一种地基土固结方法.pdf

本发明涉及一种地基土固结方法，该方法简单、合理，通过沉降标板观测计算地表沉降及地表沉降速率，对堆载速率进行了合理控制，根据实际情况，避免了盲目过度堆载的情况，使整个施工过程经济合理；通过检测数据得出在一级堆载预压10d之后土体的固结变化很小，可以进行二级堆载，不需要按照大多数设计一级堆载需要30d的预压过程施工，总体工期在60d土体的固结度就可以达到90％以上；本发明中设置塑料排水板及盲沟时排布紧密，加速了土体中水体的排出，防止了水体通过渗透作用回流到土体中去，有效促进了固结过程的进行。

1.  一种地基土固结方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)铺设排水系统
在地基土上方铺设土工布，然后在土工布上铺设厚度为45～55cm的垫砂层；
在上述垫砂层中沿长度方向每隔15～20m设置一条排水盲沟，在上述垫砂层中沿宽度方向每隔15～20m设置一条排水盲沟，在盲沟的交汇处设置集水井，该集水井连接有能将积水排出的抽水机；
在上述垫砂层上向下打设多个塑料排水板，两相邻塑料排水板之间的间距为1～1.5m，所述塑料排水板进入所需固结深度的软土层内，且塑料排水板的上端高出于垫砂层上表面20～25cm；
(2)设置观测设备
在垫砂层上向下埋设沉降标板、分层沉降仪、测斜仪、孔隙水压力计及水位仪；
所述沉降标板上的沉降杆能接长且每一节接长杆的长度为1.5～2.0m，沉降杆的上端露出于堆载预压顶面以上1～1.2m，沉降标竖管的垂直偏位不大于2％；
设置分层沉降仪时，将沉降环自吹填土顶面开始自上而下每间隔2～3m埋设一个，且在土层分界处需埋设有一个沉降环；
堆载预压施工前在坡脚以外5～6m的范围内埋设3～4组测斜仪，以观测土体不同深度的水平位移情况；
各土层分别至少埋设一个孔隙水压力计及水位仪；
(3)地基土堆载预压
一级堆载：堆载物高1.2～1.5m，压力为24kPa，预压10～15d，
二级堆载：堆载物总高2.0～2.2m，压力为64kPa，预压20～25d，
在二级堆载期满后继续预压60d。

2.  根据权利要求1所述的地基土固结方法，其特征在于：采用步骤(2)的沉降标板观测前，先测量垫砂层顶面及二级堆载物顶端的高程，并将该数据作为预压期间沉降观测的初始值；在一级堆载、二级堆载预压进行期间每天读取一次沉降标的高程值，在二级堆载期满后的第一个月每2天读取一次沉降标的高程值，在二级堆载期满后的第二个月每周读取1～2次沉降标的高程值。

3.  根据权利要求1所述的地基土固结方法，其特征在于：在步骤(2)的分层沉降仪安装完毕后读取3～4次数值，待每个沉降环与周围土体紧密接触稳定后读取一次数值，并将该数值作为每个沉降环的初始读数。

4.  根据权利要求1所述的地基土固结方法，其特征在于：在步骤(1)之前及堆载 预压处理之后，分别在地基土的同一位置上钻设两个原状孔、两个十字板孔，所述原状孔的深度为35～40m。

