專利名稱：軟土地基的生物處理方法
技術領域：
本發明涉及巖土工程的軟土地基處理領域。
背景技術：
隨著人類社會的發展，城市化進程越來越快，土地資源越發緊缺，選址于沿海沿江 沿湖的淤泥質軟土地基建設項目越來越多，利用清淤整治的廢棄物進行圍海造地的項目也 在迅速增加，利用濱海沿江的高含水量淤泥進行吹填的軟弱土層面積在100萬平方以上的 項目隨處可見。疏竣和造地相結合的合理利用是目前各個地方實施的雙贏做法，利用疏竣 土進行造地，可以提升美化城市環境，提高城市的綜合競爭力。隨著軟土地基處理枝術的發 展，它在疏浚上的固結利用已經成為了一頂新的產業技術。疏浚圍海造成地工程項目是在 原有淤積沉積軟土基礎上吹填了新的軟土，這是一類未經任何固結、含水量極高且呈液態 的人為沉積物，其土質為液態淤泥，淤泥夾砂及淤泥質土。此方法是將回填(吹填)疏浚土 覆蓋于原生軟土之上，使場地形成明顯的土體覆蓋下伏軟土的二元結構，從而為場地的地 基處理帶來了新的困難。這類工程場地的軟土地基均存在含水量高、壓縮性高、滲透性差， 短期內也不可能為建設所使用的特點，在進行建筑工程施工前必須根據需要對地基進行加 固，以提高軟土地基的強度、承載力和穩定性。針對濱海相淤泥或新吹填淤泥等軟弱土層， 通常采用真空預壓法和堆載預壓法進行軟土地基加固。真空預壓法是通過對軟土地基設置塑料排水板或砂井等豎向排水通道，在表面鋪 設砂墊層和水平抽水通道，并在其上覆蓋密封膜，然后采用真空泵將膜內氣體和水抽出在 膜內處產生約SOkpa的氣壓差，使軟土中的水加速排出進而加固軟基。該方法需要長時間 連續較大功率電力，以滿足大面積長時間施工抽真空，并且新吹填淤泥質土往往分布不均 勻，由于管口和管尾部分土質不同產生的固結差異沉降較大，容易引起漏氣等質量問題。堆載預壓法通過對軟基施加超載，經過8 12個月的預壓，使軟土中的超靜化隙 水壓力逐漸消散，土體有效應力逐漸增加，以達到減少軟土地基工后沉降的目的。堆載預壓 加固軟基的效果取決于堆載的大小和超靜化壓的消散過程。為了達到加固效果，需要較大 的堆載，但又存在堆載超過軟基強度的風險，因而堆載速度不能太快。此方法工程量大，造 價高，有些地方堆載料的拋棄問題不易解決，對環境影響較大。另一方面，濱海相淤泥質土 具有壓縮性高，有機物含量高，滲透性能差(10-7ms以上)的特點，在固態狀態下，荷載作用 對軟土淤泥的固結速度非常慢，到后期基本不排水不固結，在大面積淤泥沒有(排除)側向 滑移的情況下，表層硬殼層下的固態淤泥具有相當高的承載力，以此可以確定表層硬殼層 厚度及穩定性決定軟土地基承載力，因此采用以上常規方法處理滲透性差的淤泥質土，一 般都可滿足使用荷載及工后沉降要求，但固結度往往不能滿足使用要求，后期的工后沉降 較大。在大面積處理過的軟基上后期使用如有進行基坑等開挖容易破壞硬殼層，產生失穩、 滑移、差異沉降大等地質災害。
發明內容
本發明的目的是提供處理軟土地基的方法，以解決現有技術存在的上述問題。本 發明中的軟土地基處理方法中，速生林的快速生長需要吸收水分，并分解軟土地基中的有 機物為肥料，這樣會提高軟土地基的滲透性，降低含水量從而實現固結。本發明采用的技術方案如下一種軟土地基的生物處理方法，其特征在于，包括以下步驟A、在1 7m厚度的軟土地基表層鋪設竹柵和土工布，而后在其上鋪設厚度為 0. 3 0. 5m的中粗砂層和0. 4 0. 8m的山皮土層；B、在軟土地基中埋設相應的觀測儀器；C、當觀測到48小時小于IOmm的沉降量時開始采用壓路機進行多遍碾壓，每天碾 壓3 5遍，在48小時振動碾壓下沉降小于5mm時，在已平整碾壓的地上按2. 