40cm，該管體連接器由高密聚乙烯塑料制成，管體連接器兩端管口可以和鋼絲彈簧管相 連接，管口徑一般為50mm，中間為矩形開口狀，容許三根排水體插入其中，開口形狀和尺寸 可根據(jù)排水體規(guī)格訂制，開口高度約15mm。b、鋼絲彈簧管和管體連接器的預(yù)連接為了實現(xiàn)對大面積軟土的快速處理以及大 規(guī)模規(guī)格化施工，需要對鋼絲彈簧管和管體連接器進行預(yù)連接。鋼絲彈簧管在出廠前，根據(jù) 施工要求將其加工成相同管長的彈簧管段。鋼絲彈簧管與排水體采用圖1中的方式連接， 彈簧管段一般為290cm/段(按排水板間距Im計算)；鋼絲彈簧管與排水體采用圖2中的方 式連接，彈簧管段一般為90cm/段(按排水板間距Im計算)。使用管體連接器兩端管口將 各段鋼絲彈簧管連接起來，鋼絲彈簧管插入管口部分約5cm，要保證接頭處連接的緊密性， 做到不透水、氣及砂，逐段連接到30m長度為宜，這時可將連接后的鋼絲彈簧管卷成團狀以 方便運輸。C、管道的鋪設(shè)及與排水體的連接將成卷的鋼絲彈簧管運往施工場地后即可在場 地上按施工設(shè)計將其攤開鋪設(shè)在相應(yīng)的位置上，當(dāng)一卷鋼絲彈簧管的長度不夠時可與其它 管段通過管體連接器搭接到相應(yīng)的長度。將每三根排水體插入相應(yīng)的管體連接器的開口 端，并用密封膠對開口端進行密封。這樣在土層上排水體和彈簧管管網(wǎng)共同形成一個排水網(wǎng)絡(luò)，作用相當(dāng)于傳統(tǒng)的中粗砂排水墊層。(5)鋪設(shè)主管1 一般采用通徑75mm或90mm的PVC管作為主管，鋪設(shè)在場地兩側(cè)， 當(dāng)場地面積較大時也可在場地中間加設(shè)主管，在本次地基處理施工中只在兩側(cè)鋪設(shè)主管。 主管和鋼絲彈簧管之間采用與之匹配的三通接頭連接。主管則直接和抽真空設(shè)備10相連 接，抽真空設(shè)備10即真空泵，真空泵還接有止回閥8和真空表9。(6)安裝抽真空系統(tǒng)在場地兩側(cè)布置抽真空設(shè)備10每臺真空泵處理面積為 800m2 1000m2，將真空泵水平放置在加固區(qū)兩側(cè)。(7)安裝發(fā)電機及布設(shè)電纜。(8)抽真空施工抽真空5 10d然后逐漸增加真空泵工作臺數(shù)。當(dāng)真空度達到 60kPa，開足所有真空泵，將真空度提高到大于設(shè)計要求的荷載。此時，可開始恒載計時抽真 空達到預(yù)定天數(shù)。(9)待真空度穩(wěn)定后，持續(xù)抽真空的后期進行強夯或碾壓施工。在碾壓施工中， 在場地承載力要求較高的時候，可不拆除場地內(nèi)管道，直接在場地上鋪設(shè)一定厚度粘土層 (約30cm)后進行碾壓。在強夯施工中，當(dāng)場地承載力要求較高的時候，可在前期鋪設(shè)管道 時，沿處理場地邊線外擴一定距離，鋪設(shè)2 3排鋼絲彈簧管，在后期進行強夯施工時可將 處理邊線內(nèi)管道拆除，保留外擴場地內(nèi)的管道以加速夯擊造成的超靜孔隙水壓力的消散。(10)卸載。在滿足真空度要求的前提下，應(yīng)連續(xù)抽氣，當(dāng)沉降穩(wěn)定后，方可停泵卸 載，鋼絲彈簧管及連接裝置可回收利用。卸載標(biāo)準如下1)真空預(yù)壓處理后地基承載力大 于設(shè)計值，通過載荷板試驗驗證。2)恒載抽真空達到預(yù)定天數(shù)。3)軟土固結(jié)度達到設(shè)計值。根據(jù)地基處理設(shè)計承載力要求可設(shè)計不同的排水體打設(shè)深度、間距和調(diào)整真空泵 數(shù)量以達到要求。本發(fā)明的原理為1、在恒載抽真空時，真空泵在主管中產(chǎn)生真空度，并傳遞到鋼絲彈簧管中，并通過 管體連接器將大部分真空度傳遞到與之緊密連接的排水體中，排水體所傳遞的真空度在軟 弱粘性土層中產(chǎn)生一個負的孔隙水壓力，垂直排水通道作為負壓源的一部份與加固土體內(nèi) 的孔隙水壓力形成壓力差而產(chǎn)生滲流力，滲流力促使孔隙水從土體中排出，而孔隙水的排 出導(dǎo)致孔隙水壓力的降低。