5.  根据权利要求1所述的地基土固结方法，其特征在于：在步骤(3)完成之后，检测地基的承载力特征值及土基回弹模量。

一种地基土固结方法
技术领域
本发明涉及一种地基土固结方法。
背景技术
我国东南沿海地区广泛分布着软弱粘性土层，其压缩性高、透水性差、强度较低，地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求，这种地基通常需要采取处理措施，塑料排水板堆载预压排水固结法是处理软土地基的有效方法之一。采用此预压排水固结法可以使地基的固结、沉降在加载预压期间大部分或基本完成，并加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。
目前，随着城市建设规模的不断扩大，导致临海地区土地资源匮乏，我国沿海港口正在大规模的填土围海造地和滩涂，并将其开发用于建设用地。这些地区大多为超高含水率、高压缩性的淤泥质类软土，高速发展的工程建设急需要快速、经济、高效、节能、环保的软土地基处理技术，但是，现有技术中的地基土固结方法存在固结时间长的问题，也容易因堆载压力设计不够准确而造成一定的经济浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种地基土固结方法，该方法简单、合理，解决了目前施工过程中盲目堆载造成的经济浪费问题，便于确定堆载时间，使整个施工过程经济合理。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种地基土固结方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)铺设排水系统
在地基土上方铺设土工布，然后在土工布上铺设厚度为45～55cm的垫砂层；
在上述垫砂层中沿长度方向每隔15～20m设置一条排水盲沟，在上述垫砂层中沿宽度方向每隔15～20m设置一条排水盲沟，在盲沟的交汇处设置集水井，该集水井连接有能将积水排出的抽水机；
在上述垫砂层上向下打设多个塑料排水板，两相邻塑料排水板之间的间距为1～1.5m，所述塑料排水板进入所需固结深度的软土层内，且塑料排水板的上端高出于垫砂层 上表面20～25cm；
(2)设置观测设备
在垫砂层上向下埋设沉降标板、分层沉降仪、测斜仪、孔隙水压力计及水位仪；
所述沉降标板上的沉降杆能接长且每一节接长杆的长度为1.5～2.0m，沉降杆的上端露出于堆载预压顶面以上1～1.2m，沉降标竖管的垂直偏位不大于2％；
设置分层沉降仪时，将沉降环自填土顶面开始自上而下每间隔2～3m埋设一个，且在土层分界处需埋设有一个沉降环；
堆载预压施工前在坡脚以外5～6m的范围内埋设3～4组测斜仪，以观测土体不同深度的水平位移情况；
各土层分别至少埋设一个孔隙水压力计及水位仪；
(3)地基土堆载预压
一级堆载：堆载物高1.2～1.5m，压力为24kPa，预压10～15d，
二级堆载：堆载物总高2.0～2.2m，压力为64kPa，预压20～25d，
在二级堆载期满后继续预压60d。
作为本发明的进一步改进，采用步骤(2)的沉降标板观测前，先测量垫砂层顶面及二级堆载物顶端的高程，并将该数据作为预压期间沉降观测的初始值；在一级堆载、二级堆载预压进行期间每天读取一次沉降标的高程值，在二级堆载期满后的第一个月每2天读取一次沉降标的高程值，在二级堆载期满后的第二个月每周读取1～2次沉降标的高程值。该步骤主要是为了观测地表沉降及地表沉降速率，从而对堆载速率进行控制。
更进一步的，在步骤(2)的分层沉降仪安装完毕后读取3～4次数值，待每个沉降环与周围土体紧密接触稳定后读取一次数值，并将该数值作为每个沉降环的初始读数。该步骤主要是为了观测各土层在预压期间的沉降量和沉降速率，分析不同深度土层的固结沉降量、残余沉降量，为确定卸载时间提供依据。
在上述方案中，在步骤(1)之前及堆载预压处理之后，分别在地基土的同一位置上钻设两个原状孔、两个十字板孔，所述原状孔的深度为35～40m。该步骤是为了便于对施工前后的土样进行检测，观察施工前后土样的物理力学指标变化情况，判断地基处理效果。
在步骤(3)完成之后，检测地基的承载力特征值及土基回弹模量。该步骤采用静载试验检测，选用2个2×2m²的刚性平板，以通过所测数值真实反映处理后地基土的强度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过沉降标观测计算地表沉降及地表沉降速率，对堆载速率进行了合理控制，本发明在对土体堆载初期和不断加载期间，土体的固结变化较大，停止加载后，固结变化量越来越小，根据实际情况，避免了盲目过度堆载的情况，使整个施工过程经济 合理；
在堆载时间上，通过检测数据得出通常在一级堆载预压10d之后土体的固结变化很小，因此，可以进行二级堆载，不需要按照大多数设计一级堆载需要30d的预压过程施工，总体工期在60d土体的固结度就可以达到90％以上；
本发明中设置塑料排水板及盲沟时排布紧密，加速了土体中水体的排出，防止了水体通过渗透作用回流到土体中去，有效促进了固结过程的进行；