5 3. Om的 間距種植高度為0. 5 1. 2m左右的速生林樹苗；D、培養5年后，獲取速生林成材；把樹頭挖開、獲得固結度及穩定性滿足6T的使用 荷載及30cm以內的工后殘余沉降的地基。本發明中，由于速生林成活后需要有大量的有機肥料、水份和二氧化碳保證其快 速生長，樹木的根部將快速向軟土地基生長，由于軟土可充分提供速生林生長所需的有機 肥及水，速生林正常情況下可在4年內生長至10米以上，其根系亦可生長8米以上，速生林 利用其豐富的根系分解吸收軟土中的有機物來提高其滲透性，經過速生林的抽水、抽肥和 靜壓作用，軟土的透水性將大大改善，軟土中的鹽堿度會減少，進而達到固結度要求。另外， 在大面積淤泥面種植速生林，樹木的根系布滿地下，對淤泥質土起到錨固作用，使土體在開 挖應用中的開挖水平滑移的風險大大降低，減少后期使用地質災害的發生。另外，在使用海上的吹填物吹填軟土地基時，含有較高鹽分，不利于其他生物生長， 對地下構筑物有較強的腐蝕作用，造成安全隱患，而由于速生林生長會吸收淤泥中大量的有 機物和鹽分，合成生長鉀肥，因此可減少軟土地基對地下構筑物的腐蝕，保證使用質量。本發明中提及的軟土地基為含水量高、孔隙比高、壓縮性高、強度低、滲透性能差 的欠固結土，可以為天然含水量大于液限含水量、天然孔隙比大于1. 5的軟土地基，或天然 含水量大于液限含水量、天然孔隙比大于1.0的淤泥質土層，或欠固結的新近吹填土和填 土。本發明的推薦實施例中，所述觀測儀器可以是孔隙水壓力計、沉降觀測標、深層沉 降觀測儀、測斜儀等測試儀器中的一種或多種。本發明的推薦實施例中，所述竹柵為由厚度為0. 8 1. 2cm、寬度為3. 0 5. 0cm、 長度為5. 0 8. Om的竹條縱橫交錯形成的網格狀編織體，所述網格內邊緣的橫向長度為 18 25cm，其縱向長度為18 25cm。所述竹柵的竹條交錯連接部通過設置在其上的鉆孔 用連接栓或捆綁件捆綁固定。捆綁件和連接栓可采用鐵絲等不易腐蝕的材料。竹柵為具一 定剛性的半柔性體，密度較小，單位重量約為5kg/m2。竹柵整體連接后可浮于軟土層表面， 利用竹柵具有一定結構強度的特征可快速進行填砂、插豎向排水體等工序。以竹柵取代高 分子材料土工格柵，當竹柵與壓實的處理土層緊密結合后具有足夠的整體性和剛度，對上 部荷載有較好的應力擴散效應，減小在使用荷載下的工后沉降，同時竹柵還具有抗腐蝕性 強、對環境無污染和原材料豐富的特點，具有環保和節能效益。
5
中粗砂層可使用人工或小型機械回填鋪設，優選使用人工鋪設的中粗砂層。本發明的推薦實施例中，所述土工布為梭織土工布、經編土工布和針織土工布，其 作用是為阻隔軟土地基側向擠出或隆起形成淤泥包、并防止吹填砂沉入軟土地基中。本發明的推薦實施例中，對步驟D中獲得的地基進行強夯，獲得固結度及穩定性 滿足IOT的使用荷載及30cm以內的工后殘余沉降的地基。培養速生林以后，軟土的透水性 大大改善，因此，對經過上述方法處理的地基進行強夯，能獲得能滿足更高標準的地基。一種軟土地基的生物處理方法，其特征在于，包括以下步驟A、在厚度大于7m的軟土地基表層鋪設竹柵和土工布，而后在其上鋪設厚度為 0. 3 0. 5m的中粗砂層和0. 4 0. 8m的山皮土層；B、在軟土地基中埋設相應的觀測儀器；C、當觀測到48小時小于IOmm的沉降量時開始采用壓路機進行碾壓，每天碾壓 3 5遍，在48小時振動碾壓下沉降小于5mm時，在軟土地基中建立豎向排水通道，所述豎 向排水通道的上端與中粗砂層相連接，而后在已平整碾壓的地上按2. 