專利名稱：一種提高地基承載力的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種地基處理技術，尤其是涉及一種提高地基承載力的方法，該方法適用于處理海涂圍墾吹填軟土、河道疏浚淤泥等大范圍的軟土地基。
背景技術：
海涂圍墾軟基的特點是含水量大，土體顆粒細，流動性強，多以淤泥質土為主，工程性質較差。軟土的自身性質決定了它需要經(jīng)過固結處理后才能作為工程建設的地基。目前已有很多提高軟土地基承載力的方法，但由于海涂圍墾區(qū)域面積大、處理要求高，很多現(xiàn)有的軟土地基處理方法難以解決如海涂圍墾軟基等的問題。目前，常見的用于處理海涂圍墾軟基的方法主要為真空預壓法，該方法雖然處理效率較高，但處理效果往往很差，難以達到工程要求較高的道路、中高層建筑物、重型廠房、倉儲區(qū)等的地基條件；另一方面，該方法處理地基的時間較長，影響后期的開發(fā)速度，且造價高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種提高地基承載力的方法，該方法處理效率高，且能夠有效地提高地基強度。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種提高地基承載力的方法，其特征在于包括以下步驟
①在待處理的軟土地基中構建真空排水系統(tǒng)和灌漿系統(tǒng)，然后在待處理的軟土地基的表面上鋪設一層覆蓋墊層，再在覆蓋墊層上覆蓋一層薄膜；
②根據(jù)固結處理后的地基所要達到的承載力，選擇灌漿材料，然后制成漿液；
③利用真空預壓法通過真空排水系統(tǒng)對軟土地基進行排水處理，在排水過程中實時監(jiān)測真空排水系統(tǒng)內(nèi)的相對壓力、從軟土地基中排出的水量、軟土地基每天的沉降量，以便控制灌漿的開始時間；
④當灌漿系統(tǒng)中的相對壓力小于或等于_30kPa時或當軟土地基每天的沉降量超過IOmm時，通過灌漿系統(tǒng)向軟土地基中灌入漿液；
⑤當灌漿系統(tǒng)中的相對壓力為OPa時，停止灌漿；在停止灌漿后灌漿系統(tǒng)中的相對壓力下降，當灌漿系統(tǒng)中的相對壓力在此次下降過程中不再下降時再通過灌漿系統(tǒng)向軟土地基中灌入漿液；
⑥重復步驟⑤的灌漿過程，直至停止灌漿后灌漿系統(tǒng)中的相對壓力不再下降，結束灌漿過程。所述的步驟①的具體過程為
①-1、真空排水系統(tǒng)的構建在待處理的軟土地基中插設多排豎向排水板，每排豎向排水板包括多個豎向排水板；然后在待處理的軟土地基的表面上布設多根水平排水管，每根水平排水管與多排豎向排水板形成排水通道；再在多根水平排水管上共同連接一個用于排出軟土地基中的水和空氣的真空泵； ①-2、灌漿系統(tǒng)的構建在待處理的軟土地基中插設多根豎向灌漿管，在插設豎向灌漿管時要求每根豎向灌漿管與其周邊的各個豎向排水板之間的間距為等間距，并要求每根豎向灌漿管上沿其軸向分布的多個出漿口位于待處理的軟土地基的中下部；然后在待處理的軟土地基的表面上布設多根水平灌漿管，并使一根水平灌漿管與多根豎向灌漿管相連通形成灌漿通道；再在水平灌漿管與豎向灌漿管的連接端上連接一個用于測量灌漿系統(tǒng)內(nèi)的相對壓力的真空壓力表；最后在多根水平灌漿管的灌漿口上共同連接一個灌漿閥門，在每個灌漿閥門的漿液入口端連接一個用于充裝漿液的灌漿罐；
①_3、在待處理的軟土地基的表面上鋪設一層覆蓋墊層，并使覆蓋墊層覆蓋住所有水平排水管和所有水平灌漿管；