本发明在沿海滩涂区利用宕土与排水板共同作用下对地基的固结方法，既利用了场地填土本身设置需要的条件，又同时起到了对地基土固结堆载的作用，合理设置堆土减少了后期建设施工中的弃土而减少了投入成本。
附图说明
图1为本发明实施例的中堆载预压过程的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例以舟山市临城新区长峙岛为例，采用地基土固结方法对其进行施工处理。根据区域地质资料，本地区主要沉积了一套浅海相～海陆过渡相沉积物，拟建场地上部分布有近40m的淤泥质粉质粘土或淤泥质粘土，中部为粘性土层，下部为砾砂层，第四纪覆盖层厚达30～85m，基底为侏罗纪的凝灰岩等。没有崩塌、滑坡等不良地质作用存在，未见有影响场地稳定性的全新活动断裂通过，场地稳定性较好，但深部的基岩埋深变化很大。
工程区域场地根据勘察所揭露地层的成因时代、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，将场区内地基土划分为11个工程地质组，由浅到深主要为：①₀吹填土，①₁粉质粘土，①₂淤泥质粉质粘土，②₁淤泥质粉质粘土，②₂淤泥质粉质粘土，③₁砂质粉土，③₂含粘性土粉砂、粉砂，③₃粉质粘土，④₁淤泥质粉质粘土，④₂粘土层，⑤₁粉质粘土。
综合本工程开挖深度、地质条件和周边环境情况，本工程按二级基坑考虑，地基处理技术要求为：
1、加固后地基表层承载力特征值不小于180kPa；
2、加固后的地基表层回弹模量大于60MPa；
3、使用期内残余沉降量小于30cm。
本实施例的地基土固结方法包括以下步骤：
(1)铺设排水系统
清除地基土上方的植被并整平，在地基土a上方铺设土工布，然后在土工布上铺设厚度为50cm的垫砂层b；
在上述垫砂层b中沿长度方向每隔20m设置一条排水盲沟c，在上述垫砂层b中沿宽度方向每隔20m设置一条排水盲沟c，在盲沟的交汇处设置集水井d，该集水井d连接有能将积水排出的抽水机；
在上述垫砂层b上向下打设多个塑料排水板e，两相邻塑料排水板之间的间距为1m，塑料排水板e进入所需固结深度的软土层内，且塑料排水板e的上端高出于垫砂层上表面20cm；
在打设塑料排水板时应注意：
要避免塑料排水板的滤水膜在转盘和打设过程中损坏，防止淤泥进入板芯堵塞输水孔，影响塑料排水板的排水效果；
塑料排水板与桩尖连接要牢固，避免提管时脱开将塑料排水板带出；
桩尖平端与导管靴配合要适当，避免错缝，防止淤泥在打设过程中进入导管、增大对塑料排水板的阻力，甚至将塑料排水板带出；
要严格控制塑料排水板之间的间距和布置深度，由于打设排水板后插板机要上拔，此时若带出2m以上排水板会影响插板的质量，因此，需要补打排水板；
塑料排水板需接长时，为了减小塑料排水板与导管的阻力，应采用滤水膜内平搭接的连接方法，为保证塑料排水板输水畅通并且有足够的搭接强度，搭接长度需在20cm以上。
(2)设置观测设备
在垫砂层上向下埋设沉降标板、分层沉降仪、测斜仪、孔隙水压力计及水位仪；
所述沉降标板上的沉降杆能接长且每一节接长杆的长度为1.5m，沉降杆的上端露出于堆载预压顶面以上1m，沉降标竖管的垂直偏位不大于2％；观测前，先测量垫砂层顶面及二级堆载物顶端的高程，并将该数据作为预压期间沉降观测的初始值；在一级堆载、二级堆载预压进行期间每天读取一次沉降标的高程值，在二级堆载期满后的第一个月每2天读取一次沉降标的高程值，在二级堆载期满后的第二个月每周读取1～2次沉降标的高程值。该步骤主要是为了观测地表沉降及地表沉降速率，从而对堆载速率进行控制；
设置分层沉降仪时，将沉降环自填土顶面开始自上而下每间隔2m埋设一个，且在土层分界处需埋设有一个沉降环；分层沉降仪安装完毕后读取3～4次数值，待每个沉降环与周围土体紧密接触稳定后读取一次数值，并将该数值作为每个沉降环的初始读数。该步骤主要是为了观测各土层在预压期间的沉降量和沉降速率，分析不同深度土层的固结沉降量、残余沉降量；
堆载预压施工前在坡脚以外5m的范围内埋设4组测斜仪，测斜仪主要用于观测土 体不同深度的水平位移情况，根据位移和时间的变化曲线分析土体的稳定性，可作为施工控制辅助手段；测斜仪安装完毕后，应立即观测并记录初读数，观测时间要求同地表沉降标观测同步进行；
各土层分别至少埋设一个孔隙水压力计及水位仪；
(3)地基土堆载预压
一级堆载f：堆载物高1.2m，压力为1.20m×20kN/m²＝24kPa，预压10d，
二级堆载g：堆载物总高2.0m，压力为24kPa+2.00m×20kN/m²＝64kPa，预压20d，堆载预压开始至估算固结度时间共为46d；
在二级堆载期满后继续预压60d。
在步骤(1)之前及堆载预压处理之后，检测地基的承载力特征值及土基回弹模量。该步骤采用静载试验检测，选用2个2×2m²的刚性平板，以通过所测数值真实反映处理后地基土的强度。
结果表明，舟山本地区堆载压力总体上不超过100kPa，通常65kPa～75kPa即可使土体固结达到设计要求，不需要过度加载，以免造成经济上面的浪费；在堆载时间上，一级堆载之后预压10d，土体的固结变化很小，可以马上进行二级堆载，不需要按照大多数设计一级堆载需要30d的预压，总体工期在60d土体的固结度就可以达到90％以上。