專利名稱：一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吹填土軟土造地大面積加固技術(shù)，屬于土木工程地基處理工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1952年杰爾曼教授(Kjellman)提出了真空預(yù)壓加固軟基方法，基本技術(shù)方法是先在需要加固的軟土地基表面鋪墊一層排水墊層，作為水平排水墊層，然后將袋裝砂井或塑料排水板打入土體，作為豎直排水體，再將密封膜鋪設(shè)在的排水墊層上，密封膜四周埋入土中，借埋設(shè)于排水墊層中的管道，將密封膜下土體中的空氣抽出，使其形成相對(duì)負(fù)壓，由于袋裝砂井或塑料排水板滲透性較大，該負(fù)壓能夠傳遞到砂井深處，從而在砂井和砂井周圍土體之間形成壓力差使土體中的孔隙水進(jìn)入砂井并被排出，最終達(dá)到地基加固效果的目的。但傳統(tǒng)真空預(yù)壓地基處理方法存在以下局限性1、傳統(tǒng)真空預(yù)壓加固軟土?xí)r常用塑料排水板作為土體中的排水通道，真空泵提供的負(fù)壓通過(guò)透水砂層和塑料排水板向下傳遞到軟土層中，但向下傳遞過(guò)程中有負(fù)壓損失， 降低了加固效率。2、吹填土是原狀土經(jīng)水力搬運(yùn)沉淀形成，含水量高，結(jié)構(gòu)性差，粘性土顆粒有較大的自由度，用真空預(yù)壓法加固吹填土?xí)r，粘性土顆粒會(huì)在負(fù)壓作用下向塑料排水板周邊移動(dòng)形成團(tuán)柱而產(chǎn)生屏蔽作用，使得負(fù)壓向土體內(nèi)的傳遞減弱，影響土體中水的排出，減弱加固效果。3、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法需要鋪設(shè)排水墊層。一般需嚴(yán)格采用含泥量小于5%的中粗紗， 厚度約50cm左右，對(duì)于吹填或新近淤積的超軟土，砂墊層需鋪設(shè)80 100cm，在砂源缺乏的地方可操作性較差；此外，鋪設(shè)砂墊層價(jià)格昂貴，導(dǎo)致工程投資大大增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有吹填土軟土造地大面積加固技術(shù)的真空泵負(fù)壓向土體中的傳遞效率較低、土體中不易排水、加固效果不顯著、不適用于砂源缺乏的地方和成本高的不足，本發(fā)明提供一種提高真空泵負(fù)壓向土體中的傳遞效率、使得土體中的水更易排出、提高加固效果、適用于砂源缺乏的地方、降低成本的吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法，采用復(fù)式真空管井，所述復(fù)式真空管井包括內(nèi)管、外管和濾膜，所述外管下端封閉，所述外管上端設(shè)有封頭，所述內(nèi)管穿過(guò)所述封頭伸入所述外管內(nèi)腔底部，所述內(nèi)管與所述封頭密封連接，內(nèi)管與抽真空排水管連通，所述外管的中下部外壁套裝所述濾膜，有濾膜處外管的管壁開(kāi)有透水孔；將內(nèi)管直接與抽真空系統(tǒng)相連，將外管內(nèi)的水抽走并在外管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，在加固初期，間歇性開(kāi)啟真空泵抽水，以井點(diǎn)降水的模式降低吹填軟土的含水量；當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8% 時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，先低真空，后高真空，實(shí)現(xiàn)吹填軟土的加固。
進(jìn)一步，所述復(fù)式真空管井的內(nèi)管和外管均為硬質(zhì)管，所述加固方法包括以下步驟(1)、先筑圍堰，后打設(shè)所述復(fù)式真空管井，再將各復(fù)式真空管井的內(nèi)管與抽真空系統(tǒng)連接，然后開(kāi)始在圍堰內(nèi)吹填軟土，同時(shí)確保吹填過(guò)程中復(fù)式真空管群直立；O)、當(dāng)吹填軟土面高于復(fù)式真空管井濾膜的上端時(shí)，間歇性開(kāi)啟真空泵，抽取重力作用下滲進(jìn)復(fù)式真空管井內(nèi)的水，同時(shí)監(jiān)測(cè)吹填軟土面的高程變化，間斷吹填軟土，確保吹填軟土面始終高于復(fù)式真空管井濾膜的上端；(3)、當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，前期先低真空， 中后期逐漸高真空；0)、當(dāng)預(yù)估吹填軟土面加固沉降后的高程大于設(shè)計(jì)要求高程時(shí)，停止吹填軟土， 同時(shí)在吹填軟土面上保留設(shè)定厚度上覆水；(5)、當(dāng)濾膜范圍內(nèi)土體加固到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，排掉上覆水，繼續(xù)抽真空至吹填軟土表面開(kāi)裂?；蛘呤撬鰪?fù)式真空管井的內(nèi)管為軟質(zhì)管，所述加固方法包括以下步驟(1)、先筑圍堰，后圍堰內(nèi)吹填軟土，待吹填軟土自重沉降到設(shè)定程度后打設(shè)復(fù)式
