快速“高真空击密”软地基处理方法 【技术领域】
本发明属于软土地基处理工程领域，具体地说，涉及一种改进的快速“高真空击密”软地基处理方法。
背景技术
饱和软土由于渗透性差、含水量高、承载力低，因此，对于软土地基的加固处理一直以来都是世界性的难题。
现有“规范”认为，饱和软土不宜强夯，原因是扰动易产生“弹簧土”，导致扰动后软土地基的承载力反而降低。
因此，目前国内外对于饱和软土的加固处理主要有以下几种方法：
1、碎石桩方法：技术成熟，承载力高，施工方便；但存在需大量开山石，不环保等缺点；
2、水泥搅拌桩法：技术成熟，适用性强；但存在污染环境，质量难控，成本高等缺点；
3、真空预压法：技术成熟，处理深度深，施工环保；但存在工期长，成本高，承载力低等缺点；
4、堆载预压法：技术成熟，处理深度深；但存在需要运输大量土石方，资源困难，成本高，工期长等缺点；
5、真空联合堆载法：技术成熟，处理深度深，处理后承载力高，工后沉降小，但存在工期更长，造价更高等缺点；
6、高真空击密法(中国发明专利号01127046.2)：这是近年来软土地基处理新技术，国内外发展推广较快，造价极低，质量受控，施工环保，工期快速；但存在处理深度浅，对低渗透参数的软土质量控制难度大等缺点；
7、塑料排水板+强夯法：这是近年来发展起来的新技术之一，具有施工工期短，造价低等优点，但存在针对饱和软土质量难控，技术指标提高值低等缺点。
因此，有必要寻找一种更节省工期，节约造价，质量可控和环保的方法，以克服上述方法中存在的缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种快速“高真空击密”软地基处理方法，从而克服上述传统方法的缺陷。
本发明提供的快速“高真空击密”软地基处理方法，包括以下步骤：
第一步：将使用土工布包裹的塑料排水板插入需处理的软地基中，塑料排水板上端用盖子封闭，所述盖子设有用于连接软管的接口并通过软管连接至抽真空系统；
第二步：用粘土覆盖软管与塑料排水板上端的盖子连接的接口，以使接口密实不漏气；
第三步：启动抽真空系统，进行数遍变能量强夯结合抽真空的交叉击密施工。
根据本发明的一个优选实施例，所述塑料排水板以矩形式或梅花形分布，其间距为0.3～4米。
根据本发明的一个优选实施例，所述数遍变能量强夯的变能量范围为500KN·M～10000KN·M，强夯遍数为强夯2～8遍，能量强夯的间隔时间为间隔1～10天。
根据本发明的一个优选实施例，所述真空泵的抽真空范围为500m2～1200m2/台，所述抽真空的真空度为85-100kpa。
根据本发明的一个优选实施例，所述覆盖软管与塑料排水板连接的接口的粘土的高度为0.3～1.5米。
本发明的快速“高真空击密”软地基处理方法涉及以下控制标准：
1、对于不同的土层，不同的渗透系数，需要采用不同的排水间距，渗透系数越小，间距越小，一般而言，渗透系数取值为10-4～10-8cm/s，间距采用4～0.3m；
2、根据不同的渗透系数，不同的含水量，需要采用不同夯能变化，对含水量较高，渗透系数较小的软土，夯能为500KN·M～10000KN·M，先低后高夯击；
3、计算最佳含水量的最佳密实度(即承载力)，然后通过多遍强夯逐步接近最佳含水量，最佳密实度，多遍强夯一般为强夯2～10遍；
4、每遍真空度，真空时间的控制，最佳真空度控制85-100kpa，最佳真空时间控制2～10天；
5、最佳土体频率与最佳夯击频率控制为小于土体自振频率15％。
本发明的方法提供了一种新的工艺和新的控制标准。本方法提供的方法，克服了传统方法的缺陷，达到更节省工期，更节约造价，特别是更质量可控，更环保。使用本发明提供的快速新型“高真空击密”软地基处理方法处理含水量高、渗透性差的软土，能够加快超孔隙水的排出，同时还能更好地保证工程施工质量，缩减工期。
【附图说明】
图1为快速“高真空击密”软地基处理方法的示意图。
【具体实施方式】
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
本发明中使用的“软管”，其强度应当满足：在进行强夯施工时，不会引起软管破损等不利情况的发生，以确保施工质量。
本发明提供的方法，主要包括以下步骤：
第一步、将使用土工布包裹的塑料排水板1完全插入到软土中，排水板1的上端用盖子2封闭，所述盖子2上设有接口，并通过软管3连接至抽真空系统；
