快速增压预压法软地基处理方法

摘要

本发明公开了快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在地层内设置竖向排水体，在地表安置水平集排水的中粗砂层、水平排水管，并在设置竖向排水体时按一定的间隔埋设振动器；(2)在进行静力排水固结法的同时，开启振动器，使软土产生高孔隙水压力，与静力排水固结法产生的压力叠加，使软土中的水快速排出。利用该方法后的工期比常规真空预压或堆载预压缩短1/3以上，固结度高，工后沉降小，价格低。

权利要求

1.快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在地层内插设塑料排水板或袋装砂井作为竖向排水体，在地表安置水平集排水的中粗砂层、水平排水管，并在插设塑料排水板或袋装砂井时按一定的间隔埋设振动器；

(2)在进行静力排水固结法产生静力排水预压压力的同时，开启振动器，使软土产生高孔隙水压力，与静力排水固结法产生的压力叠加，使软土中的水快速排出；所述静力排水固结法为真空预压法或堆载预压法或真空-堆载联合预压法。

2.如权利要求1所述的快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于：步骤(2)中的静力排水固结法为真空预压法，所述步骤(1)安排在铺设土工布和真空膜之前。

3.如权利要求1所述的快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于：步骤(2)中的静力排水固结法为堆载预压法，所述步骤(1)安排在堆载填土之前。

4.如权利要求1所述的快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于：步骤(2)中的静力排水固结法为真空-堆载联合预压法，所述步骤(1)安排在铺设土工布和真空膜之前。

5.如权利要求1所述的快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于在步骤(1)前还有一步骤：根据预处理场地的地层资料与设计使用要求，计算确定振动点间距、深度、振动力、振动频率、振动次数。

6.如权利要求1所述的快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于：在进行步骤(2)的同时进行沉降观测和侧向变形观测。

7.如权利要求6所述的快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于：根据沉降观测情况，调整所述振动器的振动频率并继续进行沉降观测和侧向变形观测，直至满足施工沉降量或软土固结度的设计要求时停止联合处理。

说明书

快速增压预压法软地基处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及饱和软土、极软土的地基处理方法，属于岩土工程中的软土地基处理技术领域。具体地说，是一种快速增压预压法软地基处理方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着我国经济建设的快速发展和我国土地资源的日益紧缺，大规模的围海造陆工程和码头堆场工程在我国的海岸带大力开展。此类场地多为高含水的淤泥、淤泥质土、沙类土，必须经过固结处理才可成为可利用的土地资源。因此，快速处理这类高含水的软土是经济建设的急需。

[0003] 几十年来，我国积累了许多处理饱和软土的成功技术，如：堆载预压、真空预压、真空-堆载联合预压等静力排水固结方法，塑料排水板加强夯、降水加强夯等动力排水固结方法，以及换土垫层，碾压夯实、置换，拌入等方法。但对于厚度大于10m的淤泥、淤泥质土场地，除了静力排水固结外，目前尚无更加快速的方法。带有竖向排水体和水平排水体的堆载预压、真空预压法的最大不足就是工期长，无法满足建设速度的需要。因此，开发可快速处理深大厚度淤泥及淤泥质土的新方法已是目前地基处理的迫切要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是提供一种可克服静力排水固结法不足的软地基处理方法，其使软土处理后沉降量小、工期短、效果好且工程造价较低。

[0005] 为达到上述目的，本发明提供快速增压预压法软地基处理方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在地层内设置竖向排水体，在地表安置水平集排水的中粗砂层、水平排水管，并在设置竖向排水体时按一定的间隔埋设振动器；(2)在进行静力排水固结法的同时，开启振动器，使软土产生高孔隙水压力，与静力排水固结法产生的压力叠加，使软土中的水快速排出。

[0006] 优选地，步骤(2)中的静力排水固结法为真空预压法，所述步骤(1)安排在铺设土工布和真空膜之前。

[0007] 优选地，步骤(2)中的静力排水固结法为堆载预压法，所述步骤(1)安排在堆载填土之前。

[0008] 优选地，步骤(2)中的静力排水固结法为真空-堆载联合预压法，所述步骤(1)安排在铺设土工布和真空膜之前。

[0009] 进一步地，在步骤(1)前还有一步骤：根据预处理场地的地层资料与设计使用要求，计算确定振动点间距、深度、振动力、振动频率、振动次数。

[0010] 进一步地，在进行步骤(2)的同时进行沉降观测和侧向变形观测。

[0011] 进一步地，根据沉降观测情况，调整所述振动器的振动频率并继续进行沉降观测和侧向变形观测，直至满足施工沉降量或软土固结度的设计要求时停止联合处理。

[0012] 本发明的有益效果在于：本发明所提供的快速增压预压法软地基处理方法属于动静排水固结法，当在对软土实施真空预压或堆载预压或真空-堆载联合预压等静力排水固结的同时，在振动器高频的周期性振动力作用下，软土粘粒之间摩擦力减小，颗粒重新排列，孔隙水压力升高后土体液化，使颗粒向低势能位置聚集，并在振冲器周围形成高孔隙水压力区，即高水头势位，其与抽真空在竖向排水体周围产生的负压形成压差，或与堆载预压产生的正压相叠加形成更高的正压，从而使软土中的自由水沿竖向排水体迅速向上运动而排到水平排水层，从而快速降低软土中的含水量而加速固结。该方法与真空预压法及堆载预压法相比工期缩短、工后沉降小、造价低，且利用其可处理含有机质的极软土，同时将振动法的应用范围从仅能处理砂类土扩大到可处理饱和软土。