5 3. Om的間距種植 高度為0. 5 1. 2m左右的速生林樹苗；D、培養5年后，獲取速生林成材；把樹頭挖開、獲得固結度及穩定性滿足6T的使用 荷載及30cm以內的工后殘余沉降的地基。在處理的軟土地基深度超過7米時，超過7米的部分必須施工豎向排水通道，所述 豎向排水通道為軟土層中排列的豎向貫穿的塑料排水板或袋裝砂井或砂樁，其按正三角形 或正方形布置，施工間距為1. 0 1. 2m,并與水平排水通道相連接。這其中，當軟土地基深 度超過15米時，排水板的打設深度按16米打，當軟土地基深度小于15米時，排水板的打設 深度為穿過軟土層10cm。本發明的速生林可以是速生桉、楊樹等。本發明中的軟土地基處理方法采用生物方法進行軟土地基處理的研究理論和實 踐，速生林成活后需要有大量的有機肥料、水份和二氧化碳保證其快速生長，樹木的根部將 快速向軟土地基生長，由于軟土可充分提供速生林生長所需的有機肥及水，速生林正常情 況下可在4年內生長至10米以上，速生林利用豐富的根系分解吸收軟土中的有機物來提高 其透水性，經過速生林的抽水、抽肥和靜壓作用，軟土的透水性將大大改善，軟土中的鹽堿 度會減少，進而達到固結度要求。它是一種安全可靠，并符合人類社會循環發展的新技術處 理方法。該方法集節能環保與資源利用于一體，并為社會提供林木資源。本發明中的軟土地基處理方法使用竹柵、利用竹柵比重較小和具有一定強度的特 點，無需等待軟土地基表面固化后再使用人工和機械設備在其上進行后道工序施工，且由 于竹柵造價低、抗腐蝕性強、對環境無污染和原材料豐富的特點，與傳統方法相比，本發明 的軟土地基處理方法工程造價低于使用高分子材料土工格柵的靜力排水固結法，并具有環 保和節能效益。另外，與其他軟土地基的處理方法造價相比，僅為普通軟土地基處理造價的40%， 可節省大量投資成本，具有很大的成本優勢。
具體實施例方式通過下面給出的本發明實施例可進一步了解本發明，但本發明的保護范圍不限于
6
實施例1在厚度為8m，表層含水量為58%的軟土層(軟土層的厚度及含水量通過地質勘探 資料確定)要上鋪設竹柵，竹柵由厚度為0. 8cm、寬度為3. 0cm、長度為5m的竹條縱橫交錯 形成的網格狀編織體，網格的橫向長度為18 25cm，縱向長度為18 25cm，竹柵上的竹條 交錯連接部用連接栓通過設置在其上的鉆孔固定，竹柵的單位重量為5kg/m2，每相鄰兩個 竹柵之間則使用捆綁線捆綁固定。在竹柵施工完成后應對其平整性及牢固性進行檢查，以 滿足后續施工需要。然后在大面積竹柵上面鋪設一層土工布，每相鄰兩個土工布之間的搭 接處使用尼龍線進行縫合，施工中應注意將無紡布鋪設平整，防止弄破土工布，如有弄破應 及時進行修復，防止漏泥漿。在搭接安裝時要錯開搭接以提高竹柵的整體性和穩定性，滿足 加筋抗拉要求及上部回填施工的承載力要求。在土工布層之上一次鋪設厚度為0. 3m的中粗砂層和厚度為0. 6m的山皮土層，鋪 設時需保持厚度均一，在場地回填完成后對場地進行觀測整體沉降。當觀測到48小時小于IOmm的沉降量時開始壓路機進行碾壓，每天碾壓3 5遍， 壓路機的碾壓功率應逐步加大(18T 45T)，在施工過程中連續觀測，在48小時振動碾壓下 沉降小于5mm時，可以施工豎向排水通道，豎向排水通道采用A型塑料排水板，排水板的打 設深度為穿過軟土層10cm。排水板施工應控制好垂直度，并防止排水帶出現破損扭曲和排 水板板夾(用以固定相鄰兩個排水板)被淤泥污染，排水板外露長度為15mm，排水板施工完 成后應進行振動碾壓2遍。