當(dāng)土體中總應(yīng)力基本不變的情況下，孔隙水壓力的降低值即為 有效應(yīng)力的增加值，在新增加的有效應(yīng)力的作用下促使土體固結(jié)。孔隙水通過垂直向排水 通道排出并進入鋼絲彈簧管中，并由該管流向主管，最后通過抽真空裝置排出。2、在場地承載力要求較高時候，可結(jié)合強夯或碾壓施工，強夯開始的夯能將淺層 土率先排水固結(jié)，使其強度增長，在表層形成有應(yīng)力擴散作用的“硬殼層”，使強夯的沖擊波 通過該層介質(zhì)傳播到其下臥的軟土層，促使軟土超靜孔隙水壓力迅速上升，迫使土體中的 孔隙水排出，逐步增加土粒間的有效應(yīng)力，加快軟弱土層固結(jié)。真空預(yù)壓與強夯或碾壓有機 結(jié)合，并相互補充與促進，加快了土體固結(jié)時間，加深了土體固結(jié)深度，土體強度得到顯著 提高，達到同時加固場地表層松散填土和下覆深厚軟土層的目的。同時，由于前面真空預(yù) 壓，實現(xiàn)了場地的主動排水，使超靜孔隙水壓力快速消散，避免了強夯施工中的“地表液化” 和“橡皮土”等問題。無密封膜真空預(yù)壓法適用于大面積軟土地基加固，可用于如機場跑道、公路、港 口、碼頭以及岸提填海造陸的水下軟土等的地基處理施工，特別是對于松散填土層和深厚軟土層同時加固有很好的效果，能有效消除場地后期的不均勻沉降，除節(jié)省了鋪設(shè)砂墊層，挖密封溝和鋪設(shè)密封膜的大量投入，處理場地在真空預(yù)壓與強夯或碾壓的動、靜力共同作 用下，可短時間內(nèi)實現(xiàn)快速固結(jié)，土體強度得到顯著提高。本發(fā)明的具體應(yīng)用實例如下以珠海裕嘉礦產(chǎn)品有限公司球團二期地基處理工程為例。該工程項目中料場廠區(qū) 區(qū)域淤泥層厚度約為25m，擬對該區(qū)域進行地基處理，考慮到其淤泥層厚度過厚，而且工期 要求緊，為了保證處理效果達到地基承載力施工要求，經(jīng)多方論證，討論，決定采取無密封 膜真空預(yù)壓法進行地基處理。該場地為面積為40476m2的矩形區(qū)域，場地按Im的間距正方形打設(shè)塑料排水板， 打設(shè)深度為30m，并對表層的透水透氣土層段和外露段的排水板采用特制的密封漆進行密 封，密封長度為4. 5m。每隔兩排排水板布設(shè)一根鋼絲彈簧管，每根鋼絲彈簧管與同排塑料排 水板和兩側(cè)塑料排水板相連接，每三根排水板利用管板連接器連接到鋼絲彈簧管上，在處 理區(qū)域兩側(cè)鋪設(shè)主管。全區(qū)共布置了 48臺真空泵。試抽真空10天后，經(jīng)檢查無漏氣現(xiàn)象后，開足所有真空泵，將真空度提高到大于 85kPa。恒載抽真空30d后，全場進行真空預(yù)壓同時，開始進行堆載施工，先采用當(dāng)?shù)卣承酝?進行滿場堆載施工，堆載厚度2. 5m，此外后期進行砂石樁施工的砂石料也作為預(yù)壓荷載堆 填到堆料區(qū)，可堆載到厚度5m，總堆載厚度7. 5m，采用分層堆載，每層的層厚不超過30cm。 采用40t碾壓機進行碾壓施工，碾壓2 3遍。真空預(yù)壓恒載85kPa達到80d時，進行抽真 空卸載施工。處理后地基承載力達到180kPa，淤泥層固結(jié)度達到約90%。此項目采用無密封膜真空預(yù)壓法地基處理新技術(shù)，處理后地基承載力增長顯著， 加固效果明顯，工期比傳統(tǒng)施工方法縮短近1/2 2/3，造價節(jié)約原預(yù)算的1/2?？傊?，本發(fā)明雖然例舉了上述優(yōu)選實施方式，但是應(yīng)該說明，雖然本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以進行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本發(fā)明的范圍，否則都應(yīng)該包 括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于，包括下述步驟1)對處理場地表層的透水透氣土層的厚度進行測定；2)在處理場地上按正方形或梅花樁型打插豎向排水體，打插前根據(jù)打插深度和透水透氣土層的厚度，預(yù)先用密封漆對處于透水透氣土層中以及外露的排水體進行密封；3)將排水體的外端連接至抽真空裝置，進行抽真空施工；4)滿足卸載要求后卸除真空荷載。