①_4、在覆蓋墊層上覆蓋一層薄膜，并對薄膜的邊緣進行密封處理形成膜下真空狀態(tài)。所述的真空排水系統(tǒng)的構建過程中，相鄰兩個所述的豎向排水板之間的間距為O. 9m 1. 5mο所述的步驟①-3中的所述的覆蓋墊層的厚度為大于或等于所述的水平排水管或所述的水平灌漿管的外徑的2倍或以上；所述的覆蓋墊層為采用砂作為材料形成的砂覆蓋墊層。所述的步驟①_4中在覆蓋墊層上覆蓋薄膜之前，在待處理的軟土地基的表面的處理區(qū)域四周開設深度大于Im的地溝，用于作為薄膜的邊緣密封的邊界。所述的步驟②中灌漿材料的選擇過程為如果固結處理后的地基要求達到的承載力為大于或等于60kN/m2且小于或等于70kN/m2，則選擇高強度粘土類灌漿材料；如果固結處理后的地基要求達到的承載力為大于70kN/m2，則選擇水泥基灌漿材料。所述的水泥基灌漿材料為水泥-粉煤灰或水泥-礦渣混合物。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明方法有機結合了真空預壓技術和灌漿技術，利用真空排水系統(tǒng)中的真空泵，在軟土地基的地層中形成真空狀態(tài)，然后通過控制地層中的真空度，達到真空預壓的技術條件，再在適當?shù)臅r間開始向地層中灌入配置好的漿液，一方面，由于充分利用了真空引起的地層負壓，使?jié){液在控制時間內(nèi)較容易地滲入到地層中，填充了由地層孔隙水(因真空排水而流失)所占據(jù)的空間，經(jīng)凝固固結后提高了強度，從而有效地提高了軟土地基的承載力，同時可減少地層真空失水引起的固結沉降量，并能夠有效加快固結速度，提高處理效率；另一方面，由于利用了地層中真空狀態(tài)，因此漿液能夠方便地滲入到地層中，減少了能源消耗。此外，本發(fā)明方法可用于處理任何性質的地基，而對于海涂圍墾吹填軟土、河道疏浚淤泥等大范圍的軟土地基，處理效果尤為顯著。


圖1為本發(fā)明方法中真空排水系統(tǒng)和灌漿系統(tǒng)的布設示意圖一；
圖2為本發(fā)明方法中真空排水系統(tǒng)和灌漿系統(tǒng)的布設示意圖二。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。本發(fā)明提出的一種提高地基承載力的方法，其將真空預壓技術與軟基灌漿技術有機結合在一起，其具體包括以下步驟 ①如圖所示，在待處理的軟土地基I中構建真空排水系統(tǒng)和灌漿系統(tǒng)，然后在待處理的軟土地基I的表面上鋪設一層覆蓋墊層2，再在覆蓋墊層2上覆蓋一層薄膜3。該步驟的具體過程為
①-1、真空排水系統(tǒng)的構建如圖所示，在待處理的軟土地基I中插設多排豎向排水板，每排豎向排水板包括多個豎向排水板41 ;然后在待處理的軟土地基I的表面上布設多根水平排水管42，每根水平排水管42與至少一排豎向排水板連接；再在多根水平排水管42的排水管口上共同連接一個用于排出軟土地基I中的水和空氣的真空泵43。假設在待處理的軟土地基中插設有八排豎向排水板，且每排豎向排水板包括十個豎向排水板，則可以布設多根水平排水管，而一根水平排水管可以與多排豎向排水板連接構成一個排水通道，假設布設有四根水平排水管，則可使每根水平排水管與兩排豎向排水板連接構成一個排水通道，再根據(jù)選用的真空泵，可將兩根水平排水管作為一個單位共同連接一個真空泵，這樣就需要兩個真空泵。在此，由于本發(fā)明方法引入了灌漿技術，且采用了無壓灌漿，因此相鄰兩個豎向排水板之間的間距可保持現(xiàn)有的真空預壓技術中設置的豎向排水板之間的間距，即可將相鄰兩個豎向排水板之間的間距設置為O. 9m 1. 5m。而在實際布設過程中，可根據(jù)軟土地基的滲透系數(shù)確定相鄰兩個豎向排水板之間的間距，一般情況下軟土地基的滲透系數(shù)較小時，相鄰兩個豎向排水板之間的間距也可設計的相對小一點，如滲透系數(shù)較小時，間距可設計為O. 9m，滲透系數(shù)較大時，間距可設計為1. 5m。