在已平整碾壓的地上按2. 5 3. Om的間距種植高度為0. 5m左右的速生桉樹苗， 由于速生桉樹苗較小，因此在種植完成的土地上應防止小動物及人為破壞，在初期的二個 月應特別注意樹苗成長及成活問題，及時補種未成活樹苗，保證其能成活及快速成長。速生桉成活后需要有大量的有機肥料、水份和二氧化碳保證其快速生長。樹木的 根部將快速向軟土地基生長，由于軟土可充分提供速生桉生長所需的有機肥及水，速生桉 正常情況下可在4年內生長至10米以上，經過速生桉的抽水、抽肥和靜壓作用，軟土的透水 性將大大改善，土中的鹽堿度會減少，進而達到固結度要求。5年后速生桉已成林，可作為高 檔紙和夾板的原材料。此外，每公頃成林每年可吸收300噸二氧化碳及相應的粉塵，是一種 節能減排，有益城市發展的低碳減排應用技術。大面積應用本技術進行軟土地基處理，可改 善城市環境質量。經檢測，以本實施例方法處理的軟土符合地基處理后滿足6噸使用荷載及殘余沉 降量要求< 30cm的設計要求。實施例2在厚度為6m，表層含水量為65%的軟土層(軟土層的厚度及含水量通過地質勘探 資料確定)要上鋪設竹柵，竹柵由厚度為0. 8cm、寬度為3. 0cm、長度為5m的竹條縱橫交錯 形成的網格狀編織體，網格的橫向長度為18 25cm，縱向長度為18 25cm，竹柵上的竹條 交錯連接部用連接栓通過設置在其上的鉆孔固定，竹柵的單位重量為5kg/m2，每相鄰兩個 竹柵之間則使用捆綁線捆綁固定。在竹柵施工完成后應對其平整性及牢固性進行檢查，以 滿足后續施工需要。然后在大面積竹柵上面鋪設一層土工布，每相鄰兩個土工布之間的搭 接處使用尼龍線進行縫合，施工中應注意將無紡布鋪設平整，防止弄破土工布，如有弄破應
7及時進行修復，防止漏泥漿。在搭接安裝時要錯開搭接以提高竹柵的整體性和穩定性，滿足 加筋抗拉要求及上部回填施工的承載力要求。在土工布層之上一次鋪設厚度為0. 5m的中粗砂層和厚度為0. 4m的山皮土層，鋪 設時需保持厚度均一，在場地回填完成后對場地進行觀測整體沉降。當觀測到48小時小于IOmm的沉降量時開始采用壓路機進行碾壓，每天碾壓3 5遍，壓路機的碾壓功率應逐步加大(18T 45T)，在施工過程中連續觀測，在48小時振動 碾壓下沉降小于5mm時，在已平整碾壓的地上按2. 5 3. Om的間距種植高度為0. 8m左右 的速生桉樹苗，由于速生桉樹苗較小，因此在種植完成的土地上應防止小動物及人為破壞， 在初期的二個月應特別注意樹苗成長及成活問題，及時補種未成活樹苗，保證其能成活及 快速成長。速生桉成活后需要有大量的有機肥料、水份和二氧化碳保證其快速生長。樹木的 根部將快速向軟土地基生長，由于軟土可充分提供速生桉生長所需的有機肥及水，速生桉 正常生長可在4年內生長至10米以上，經過速生桉的抽水、抽肥和靜壓作用，軟土的透水性 將大大改善，土中的鹽堿度會減少，進而達到固結度要求。5年后速生桉已成林，可作為高檔 紙和夾板的原材料。此外，每公頃成林每年可吸收300噸二氧化碳，是一種節能減排，有益 城市發展的技術應用。大面積應用本技術進行軟土地基處理，可改善城市環境質量。經檢測，以本實施例方法處理的軟土符合地基處理后可滿足6噸使用荷載要求及 殘余沉降量要求< 30cm的設計要求。實施例3在厚度為16m，表層含水量為68%的軟土層(軟土層的厚度及含水量通過地質勘 探資料確定)要上鋪設竹柵，竹柵由厚度為0. 8cm、寬度為3. 