真空管井；(2)、將復(fù)式真空管井的內(nèi)管與抽真空系統(tǒng)連接；(3)、完成土工布和密封模鋪設(shè)；(4)、在抽真空前階段間歇性開(kāi)啟真空泵；(5)、當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，前期先低真空， 中后期逐漸高真空；(6)、持續(xù)抽真空當(dāng)加固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，抽真空結(jié)束。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為復(fù)式真空管井主要由內(nèi)管、外管和濾膜組成，根據(jù)內(nèi)管和外管的材質(zhì)是否可彎曲，分為硬質(zhì)復(fù)式真空管井和軟質(zhì)復(fù)式真空管井。硬質(zhì)復(fù)式真空管井的示意圖見(jiàn)圖1，軟質(zhì)復(fù)式真空管井的示意圖見(jiàn)圖3。采用硬質(zhì)復(fù)式真空管井時(shí)，先打設(shè)硬質(zhì)復(fù)式真空管井，后吹填泥漿；采用軟質(zhì)復(fù)式真空管井時(shí)，先吹填泥漿，后打設(shè)軟質(zhì)復(fù)式真空管井。上述兩種加固方法的吹填泥漿和打設(shè)排水體的順序雖然不同，但加固吹填軟土的本技術(shù)方案是一致的。利用通到外管低端的內(nèi)管，將外管內(nèi)的水抽走并在外管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)將真空泵的負(fù)壓直接施加到加固土體上。在加固初期，吹填軟土含水量高，強(qiáng)度低，在負(fù)壓作用下粘性土顆粒會(huì)向排水體移動(dòng)而聚集成團(tuán)柱，影響后期的加固效果。因此本階段間歇性開(kāi)啟真空泵抽水，以井點(diǎn)降水的模式降低吹填軟土的含水量，增加土的強(qiáng)度。當(dāng)井點(diǎn)降水模式降低吹填軟土含水量的效率明顯減弱時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，先低真空，后高真空，其目的也是減弱粘性土顆粒在排水體周邊形成團(tuán)柱的作用，以實(shí)現(xiàn)加固過(guò)程的節(jié)能和高效。由于直接將內(nèi)管直接與抽真空系統(tǒng)相連，故不再需要通過(guò)砂墊層將負(fù)壓傳遞到排水體中。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在提高真空泵負(fù)壓向土體中的傳遞效率、使得土體中的水更易排出、提高加固效果、適用于砂源缺乏的地方、降低成本。


圖1為硬質(zhì)復(fù)式真空管井示意圖。圖中1壓力探頭，2濾膜，3壓力探頭，4外管(硬質(zhì)，PVC材質(zhì)或鍍鋅管，外徑約 5cm，有濾膜處管壁開(kāi)有透水孔，無(wú)濾膜處不開(kāi)孔)，5電極電纜，6硬質(zhì)復(fù)式真空管井內(nèi)水氣流動(dòng)方向，7內(nèi)管(硬質(zhì)，管壁不開(kāi)孔，外徑約2cm)，8濾膜頂。圖2為復(fù)式真空管井群預(yù)壓加固吹填軟土示意簡(jiǎn)圖。圖中9原地面，10圍堰，11吹填軟土頂，12上覆水位面，13抽真空連接管，14真空表，15控制閥門，16真空泵。圖3為軟質(zhì)復(fù)式真空管井示意圖。圖中7內(nèi)管(軟質(zhì)，彈簧塑料軟管或可抽真空塑料軟管，管壁不開(kāi)孔，外徑約 2cm)，4外管(軟質(zhì)，波紋濾管，外徑約5cm)。圖4為軟質(zhì)復(fù)式真空管井預(yù)壓加固吹填軟土示意簡(jiǎn)圖。