根据本发明，在渗透系数10-4～10-8cm/s的软土中，塑料排水板1的间距一般为4～0.3米；
根据本发明，真空泵的抽真空范围为500m2～1200m2/台。
第二步、粘土封闭
用粘土覆盖软管与塑料排水板上端的盖子连接的接口，以使接口密实不漏气，覆盖高度一般为0.3～1.5m。
第三步、抽真空，进行数遍变能量强夯结合抽真空的交叉击密施工
待覆土密实后开始抽真空，并实施变能量多遍强夯，其中，抽真空的真空度优选的为85-100kpa；变能量范围为500～10000KN·M，多遍强夯一般为强夯2～8遍，每遍强夯一般间隔1～10天。
使用本发明的方法进行操作时，为获得更好的实施效果，还需要注意以下控制标准：
1、对于不同的土层，不同的渗透系数，需要采用不同地排水间距，渗透系数越小，间距越小，一般而言，渗透系数取值为10-4～10-8cm/s，间距采用4～0.3m。
2、根据不同的渗透系数，不同的含水量，需要采用不同夯能变化，对含水量较高，渗透系数较小的软土，夯能为500KN·M～10000KN·M，夯击时应先低后高。
3、计算最佳含水量的最佳密实度(即承载力)，然后通过多遍强夯逐步接近最佳含水量，最佳密实度，多遍强夯一般为强夯2～10遍。
4、每遍真空度和抽真空时间的控制，最佳真空度控制85-100kpa，每遍最佳抽真空时间控制2～10天。
5、最佳土体频率与最佳夯击频率，控制为小于土体自振频率15％。
实施例1、某港口的软土地基固结
某港口堆场工程，土层情况为淤泥质土，厚约8～10米，含水量55％，渗透系数1.2×10-7cm/s。
设计要求：10米内地基的承载力达到100KPa。
具体实施方案如下：
第一步、向软土中完全插入使用土工布包裹的塑料排水板，其中，插入的塑料排水板的间距为0.3～0.5米。塑料排水板的上端用盖子封闭，所述盖子上设有接口，并通过软管连接至抽真空系统；
其中，真空泵抽真空范围的设置为：每500～600m2软土安装一台。
第二步、粘土封闭
将软管与塑料排水板上端的盖子连接的接口使用粘土覆盖0.3～0.7m，至覆土密实，以确保在整个施工期间抽真空不漏气。
第三步：抽真空，并进行数遍变能量强夯结合抽真空的交叉击密施工
抽真空，并实施间歇性的多遍变能量强夯，每遍强夯后，进行现场测试，并根据检测结果，确定是否进行下一遍强夯，其中，抽真空的真空度控制为85kpa，间歇性变能量多遍强夯操作如下：
第一遍夯能取800KN·M，击数2击，间歇天数为3天；
第二遍夯能取1600KN·M，击数2击，间歇天数为5天；
第三遍夯能取3200KN·M，击数3击，间歇天数为7天；
第四遍夯能取3200KN·M，击数3击，间歇天数为7天；
经现场测试，第四遍交叉击密后，技术指标达到设计要求，于是全部拔除软管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力达到设计要求。
经计算分析，与目前国内外常用的施工方式相比，采用上述方法进行施工，节约的造价约为50元/m2，且施工工期可缩短50％以上，并且操作轻便安全。
实施例2、某沿江软土地基加固工程
某沿江软土地基，土层情况为淤泥质土，厚约7～10米，含水量约60％，渗透系数1.7×10-8cm/s。
设计要求：10米内地基的承载力达到100KPa。
具体实施方案如下：
第一步、向软土中完全插入使用土工布包裹的塑料排水板，其中，插入的塑料排水板的间距为0.8～1.5米。塑料排水板的上端用盖子封闭，所述盖子上设有接口，并通过软管连接至抽真空系统；
其中，真空泵抽真空范围的设置为：每700～800m2软土安装一台。
第二步、粘土封闭
在塑料排水板上端接口处挖坑0.5～1.0m，然后将塑料排水板上端接口埋入并覆盖粘土至密实不漏气。
第三步：抽真空，并进行数遍变能量强夯结合抽真空的交叉击密施工
抽真空，并实施间歇性变能量多遍强夯，每遍强夯后，进行现场测试，并根据检测结果，确定是否进行下一遍强夯，其中，抽真空的真空度控制为100kpa，间歇性变能量多遍强夯操作如下：
第一遍夯能取1000KN·M，击数2击，间歇天数为6天；
第二遍夯能取1500KN·M，击数2击，间歇天数为6天；
第三遍夯能取1500KN·M，击数3击，间歇天数为7天；
