一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法
【專利摘要】一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，包括：對施工基坑地進行作業區域劃分；在作業區域邊緣豎立排水幕墻和集水井；向作業區域內吹填軟質粘土；水平鋪設的柔性排水板；再吹填軟質粘土和鋪設的柔性排水板，直至指定高程；在排水幕墻頂部設置砂墊層埋設真空管網，連接真空射流泵，然后鋪設密封薄膜封閉；最后開啟真空射流泵抽真空，至指定結束條件終止。本發明利用分層吹填軟質粘土逐步抬高，及分層布置水平排水板的特點，利用吹填軟土的自重應力即進行排水，大大降低了能耗，施工期也成為有效排水期，加快了土體結構性的形成，縮短了總體工期，節省大量材料，并可防止淺層及排水板周圍的致密層形成，保證土體結構性良好，提高土體排水能力。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種對粘土進行加固處理的方法，特別是一種利用自重應力和真空負 壓作為加快排水動力的用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法。 -種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法
【背景技術】
[0002] 現有技術中對吹填軟土的排水固結處理方式，一般包括用塑料排水板作為堅向排 水通道、頂部填料堆載和施加真空作為排水的動力。在缺沙地區，針對吹填軟土發明了無沙 墊層真空直排堆載預壓排水固結方法，目前較為流行。這些方法經過幾十年的應用實踐，在 工藝、設備、材料等方面有了諸多改進。堆載預壓法主要是利用頂部上方施加的額外荷載來 驅動土體的排水固結，使上部填土附加應力在地基產生超靜孔隙壓力，真空預壓利用真空 設備產生的負壓引起排水，通過堅向排水體排水，真空負壓聯合堆載兩者兼而有之。吹填軟 土在真空負壓或堆載聯合作用下，處理層內地基土水沿大體著水平方向向排水體運動，再 經排水板垂直向上抽出地基，從而降低了地基土內的含水量，提高地基的固結強度。
[0003] 但是，上述傳統的排水固結處理方式針對吹填高含水率（> 80 %)、高塑性指數（> 20)重塑類軟粘土的吹填地基時，由于其結構性差、粘粒含量高、含水率高、壓縮性高、強度 低、滲透性低等特點，很難進行堆載，真空預壓還存在排水固結效果差強人意，處理時間很 長，且很不均勻、地基強度可靠度低等等問題。因此，如與此類重塑類軟粘土的吹填地基時， 一般先對吹填土晾曬半年甚至幾年時間再進行處理效果較好。另外，根據工程的實踐情況， 在對新近吹填類軟粘土進行直排真空加載過程中，經常在土表層和圍繞排水板形成20? 30cm厚度的致密層和土柱隆起，導致排水隔斷，致密層之外排水和真空傳遞較正常土體更 加困難，其結果實際只加固了排水板為中心的一小部分地基土，其他部分基本沒有得到加 固效果。同時由于對高含水量軟土抽真空集中在面層或排水板上部，地基變形導致排水板 彎折扭曲、排水板周邊形成致密層阻隔、充盈較多水體等，導致真空向深度下和排水板周邊 傳遞效果很差，再由于排水板周邊形成的土柱阻隔，淺層lm以下和以排水板為中心半徑 20cm以往的土體處理效果很難到達理論效果，耗能高，效率低。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術中所存在的缺陷，提供一種用于 吹填軟粘土加固處理的排水固結方法。
[0005] 本發明采用了下列技術方案解決了其技術問題：一種用于吹填軟粘土加固處理的 排水固結方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 對施工基坑地進行作業區域的劃分，每作業區域的兩側寬度< 125m ; (2) 在作業區域的邊緣側面由下向上逐層建筑堅立的排水辱墻和集水井，該排水辱墻 和集水井每層的高度為每層吹填面以上〇. 5?lm，該集水井與排水幕墻相聯通，集水井內 安裝潛水泵，并將出水管引出； (3) 向作業區域內吹填軟質粘土，吹填厚度控制在0. 8?1. 5m內； (4) 在達到厚度的作業區域內的吹填軟質粘土層上水平鋪設的柔性排水板，該柔性排 水板兩端插入排水.墻內并與排水.墻相聯通； (5) 重復（2) (3) (4)步驟，直至吹填軟質粘土至指定高程，然后在最上一層柔性排水 板上堆載〇. 4?0. 45m的淺表層填土或吹填淤泥，其中，當吹填軟質粘土層2m之后潛水泵 可開啟抽水； (6) 吹填完成后，在排水幕墻頂部設置砂墊層，在該砂墊層中埋設真空管網，并連接真 空射流泵，然后鋪設密封薄膜封閉； (7 )檢查排水幕墻和集水井無泄漏后，開啟真空射流泵抽真空，至指定結束條件終止。