圖中a為復(fù)式真空波紋濾管內(nèi)抽真空軟管距波紋濾管底距離(約20cm)，17密封構(gòu)，18 土工布，19密封膜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1參照?qǐng)D1和圖2，一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法，采用復(fù)式真空管井，所述復(fù)式真空管井包括內(nèi)管7、外管4和濾膜2，所述外管4下端封閉，所述外管4上端設(shè)有封頭，所述內(nèi)管穿過(guò)所述封頭伸入所述外管內(nèi)腔底部，所述內(nèi)管與所述封頭密封連接，內(nèi)管與抽真空排水管連通，所述外管的中下部外壁套裝所述濾膜，有濾膜處外管的管壁開(kāi)有透水孔；將內(nèi)管直接與抽真空系統(tǒng)相連，將外管內(nèi)的水抽走并在外管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，在加固初期，間歇性開(kāi)啟真空泵抽水，以井點(diǎn)降水的模式降低吹填軟土的含水量；當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，先低真空，后高真空，實(shí)現(xiàn)吹填軟土的加固。所述濾膜2上下端的外管內(nèi)壁安裝壓力探頭1、3，其中，濾膜頂8。所述壓力探頭 1、3的電極電纜5穿過(guò)所述封頭。6為硬質(zhì)復(fù)式真空管井內(nèi)水氣流動(dòng)方向。先打設(shè)抽真空設(shè)備再進(jìn)行吹填淤泥，這時(shí)采用圖1設(shè)計(jì)的硬質(zhì)復(fù)式真空管井，其外管可采用直徑5cm的PVC管或1. 5寸鍍鋅管，內(nèi)管采用直徑2cm的PVC管。布置示意圖見(jiàn)圖2，主要實(shí)施技術(shù)方案如下(1)、先筑圍堰，后打設(shè)硬質(zhì)復(fù)式真空管井，再將各硬質(zhì)復(fù)式真空管井的內(nèi)管與抽真空系統(tǒng)連接，然后開(kāi)始在圍堰內(nèi)吹填軟土，同時(shí)確保吹填過(guò)程中硬質(zhì)復(fù)式真空管群直立。O)、當(dāng)吹填軟土面高于硬質(zhì)復(fù)式真空管井濾膜的上端時(shí)，間歇性開(kāi)啟真空泵，抽取重力作用下滲進(jìn)復(fù)式真空管井內(nèi)的水，同時(shí)監(jiān)測(cè)吹填軟土面的高程變化，間斷吹填軟土， 確保吹填軟土面始終高于復(fù)式真空管井濾膜的上端。本階段吹填土軟土的含水量大，流動(dòng)性強(qiáng)，開(kāi)啟真空泵主要是為了抽取復(fù)式真空管井內(nèi)的水，而不應(yīng)在吹填土中形成顯著的負(fù)壓區(qū)，以避免在復(fù)式真空管井周邊形成具有密封性的粘性土顆粒團(tuán)柱。
(3)、當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，本階段前期先低真空，中后期逐漸高真空，其目的也是盡量減弱復(fù)式真空管井周邊形成粘性土顆粒團(tuán)柱的現(xiàn)象。0)、當(dāng)預(yù)估吹填軟土面加固沉降后的高程大于設(shè)計(jì)要求高程時(shí)，停止吹填軟土， 同時(shí)在吹填軟土面上保留一定厚度上覆水，該上覆水層起密封膜的作用。(5)、當(dāng)濾膜范圍內(nèi)土體加固到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，排掉上覆水，繼續(xù)抽真空至吹填軟土表面開(kāi)裂。實(shí)施例2參照?qǐng)D3和圖4，本實(shí)施例中，先吹填淤泥，再打設(shè)抽真空設(shè)備。這時(shí)采用圖2設(shè)計(jì)的軟質(zhì)復(fù)式真空管井，外管4為直徑5cm的波紋濾管，內(nèi)管7采用直徑2cm的彈簧塑料軟管或可抽真空塑料軟管。布置示意圖見(jiàn)圖4，主要實(shí)施技術(shù)步驟如下(1)、先筑圍堰，后圍堰內(nèi)吹填軟土，待吹填軟土自重沉降到一定程度后打設(shè)復(fù)式真空波紋濾管。(2)、將復(fù)式真空波紋濾管的抽真空軟管與抽真空系統(tǒng)連接。(3)、完成土工布和密封模鋪設(shè)。G)、在抽真空前階段間歇性開(kāi)啟真空泵，主要目的是抽取軟質(zhì)復(fù)式真空管井內(nèi)的水，而不應(yīng)在吹填土中形成顯著的負(fù)壓區(qū)，以避免在軟質(zhì)復(fù)式真空管井周邊形成具有密封性的粘性土顆粒團(tuán)柱。(5)、當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，本階段前期先低真空，中后期逐漸高真空，其目的是盡量減弱復(fù)式真空波紋濾管周邊形成粘性土顆粒團(tuán)柱的現(xiàn)象。(6)、持續(xù)抽真空當(dāng)加固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，抽真空結(jié)束。