第四遍夯能取2000KN·M，击数4击，间歇天数为7天；
第五遍夯能取2000KN·M，击数5击，间歇天数为8天；
第六遍夯能取3000KN·M，击数5击，间歇天数为8天；
经现场测试，第六遍交叉击密后，技术指标达到设计要求，于是全部拔除软管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力达到设计要求。
经计算分析，与目前国内外常用的施工方式相比，采用上述方法进行施工，节约的造价约为120元/m2，且施工工期可缩短50％以上，并且操作轻便安全。
实施例3、某港口的软土地基固结
某港口堆场工程，土层情况为淤泥质土，厚约8～10米，含水量45％，渗透系数1.0×10-4cm/s。
设计要求：10米内地基的承载力达到100KPa。
具体实施方案如下：
第一步、向软土中完全插入使用土工布包裹的塑料排水板，其中，插入的塑料排水板的间距为2.0～2.5米。塑料排水板的上端用盖子封闭，所述盖子上设有接口，并通过软管连接至抽真空系统；
其中，真空泵抽真空范围的设置为：每900～1000m2软土安装一台。
第二步、粘土封闭
将软管与塑料排水板上端的盖子连接的接口使用粘土覆盖1.2～1.5m，至覆土密实，以确保在整个施工期间抽真空不漏气。
第三步：抽真空，并进行数遍变能量强夯结合抽真空的交叉击密施工
抽真空，并实施间歇性的多遍变能量强夯，每遍强夯后，进行现场测试，并根据检测结果，确定是否进行下一遍强夯，其中，抽真空的真空度控制为95kpa，间歇性变能量多遍强夯操作如下：
第一遍夯能取1600KN·M，击数2击，间歇天数为6天；
第二遍夯能取8000KN·M，击数6击，间歇天数为9天；
经现场测试，第二遍交叉击密后，技术指标达到设计要求，于是全部拔除软管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力达到设计要求。
经计算分析，与目前国内外常用的施工方式相比，采用上述方法进行施工，节约的造价约为70元/m2，且施工工期可缩短60％以上，并且操作轻便安全。
实施例4、某沿海软土地基加固工程
某沿海软土地基，土层情况为淤泥质土，厚约7～10米，含水量约55％，渗透系数2.7×10-5cm/s。
设计要求：10米内地基的承载力达到180KPa。
具体实施方案如下：
第一步、向软土中完全插入使用土工布包裹的塑料排水板，其中，插入的塑料排水板的间距为3.5～4米。塑料排水板的上端用盖子封闭，所述盖子上设有接口，并通过软管连接至抽真空系统；
其中，真空泵抽真空范围的设置为：每1100～1200m2软土安装一台。
第二步、粘土封闭
在塑料排水板上端接口处挖坑1.2～1.5米，然后将塑料排水板上端接口埋入并覆盖粘土至密实不漏气。
第三步：抽真空，并进行数遍变能量强夯结合抽真空的交叉击密施工
抽真空，并实施间歇性变能量多遍强夯，每遍强夯后，进行现场测试，并根据检测结果，确定是否进行下一遍强夯，其中，抽真空的真空度控制为120kpa，间歇性变能量多遍强夯操作如下：
第一遍夯能取500KN·M，击数2击，间歇天数为1天；
第二遍夯能取1000KN·M，击数2击，间歇天数为3天；
第三遍夯能取2000KN·M，击数3击，间歇天数为4天；
第四遍夯能取3500KN·M，击数3击，间歇天数为5天；
第五遍夯能取5000KN·M，击数4击，间歇天数为7天；
第六遍夯能取6500KN·M，击数4击，间歇天数为8天；
第七遍夯能取7500KN·M，击数5击，间歇天数为9天；
第八遍夯能取8500KN·M，击数5击，间歇天数为10天；
经现场测试，第八遍交叉击密后，技术指标达到设计要求，于是全部拔除软管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力达到设计要求。
经计算分析，与目前国内外常用的施工方式相比，采用上述方法进行施工，节约的造价约为150元/m2，且施工工期可缩短50％以上，并且操作轻便安全。
综上所述，本方法提供了一种新的工艺和新的控制标准。本方法提供的方法，克服传统方法的缺陷，找到更节省工期，更节约造价，特别是更质量可控，更环保。使用本发明提供的快速新型“高真空击密”软地基处理方法处理含水量高、渗透性差的软土，能够加快超空隙水的排出，同时还能更好地保证工程施工质量，缩减工期。