0cm、長度為5m的竹條縱橫交 錯形成的網格狀編織體，網格的橫向長度為18 25cm，縱向長度為18 25cm，竹柵上的竹 條交錯連接部用連接栓通過設置在其上的鉆孔固定，竹柵的單位重量為5kg/m2，每相鄰兩 個竹柵之間則使用捆綁線捆綁固定。在竹柵施工完成后應對其平整性及牢固性進行檢查， 以滿足后續施工需要。然后在大面積竹柵上面鋪設一層土工布，每相鄰兩個土工布之間的 搭接處使用尼龍線進行縫合，施工中應注意將無紡布鋪設平整，防止弄破土工布，如有弄破 應及時進行修復，防止漏泥漿。在搭接安裝時要錯開搭接以提高竹柵的整體性和穩定性，滿 足加筋抗拉要求及上部回填施工的承載力要求。在土工布層之上一次鋪設厚度為0. 5m的中粗砂層和厚度為0. 8m的山皮土層，鋪 設時需保持厚度均一，在場地回填完成后對場地進行觀測整體沉降。當觀測到48小時小于IOmm的沉降量時開始采用壓路機進行碾壓，每天碾壓3 5 遍，壓路機的碾壓功率應逐步加大(18T 45T)，在施工過程中連續觀測，在48小時振動碾 壓下沉降小于5mm時，可以施工豎向排水通道，豎向排水通道采用A型塑料排水板，排水板 的打設深度為16m。排水板施工應控制好垂直度，并防止排水帶出現破損扭曲和排水板板夾 (用以固定相鄰兩個排水板)被淤泥污染，排水板外露長度為15mm，排水板施工完成后應進 行振動碾壓2遍。在已平整碾壓的地上按2. 5 3. Om的間距種植高度為0. 5m左右的速生桉樹苗， 由于速生桉樹苗較小，因此在種植完成的土地上應防止小動物及人為破壞，在初期的二個 月應特別注意樹苗成長及成活問題，及時補種未成活樹苗，保證其能成活及快速成長。
8
速生桉成活后需要有大量的有機肥料、水份和二氧化碳保證其快速生長。樹木的 根部將快速向軟土地基生長，由于軟土可充分提供速生桉生長所需的有機肥及水，速生桉 正常情況下可4年內生長至10米以上，經過速生桉的抽水、抽肥和靜壓作用，軟土的透水性 將大大改善，土中的鹽堿度會減少，進而達到固結度要求。5年后速生桉已成林，可作為高檔 紙和夾板的原材料。此外，每公頃成林每年可吸收300噸二氧化碳，是一種節能減排，有益 城市發展的技術應用。大面積應用本技術進行軟土地基處理，可改善城市環境質量。經檢測，以本實施例方法處理的軟土符合地基處理后滿足6噸使用荷載及殘余沉 降量要求< 30cm的設計要求。上述僅為本發明的具體實施例，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構 思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護范圍的行為。
9
權利要求
一種軟土地基的生物處理方法，其特征在于，包括以下步驟A、在1～7m厚度的軟土地基表層鋪設竹柵和土工布，而后在其上鋪設厚度為0.3～0.5m的中粗砂層和0.4～0.8m的山皮土層；B、在軟土地基中埋設相應的觀測儀器；C、當觀測到48小時小于10mm的沉降量時開始采用壓路機進行碾壓，每天碾壓3～5遍，在48小時振動碾壓下沉降小于5mm時，在已平整碾壓的地上按2.5～3.0m的間距種植高度為0.5～1.2m左右的速生林樹苗；D、培養5年后，獲取速生林成材；把樹頭挖開、獲得固結度及穩定性滿足6T的使用荷載及30cm以內的工后殘余沉降的地基。
2.根據權利要求1中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于所述觀測儀器可 以是孔隙水壓力計、沉降觀測標、深層沉降觀測儀、測斜儀等測試儀器中的一種或多種。