附图说明

[0013] 图1为本发明的快速增压预压法软地基处理方法一个实施例加固地基的微观机理图；

[0014] 图2为本发明的快速增压预压法软地基处理方法一个实施例的施工流程中的真空负压固结图；

[0015] 图3为本发明的快速增压预压法软地基处理方法一个实施例的施工流程中的振动孔隙水压力正压固结图；

[0016] 图4为本发明的快速增压预压法软地基处理方法一个实施例的施工流程中的振动真空正负压力迭加固结图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图来对本发明的具体实施例进行说明。

[0018] 附图中标示说明：

[0019] 1：处理前的有效应力 2：降水增加的有效应力

[0020] 3：堆载预压竖向排水体增加的有效应力

[0021] 4：振动增压增加的有效应力 5：处理后残余的孔隙水压力

[0022] 21：水平排水层集水井 22：水平排水通道

[0023] 23：地层一 24：拟处理地层二

[0024] 25：下卧地层 26：第一级堆载

[0025] 27：第二级堆载 28：第三级堆载

[0026] 29：竖向排水体 30：振动器连接杆

[0027] 31：振动器头 32：以竖向排水体为中心的压力区

[0028] 33：以振动器为中心的超孔隙水压力区

[0029] 如图1-4所示，采用快速增压预压法软地基处理方法要处理图1中的拟处理地层二24、在拟处理地层二24上为地层一23，在拟处理地层二24下为下卧地层25。

[0030] 图1为本发明快速增压预压法软地基处理方法一个实施例加固地基的微观机理图，该实施例中的静力排水固结法采用的堆载预压法。处理之前地层中的总应力由有效应力和孔隙水压力组成，有效应力为图中的1，孔隙水压力由2、3和5组成；进行振动增压后一部分由于降水预压孔隙水压力转化为有效应力即2，另一部分由于含水量的降低孔隙水压力转化为有效应力即3；进行振动工艺施工后地层中产生了超孔隙水压力即4，随着消散转化成为有效应力；最后剩余的孔隙水压力为5。

[0031] 图1表明本发明提供的快速增压预压法软地基处理方法的处理结果是堆载预压与振动二者的迭加，各自增加的孔隙水压力最终将转化为土体的有效应力而使软土的强度得到了提高。在本发明其他的实施例中，静力排水固结法采用真空预压法或者真空-堆载预压法等时，微观机理与上述相同。

[0032] 本发明快速增压预压法软地基处理方法的一个实施例(静力排水固结法采用堆载预压法)的施工流程包括如下步骤：

[0033] 1.根据拟处理场地的地层资料与设计使用要求，计算确定振动点间距、深度、振动力、振动频率、振动次数等参数。

[0034] 2.如图2所示，往地层内设置竖向排水体29(塑料排水板或袋装砂井)、振动器(包括振动器连接杆30和振动器头31)，在地表安置水平集排水的中粗砂层、水平排水通道22、水平排水层集水井21；然后堆载填土第一级堆载26、第二级堆载27、第三级堆载28；在本发明其他的实施例中，若静力排水固结法采用真空预压法，则铺设土工布和真空膜；若采用真空-堆载预压法，则先铺设土工布和真空膜，再堆载填土。

[0035] 3.在进行堆载预压的同时开启振动器进行振动增压作业，进行沉降观测和侧向变形观测。

[0036] 4.根据沉降观测情况，调整振动频率并继续进行沉降观测和侧向变形观测，直至满足施工沉降量或软土固结度的设计要求时停止联合处理。

[0037] 5.如图3、图4所示，在上述步骤3、4过程中形成以振动器为中心的超孔隙水压力区33和以竖向排水体为中心的压力区32，水沿着竖向排水体29、水平排水通道22排出至水平排水层集水井21。

[0038] 本发明使软土快速排水固结的机理是：当插入竖向排水体之间的振动器振动时，会在振动器周围产生高孔隙水压力而相当形成一个正压源和一个环状正压区而抽真空使竖向排水体周围产生一个大气压的负压力，形成一个远远大于一个大气压的压力差；或环状正压区与堆载预压产生的正压相叠加形成更高的正压，从而使软土中的水快速排出。通过振动增压，使加固的软土地基比以真空预压或堆载预压或真空-堆载预压快得多的排水速度完成排水固结。其他静力排水固结法的机理与上述相同。由于上述的振动增压联合真空预压或/和堆载预压等静力排水固结法处理，使全场地软土处在真空压力或/和堆载压力和反复振动增压过程中，保持持久的高孔隙水压力并通过竖向排水体的快速消散而不断降低土体含水量，增加土体的有效应力和固结度，直至达到设计要求。

[0039] 以上所揭露的仅为本发明的实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的保护范围。