[0006] 本發明與現有技術中用塑料排水板作為堅向排水通道，頂部填料堆載和施加真空 作為排水動力的對吹填軟土進行排水固結處理方式相比較，具有突出的技術效果： 1、 本發明利用分層吹填軟質粘土逐步抬高，以及分層布置水平排水板的特點，一邊施 工一邊利用吹填軟土的自重應力即進行排水，大大降低了能耗，施工期也成為地基處理的 有效排水期，加快了土體結構性的形成，較傳統總體工期短； 2、 不必在全作業區域表層設置密封膜及排水墊層，僅需在作業區域設置排水幕墻，使 用的細砂或沙礫材料約全區面覆蓋的砂墊層的20%以內，可節省大量材料和施工工期； 3、 僅在排水幕墻上方布置密封設施和實施抽真空，抽真空區域很小，利于管理和控制， 能耗低； 4、 無需專業設備鋪設排水板，僅用人工就可以鋪放； 5、 排水期間，排水板隨地基沉降，可有效防止傳統堅向打設排水板在地基沉降后發生 彎折、井阻上升等排水板性能嚴重下降的不利變化，避免了堅向排水板打設時的涂抹效應， 進一步保障排水板的性能； 6、 利用吹填軟土的自重排水，可防止淺層及排水板周圍的致密層形成，保證土體結構 性良好，提高土體排水能力； 7、 由于土層越厚自重越大，排水動力就越大，排水效果越明顯，可解決常規真空預壓法 深層土處理效果不理想的問題； 8、 相對傳統堅向排水板方法地基中無加筋效應，本發明中排水板水平放置，對填土層 起到了良好的加筋作用，可有效提高土體的承載力，因隨地基基本水平沉降，理論上無彎 折變化，如需二次處理，無需重新打設排水板； 9、 可與現有的其他加快排水的方法靈活組合，如可在上部聯合加載等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明作業區域的結構示意圖。
[0008] 圖2為本發明作業區域的俯視剖面圖。
[0009] 圖3為本發明作業區域的立體結構示意圖。
[0010] 圖4為本發明作業區域局部剖視圖。
[0011] 圖5為本發明另一實施例作業區域的立體結構剖面圖。
[0012] 圖中各序號分別表示為： 1 一柔性排水板；2-排水.墻；3-集水井；4 一真空射流泵；5-軟質粘土；6-淺表層 填土；7-砂墊層；8-真空管網；9 一密封薄膜。
【具體實施方式】
[0013] 以下結合實施例以及附圖對本發明作進一步的描述。
[0014] 參照圖1、圖2、圖3和圖4，本發明適合對以新近吹填或填土的重塑性超軟土 (含水 率> 80%、塑性指數> 20的軟粘性土）為主的地基進行排水固結處理，其主要包括如下步 驟： (1) 對施工基坑地進行作業區域的劃分，每作業區域的兩側寬度< 125m ; (2) 在作業區域的邊緣側面由下向上逐層建筑堅立的排水幕墻2和集水井3,該排水幕 墻2和集水井3每層的高度為每層吹填面以上0. 5?lm，該集水井3與排水幕墻2相聯通， 集水井3內安裝潛水泵并將出水管引出（圖中未畫出）； (3) 向作業區域內吹填軟質粘土 5,吹填厚度控制在0. 8?1. 5m內； (4) 在達到厚度的作業區域內的吹填軟質粘土層上水平鋪設的柔性排水板1，該柔性排 水板1兩端插入排水.墻2內并與排水.墻2相聯通； (5) 重復（2) (3) (4)步驟，直至吹填軟質粘土 5至指定高程，然后在最上一層柔性排 水板1上堆載0. 4?0. 45m的淺表層填土 6或吹填淤泥，其中，當吹填軟質粘土層2m之后 潛水泵可開啟抽水； (6) 吹填完成后，在排水幕墻2頂部設置砂墊層7,在該砂墊層7中埋設真空管網8,并 連接真空射流泵4,然后鋪設密封薄膜9封閉； (7) 檢查排水幕墻2和集水井3無泄漏后，開啟真空射流泵4抽真空，至指定結束條件 終止。
[0015] 本發明所述的排水幕墻2用通水性好的細砂或沙礫類粗顆粒構成，該排水幕墻2 最小寬度為〇. 5m，可以視排水幕墻2的高度而作適當調整。
[0016] 本發明所述的柔性排水板1在同層中每根間距為0. 8?1. 5m。柔性排水板1可選 用常規地基處理用排水板，其型號為：SPB-B，SPB-C，SPB-D，或者選用大通量的排水帶以及 小排水板。
[0017] 本發明所述的集水井3根據排水量的計算在排水幕墻2中均勻布置，且集水井3 底商低于排水辱墻2底商。
[0018] 本發明所述的真空射流泵4在真空管網8中根據施工進度要求以及吹填土的含水 量基本均勻布置，并以作業區域內每800?1000平方米放置一臺的數量設置為宜。