2.按照權(quán)利要求1所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于所述的透水透氣土層厚 度通過現(xiàn)場鉆機探摸確定，探摸以正方形網(wǎng)格為一個單元，單元寬度視場地地質(zhì)條件復(fù)雜 性而定，以正方形網(wǎng)格的四個角點透水透氣土層厚度的平均值作為該單元的透水透氣土層 的厚度。
3.按照權(quán)利要求1所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于所述的排水體依次通過 管體連接器、鋼絲彈簧管、主管連接至抽真空裝置。
4.按照權(quán)利要求1或2或3所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于在步驟3抽真 空的后期結(jié)合對表層土層進行強夯或碾壓。
5.按照權(quán)利要求4所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于在碾壓前先直接在場地 上鋪設(shè)一定厚度粘土層再進行碾壓。
6.按照權(quán)利要求4所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于在場地承載力要求較高 的時候，可沿處理場地邊線外擴一定距離，設(shè)置2 3排鋼絲彈簧管和排水體，在后期進行 強夯施工時將處理邊線內(nèi)管道拆除，保留外擴場地內(nèi)的管道以加速夯擊造成的超靜孔隙水 壓力的消散。
7.按照權(quán)利要求3所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于每排排水體鋪設(shè)一條鋼 絲彈簧管，每條鋼絲彈簧管與同排的排水體相連接，每三根排水體通過管體連接器連接到 鋼絲彈簧管上，并用密封膠密封。
8.按照權(quán)利要求3所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于每隔三排排水體鋪設(shè)一 條鋼絲彈簧管，每條鋼絲彈簧管與其同排的排水體、及位于兩側(cè)的排水體相連接，每三根排 水體通過管體連接器連接到鋼絲彈簧管上，并用密封膠密封。
9.按照權(quán)利要求3或7或8所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于所述的管體連 接器由高密聚乙烯塑料制成，兩端為圓筒狀，兩端與鋼絲彈簧管相連，中間設(shè)有與排水體形 狀相適應(yīng)的開口，開口可容許三根排水體插入其中。
10.按照權(quán)利要求3或7或8所述的無密封膜真空預(yù)壓法，其特征在于所述的鋼絲彈 簧管和管體連接器在進場前進行預(yù)連接，并繞制成方便運輸?shù)木頎睢?br>
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無密封膜真空預(yù)壓法。其包括下述步驟1)對處理場地表層的透水透氣土層的厚度進行測定；2)在處理場地上按正方形或梅花樁型打插豎向排水體，打插前根據(jù)打插深度和透水透氣土層的厚度，預(yù)先用密封漆對處于透水透氣土層中以及外露的排水體進行密封；3)將排水體的外端連接至抽真空裝置，進行抽真空施工；4)滿足卸載要求后卸除真空荷載。本發(fā)明預(yù)先用密封漆對處于透水透氣土層中以及外露的排水體進行密封，以保證真空度不損失，在抽真空時不需要使用密封膜和砂墊層，節(jié)省砂墊層和密封膜的材料投入，同時減少了施工工序，縮短了工期；此外，真空度能直接傳遞到土層中，真空度傳遞的效率高。
文檔編號E02D3/10GK101871209SQ20101022060
公開日2010年10月27日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者梁恒豐, 梁永根 申請人:廣州市盛洲地基基礎(chǔ)工程有限公司