本實(shí)施例的其他工作過(guò)程與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法，其特征在于采用復(fù)式真空管井，所述復(fù)式真空管井包括內(nèi)管、外管和濾膜，所述外管下端封閉，所述外管上端設(shè)有封頭，所述內(nèi)管穿過(guò)所述封頭伸入所述外管內(nèi)腔底部，所述內(nèi)管與所述封頭密封連接，內(nèi)管與抽真空排水管連通，所述外管的中下部外壁套裝所述濾膜，有濾膜處外管的管壁開(kāi)有透水孔；將內(nèi)管直接與抽真空系統(tǒng)相連，將外管內(nèi)的水抽走并在外管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，在加固初期， 間歇性開(kāi)啟真空泵抽水，以井點(diǎn)降水的模式降低吹填軟土的含水量；當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，先低真空，后高真空，實(shí)現(xiàn)吹填軟土的加固。
2.如權(quán)利要求1所述的一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法，其特征在于所述復(fù)式真空管井的內(nèi)管和外管均為硬質(zhì)管；所述加固方法包括以下步驟(1)、先筑圍堰，后打設(shè)所述復(fù)式真空管井，再將各復(fù)式真空管井的內(nèi)管與抽真空系統(tǒng)連接，然后開(kāi)始在圍堰內(nèi)吹填軟土，同時(shí)確保吹填過(guò)程中復(fù)式真空管群直立；O)、當(dāng)吹填軟土面高于復(fù)式真空管井濾膜的上端時(shí)，間歇性開(kāi)啟真空泵，抽取重力作用下滲進(jìn)復(fù)式真空管井內(nèi)的水，同時(shí)監(jiān)測(cè)吹填軟土面的高程變化，間斷吹填軟土，確保吹填軟土面始終高于復(fù)式真空管井濾膜的上端；(3)、當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，前期先低真空，中后期逐漸高真空；G)、當(dāng)預(yù)估吹填軟土面加固沉降后的高程大于設(shè)計(jì)要求高程時(shí)，停止吹填軟土，同時(shí)在吹填軟土面上保留設(shè)定厚度上覆水；(5)、當(dāng)濾膜范圍內(nèi)土體加固到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，排掉上覆水，繼續(xù)抽真空至吹填軟土表面開(kāi)裂。
3.如權(quán)利要求1所述的一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法，其特征在于所述復(fù)式真空管井的內(nèi)管為軟質(zhì)管；所述加固方法包括以下步驟(1)、先筑圍堰，后圍堰內(nèi)吹填軟土，待吹填軟土自重沉降到設(shè)定程度后打設(shè)復(fù)式真空管井；O)、將復(fù)式真空管井的內(nèi)管與抽真空系統(tǒng)連接；(3)、完成土工布和密封模鋪設(shè)；G)、在抽真空前階段間歇性開(kāi)啟真空泵；(5)、當(dāng)加固土體含水量降到液限下5 8%時(shí)，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，前期先低真空，中后期逐漸高真空；(6)、持續(xù)抽真空當(dāng)加固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，抽真空結(jié)束。
全文摘要
一種吹填軟土的復(fù)式真空管井真空預(yù)壓加固方法，復(fù)式真空管井包括內(nèi)管、外管和濾膜，利用通到外管低端的內(nèi)管，將外管內(nèi)的水抽走并在外管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)將真空泵的負(fù)壓直接施加到加固土體上；在加固初期，吹填軟土含水量高，強(qiáng)度低，為了避免在負(fù)壓作用下土顆粒向排水體移動(dòng)而聚集成團(tuán)柱，采用間歇性開(kāi)啟真空泵，以抽取重力作用下自由滲進(jìn)排水體內(nèi)的水為主要目的；在加固后期，持續(xù)開(kāi)啟真空泵，先低真空，后高真空，減弱粘性土顆粒在排水體周邊形成團(tuán)柱的作用，以實(shí)現(xiàn)加固過(guò)程的節(jié)能和高效；此外，由于不再需要通過(guò)鋪設(shè)砂墊層將負(fù)壓傳遞到土體中，本法能在砂源短缺的地方應(yīng)用。本發(fā)明與傳統(tǒng)真空預(yù)壓相比，更適用于加固高含水量的吹填軟土。
文檔編號(hào)E02D3/10GK102330424SQ201110187638
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者俞炯奇, 吳文華, 吳雄偉, 姜建芳, 張超杰, 徐金巖, 梅寒剛, 魏海云 申請(qǐng)人:浙江廣川咨詢有限公司, 浙江省水利河口研究院