[0019] 本發明所述的排水幕墻2和集水井3,設置在作業區域邊緣的兩個相向側面或者 四周側面。
[0020] 當所述的排水幕墻2在作業區域邊緣的兩個相向側面布置時，上、下兩層相鄰的 柔性排水板1為平行布置。
[0021] 為了增加排水效果，在作業區域邊角也可斜向增加布置柔性排水板1。
[0022] 參照圖5,本發明的另一實施例，當所述的排水幕墻2在作業區域邊緣的四周側面 布置時，上、下兩層相鄰的柔性排水板1可以平行布置，或者參照圖5中上、下兩層相鄰的柔 性排水板1為交錯布置。
[0023] 本發明所述的排水幕墻2及集水井3上部密封方式參照常規真空預壓的密封方法 進行。
[0024] 本發明排水時一般分兩個階段施行。第一階段依靠吹填淤泥期間的自重應力排水 并由集水井內潛水泵抽出，第二階段布置啟用真空射流泵，進行抽真空強排水，此時潛水泵 也需根據觀測情況適時開啟抽水，降低排水幕墻內水位。
[0025] 本發明利用土體自重應力和真空負壓驅動加快地基土排水固結，在處理層內地基 土的水的運動路線基本是堅向朝水平鋪設的排水板運動，再經排水板水平運輸至排水幕墻 后向上抽出，從而降低地基土的含水量，提高地基的強度。
【權利要求】
1. 一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 對施工基坑地進行作業區域的劃分，每作業區域的兩側寬度< 125m ; (2) 在作業區域的邊緣側面由下向上逐層建筑堅立的排水辱墻和集水井，該排水辱墻 和集水井每層的高度為每層吹填面以上〇. 5?lm，該集水井與排水幕墻相聯通，集水井內 安裝潛水泵，并將出水管引出； (3) 向作業區域內吹填軟質粘土，吹填厚度控制在0. 8?1. 5m內； (4) 在達到厚度的作業區域內的吹填軟質粘土層上水平鋪設的柔性排水板，該柔性排 水板兩端插入排水.墻內并與排水.墻相聯通； (5) 重復（2) (3) (4)步驟，直至吹填軟質粘土至指定高程，然后在最上一層柔性排水 板上堆載〇. 4?0. 45m的淺表層填土或吹填淤泥，其中，當吹填軟質粘土層2m之后潛水泵 可開啟抽水； (6) 吹填完成后，在排水幕墻頂部設置砂墊層，在該砂墊層中埋設真空管網，并連接真 空射流泵，然后鋪設密封薄膜封閉； (7 )檢查排水幕墻和集水井無泄漏后，開啟真空射流泵抽真空，至指定結束條件終止。
2. 根據權利要求1所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在 于：所述的排水幕墻和集水井，設置在作業區域邊緣的兩個相向側面或者四周側面。
3. 根據權利要求1或者2所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特 征在于：所述的排水幕墻用通水性好的細砂或沙礫類粗顆粒構成，該排水幕墻最小寬度為 0· 5m。
4. 根據權利要求1所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在 于：所述的柔性排水板在同層中每根間距為〇. 8?1. 5m。
5. 根據權利要求2所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在 于：所述的排水幕墻在作業區域邊緣的兩個相向側面布置時，上、下兩層相鄰的柔性排水板 為平行布置。
6. 根據權利要求2所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在 于：所述的排水幕墻在作業區域邊緣的四周側面布置時，上、下兩層相鄰的柔性排水板為平 行布置或者上、下兩層相鄰的柔性排水板為交錯布置。
7. 根據權利要求1所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在 于：所述的集水井在排水幕墻中均勻布置，且集水井底高低于排水幕墻底高。
8. 根據權利要求1所述的一種用于吹填軟粘土加固處理的排水固結方法，其特征在 于：所述的真空射流泵在真空管網中均勻布置，并以作業區域內每800?1000平方米放置 一臺的數量設置。
【文檔編號】E02D3/10GK104110024SQ201310134647
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優先權日:2013年4月18日
【發明者】蔣基安, 郝宇馳, 常防震, 劉功勛, 陳海英, 洪國軍, 王超, 羅榮民 申請人:中交上海航道勘察設計研究院有限公司