①_2、灌漿系統(tǒng)的構建如圖所示，在待處理的軟土地基I中插設多根豎向灌漿管51，在插設豎向灌漿管51時要求每根豎向灌漿管51與其周邊的各個豎向排水板41之間的間距為等間距，即如果待插設豎向灌漿管51的位置的周邊有呈正方形排布的四個豎向排水板41，則要求該豎向灌漿管51插設在四個豎向排水板41的中心位置上，如果待插設豎向灌漿管51的位置的周邊有呈三角形排布的三個豎向排水板41，則要求該豎向灌漿管51插設在三個豎向排水板41的中心位置上，并要求每根豎向灌漿管51上沿其軸向分布的多個出漿口位于待處理的軟土地基I的中下部，這樣能夠充分提高軟土地基的中下部的強度；然后在待處理的軟土地基I的表面上布設多根水平灌漿管52，并使一根水平灌漿管52與多根豎向灌漿管51相連通形成灌漿通道；再在水平灌漿管52與豎向灌漿管51的連接端上連接一個用于測量豎向灌漿管51內(nèi)的相對壓力的真空壓力表53 ;最后在多根水平灌漿管52的灌漿口上共同連接一個灌漿閥門54，在每個灌漿閥門54的漿液入口端連接一個用于充裝漿液的灌漿罐55。假設在待處理的軟土地基中插設有八排豎向排水板，且每排豎向排水板包括十個豎向排水板，則可在每兩排相鄰的四個豎向排水板之間插設一根豎向灌漿管，這樣有七排豎向灌漿管，且每排豎向灌漿管包括九根豎向灌漿管，這樣可以布設多根水平灌漿管，而一根水平灌漿管可以與多排豎向灌漿管連接構成一個灌漿通道，假設布設有三根水平灌漿管，則可使其中兩根水平灌漿管分別與兩排豎向灌漿管連接構成兩個灌漿通道，第三根水平灌漿管可與剩下的三排豎向灌漿管連接構成一個灌漿通道，再將兩根水平灌漿管作為一個單位共同連接一個灌漿閥門，另一根水平灌漿管作為一個單位連接一個灌漿閥門，這樣就需要兩個灌漿閥門，每個灌漿閥門的漿液入口端連接一個用于充裝漿液的灌漿罐。在實際施工過程中，插設豎向灌漿管51時，可根據(jù)目測將豎向灌漿管51插設在多個豎向排水板41的中間位置上，使插入的豎向灌漿管51與其周邊的各個豎向排水板41之間的間距差不多一致即可。在此，真空壓力表53 —般連接于豎向灌漿管51與水平灌漿管52的連接端上，在實際施工過程中可將真空壓力表53連接于豎向灌漿管51的漿液入口處，這是因為實際施工過程中，灌輸?shù)臐{液量大且漿液輸送距離遠，同時不同工程情況存在差異，輸送途中存在壓力損耗，因此可以豎向灌漿管的漿液入口處的相對壓力作為控制標準。①-3、如圖所示，在待處理的軟土地基I的表面上鋪設一層覆蓋墊層2，并使覆蓋墊層2覆蓋住所有水平排水管42和所有水平灌漿管52。在此具體實施例中，如果各個豎向排水板41和與其構成排水通道的水平排水管42綁接在一起，則各個豎向排水板41排出的水大部分直接進入水平排水管42中，小部分水則通過覆蓋墊層2和水平排水管42上沿其軸向分布的多個進水口進入水平排水管42中；如果各個豎向排水板41和與其構成排水通道的水平排水管42未綁接在一起，則各個豎向排水板41排出的水都通過覆蓋墊層2和水平排水管42上沿其軸向分布的多個進水口進入水平排水管42中，在此覆蓋墊層2起到了滲水的作用；同時，用覆蓋墊層2覆蓋住水平排水管42和水平灌漿管52，可防止水平排水管42和水平灌漿管52戳破薄膜3，在此覆蓋墊層2起到了保護薄膜3的作用。在此具體實施例中，覆蓋墊層2 —般可選用砂作為材料形成砂覆蓋墊層，砂覆蓋墊層不僅經(jīng)濟，而且滲水性能好，當然在實際施工過程中也可采用泥或陶粒作為材料形成覆蓋墊層，但泥覆蓋墊層的滲水性能較砂覆蓋墊層的滲水性能要差，而陶粒覆蓋墊層的價格比較高。在此具體實施例中，要求覆蓋墊層2的厚度為大于或等于水平排水管42或水平灌漿管52的外徑的2倍或以上，這樣就能有效的保證覆蓋墊層2完全覆蓋住水平排水管42和水平灌漿管52。①-4、在待處理的軟土地基I的表面的處理區(qū)域四周開設深度大于Im的地溝6，然后在覆蓋墊層2上覆蓋一層薄膜3，如圖所示，并利用地溝6作為薄膜3的邊緣密封的邊界對薄膜3的邊緣進行密封處理形成膜下真空狀態(tài)。