3.根據權利要求1中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于所述竹柵為由厚 度為0. 8 1. 2cm、寬度為3. 0 5. 0cm、長度為5. 0 8. Om的竹條縱橫交錯形成的網格狀 編織體，所述網格內邊緣的橫向長度為18 25cm，其縱向長度為18 25cm ；所述竹柵的竹 條交錯連接部通過設置在其上的鉆孔用連接栓或捆綁件捆綁固定。
4.根據權利要求1中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于所述土工布為梭 織土工布、經編土工布和針織土工布。
5.根據權利要求1中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于對步驟D中獲得 的地基進行強夯，獲得固結度及穩定性滿足IOT的使用荷載及30cm以內的工后殘余沉降的 地基。
6.一種軟土地基的生物處理方法，其特征在于，包括以下步驟A、在厚度大于7m的軟土地基表層鋪設竹柵和土工布，而后在其上鋪設厚度為0.3 0. 5m的中粗砂層和0. 4 0. 8m的山皮土層；B、在軟土地基中埋設相應的觀測儀器；C、當觀測到48小時小于IOmm的沉降量時開始采用壓路機進行碾壓，每天碾壓3 5 遍，在48小時振動碾壓下沉降小于5mm時，在軟土地基中建立豎向排水通道，所述豎向排水 通道的上端與中粗砂層相連接，而后在已平整碾壓的地上按2. 5 3. Om的間距種植高度為 0. 5 1. 2m左右的速生林樹苗；D、培養5年后，獲取速生林成材；把樹頭挖開、獲得固結度及穩定性滿足6T的使用荷載 及30cm以內的工后殘余沉降的地基。
7.根據權利要求6中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于所述豎向排水通 道為軟土層中排列的豎向貫穿的塑料排水板或袋裝砂井或砂樁，其按正三角形或正方形布 置，施工間距為1.0 1.2m。
8.根據權利要求7中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于所述軟土地基的 深度超過15米，排水板的打設深度為16米。
9.根據權利要求7中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于所述軟土地基的 深度為7 15米，排水板的打設深度為穿過軟土層10cm。
10.根據權利要求6中所述的軟土地基的生物處理方法，其特征在于對步驟D中獲得 的地基進行強夯，獲得固結度及穩定性滿足IOT的使用荷載及30cm以內的工后殘余沉降的地基。
全文摘要
本發明公開了一種軟土地基的生物處理方法，該方法在軟土地基表層鋪設竹柵和土工布，而后在其上鋪設中粗砂層和山皮土層；在軟土地基中埋設相應的觀測儀器；當觀測到48小時小于10mm的沉降量時開始采用壓路機進行碾壓，在48小時振動碾壓下沉降小于5mm時，在已平整碾壓的地上按種植速生林樹苗；培養5年后，獲取速生林成材；把樹頭挖開、獲得固結度及穩定性滿足6T的使用荷載及30cm以內的工后殘余沉降的地基。本發明中的軟土地基處理方法中，速生林的快速生長需要吸收水分，并分解軟土地基中的有機物為肥料，這樣會提高軟土地基的滲透性，降低含水量從而實現固結。
文檔編號E02D3/10GK101967818SQ20101028370
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者張伯謙 申請人:廈門鑫海陸軟土地基科技有限公司