在實際施工過程中，地溝6不宜挖的太淺，因為如果太淺，則薄膜3的邊緣容易跑出，這樣就無法保證膜下處于真空狀態(tài)。②根據(jù)固結處理后的地基所要達到的承載力，選擇經(jīng)濟合理的灌漿材料，然后制成漿液。在此，由于海涂吹填土一般有機質含量高，利用真空預壓法處理后的地基承載力不高(一般低于60kN/m2)，因此根據(jù)固結處理后的地基的用途(例如作為堆場、道路路基、公園、綠化用地等)，選擇合適的灌漿材料。對于作為公園、綠化用地等承載力要求不太高的地基(大于或等于60kN/m2且小于或等于70kN/m2)，可選用高強度粘土類灌漿材料；對于作為堆場、道路路基等承載力要求較聞的地基(大于70kN/m2),可選用水泥基灌衆(zhòng)材料，如水泥-粉煤灰、水泥-礦渣混合物等。在此，漿液的制備采用現(xiàn)有技術，漿液的配制比例可根據(jù)實際情況確定。③利用現(xiàn)有的真空預壓法通過真空排水系統(tǒng)對軟土地基進行排水處理，在排水過程中實時監(jiān)測真空排水系統(tǒng)內(nèi)的相對壓力、從軟土地基中排出的水量、軟土地基每天的沉降量，以便控制打開灌漿閥門灌漿的開始時間。④當灌漿系統(tǒng)中的豎向灌漿管與水平灌漿管的連接端處的相對壓力小于或等于_30kPa時，通過灌漿系統(tǒng)中的灌漿罐、灌漿閥門、水平灌漿管和豎向灌漿管向軟土地基中灌入漿液；但當軟土地基的沉降量開始加速時即當軟土地基每天的沉降量超過IOmm時，即使豎向灌漿管與水平灌漿管的連接端處的相對壓力大于_30kPa也應通過灌漿系統(tǒng)中的灌漿罐、灌漿閥門、水平灌漿管和豎向灌漿管向軟土地基中灌入漿液。⑤當無法灌入漿液時即當灌漿系統(tǒng)中的豎向灌漿管與水平灌漿管的連接端處的相對壓力為OPa時，關閉灌漿閥門停止灌漿；在停止灌漿后灌漿系統(tǒng)中的豎向灌漿管與水平灌漿管的連接端處的相對壓力會下降，當灌漿系統(tǒng)中的豎向灌漿管與水平灌漿管的連接端處的相對壓力在此次下降過程中不再下降時，再通過灌漿系統(tǒng)即打開灌漿閥門向軟土地基中灌入漿液。⑥重復步驟⑤的灌漿過程，直至停止灌漿后灌漿系統(tǒng)中的豎向灌漿管與水平灌漿管的連接端處的相對壓力不再下降，結束灌漿過程。
權利要求
1.ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于包括以下步驟 ①在待處理的軟土地基中構建真空排水系統(tǒng)和灌漿系統(tǒng)，然后在待處理的軟土地基的表面上鋪設ー層覆蓋墊層，再在覆蓋墊層上覆蓋ー層薄膜； ②根據(jù)固結處理后的地基所要達到的承載力，選擇灌漿材料，然后制成漿液； ③利用真空預壓法通過真空排水系統(tǒng)對軟土地基進行排水處理，在排水過程中實時監(jiān)測真空排水系統(tǒng)內(nèi)的相對壓力、從軟土地基中排出的水量、軟土地基每天的沉降量，以便控制灌漿的開始時間； ④當灌漿系統(tǒng)中的相對壓カ小于或等于_30kPa時或當軟土地基每天的沉降量超過IOmm時，通過灌漿系統(tǒng)向軟土地基中灌入漿液； ⑤當灌漿系統(tǒng)中的相對壓カ為OPa時，停止灌漿；在停止灌漿后灌漿系統(tǒng)中的相對壓力下降，當灌漿系統(tǒng)中的相對壓カ在此次下降過程中不再下降時再通過灌漿系統(tǒng)向軟土地基中灌入漿液； ⑥重復步驟⑤的灌漿過程，直至停止灌漿后灌漿系統(tǒng)中的相對壓カ不再下降，結束灌漿過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于所述的步驟①的具體過程為 ①-1、真空排水系統(tǒng)的構建在待處理的軟土地基中插設多排豎向排水板，每排豎向排水板包括多個豎向排水板；然后在待處理的軟土地基的表面上布設多根水平排水管，每根水平排水管與多排豎向排水板形成排水通道；再在多根水平排水管上共同連接ー個用于排出軟土地基中的水和空氣的真空泵； ①-2、灌漿系統(tǒng)的構建在待處理的軟土地基中插設多根豎向灌漿管，在插設豎向灌漿管時要求每根豎向灌漿管與其周邊的各個豎向排水板之間的間距為等間距，并要求每根豎向灌漿管上沿其軸向分布的多個出漿ロ位于待處理的軟土地基的中下部；然后在待處理的軟土地基的表面上布設多根水平灌漿管，并使ー根水平灌漿管與多根豎向灌漿管相連通形成灌漿通道；再在水平灌漿管與豎向灌漿管的連接端上連接ー個用于測量灌漿系統(tǒng)內(nèi)的相對壓カ的真空壓カ表；最后在多根水平灌漿管的灌漿ロ上共同連接ー個灌漿閥門，在每個灌漿閥門的漿液入口端連接ー個用于充裝漿液的灌漿罐； ①_3、在待處理的軟土地基的表面上鋪設ー層覆蓋墊層，并使覆蓋墊層覆蓋住所有水平排水管和所有水平灌漿管； ①_4、在覆蓋墊層上覆蓋ー層薄膜，并對薄膜的邊緣進行密封處理形成膜下真空狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求2所述的ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于所述的真空排水系統(tǒng)的構建過程中，相鄰兩個所述的豎向排水板之間的間距為0. 9m 1. 5m。
4.根據(jù)權利要求3所述的ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于所述的步驟①-3中的所述的覆蓋墊層的厚度為大于或等于所述的水平排水管或所述的水平灌漿管的外徑的2倍或以上；所述的覆蓋墊層為采用砂作為材料形成的砂覆蓋墊層。
5.根據(jù)權利要求4所述的ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于所述的步驟①-4中在覆蓋墊層上覆蓋薄膜之前，在待處理的軟土地基的表面的處理區(qū)域四周開設深度大于Im的地溝，用于作為薄膜的邊緣密封的邊界。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于所述的步驟②中灌漿材料的選擇過程為如果固結處理后的地基要求達到的承載カ為大于或等于60kN/m2且小于或等于70kN/m2，則選擇高強度粘土類灌漿材料；如果固結處理后的地基要求達到的承載カ為大于70kN/m2，則選擇水泥基灌漿材料。
7.根據(jù)權利要求6所述的ー種提高地基承載カ的方法，其特征在于所述的水泥基灌漿材料為水泥-粉煤灰或水泥-礦渣混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高地基承載力的方法，其有機結合了真空預壓技術和灌漿技術，利用真空排水系統(tǒng)中的真空泵，在軟土地基的地層中形成真空狀態(tài)，然后通過控制地層中的真空度，達到真空預壓的技術條件，再在適當?shù)臅r間開始向地層中灌入配置好的漿液，一方面，由于充分利用了真空引起的地層負壓，使?jié){液在控制時間內(nèi)較容易地滲入到地層中，填充了由地層孔隙水(因真空排水而流失)所占據(jù)的空間，經(jīng)凝固固結后提高了強度，從而有效地提高了軟土地基的承載力，同時可減少地層真空失水引起的固結沉降量，并能夠有效加快固結速度，提高處理效率；另一方面，由于利用了地層中真空狀態(tài)，因此漿液能夠方便地滲入到地層中，減少了能源消耗。
文檔編號E02D3/10GK103031835SQ20121058627
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者楊俊杰, 俞元洪, 陳富強, 余朝偉, 干煥軍, 姜歡悅, 付顯陽, 蔣文峰, 謝士猛 申請人:寧波高新區(qū)圍海工程技術開發(fā)有限公司