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 ： 将塑料排水板和真空井点管分别插入需处理的软地基中， 其中， 所述塑料 排水板使用土工布包裹， 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， 所述真空井点管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， 所述塑料排水板和真空井点管为矩阵式或梅花形 分布， 所述塑料排水板的间距为 0.3 ～ 4 米 ； 所述真空井点管的间距为 1.5 ～ 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高 度为 0.3 ～ 1.5 米。
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。
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 ： 将塑料排水板和真空井点管分别插入需处理的软地基中， 其中， 所述塑料 排水板使用土工布包裹， 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， 所述真空井点管通过软管连接至抽真空系统 ；
根据本发明， 塑料排水板和真空井点管为矩阵式或梅花形分布， 在渗透 系数 -4 -8 10 ～ 10 cm/s 的软土中， 所述塑料排水板的间距为 0.3 ～ 4 米 ； 所述真空井点管的间距为 1.5 ～ 4 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， 需要采用不同的排水间距， 渗透系数越小， -4 -8 间距越小， 一般而言， 渗透系数取值为 10 ～ 10 cm/s， 间距采用 0.3 ～ 4m ；
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％。
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 -7 1.2×10 cm/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、 向软土中以矩阵式分别插入塑料排水板和真空井点管， 其中， 相邻的塑料 排水板间的距离为 0.3 ～ 0.5 米， 真空井点管间的距离为 1.5 ～ 2.0 米， 塑料排水板使用土 工布包裹， 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， 真空井点管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 2 造价约为 50 元 /m ， 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 -8 1.7×10 cm/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、 向软土中以梅花形分别插入塑料排水板和真空井点管， 其中， 相邻的塑料排水板间的距离为 0.8 ～ 1.5 米， 真空井点管间的距离为 2.0 ～ 2.5 米。塑料排水板使用 土工布包裹， 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， 真空井点管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
将软管与塑料排水板连接的接口使用粘土覆盖 0.5 ～ 1.0m， 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 2 造价约为 120 元 /m ， 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 -4 1.0×10 cm/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、 向软土中以矩阵式分别插入塑料排水板和真空井点管， 其中， 相邻的塑料 排水板间的距离为 2.0 ～ 2.5 米， 真空井点管间的距离为 2.5 ～ 3.0 米。塑料排水板使用 土工布包裹， 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， 真空井点管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 2 造价约为 70 元 /m ， 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 -5 2.7×10 cm/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、 向软土中以梅花形分别插入塑料排水板和真空井点管， 其中， 相邻的塑料 排水板间的距离为 3.5 ～ 4.0 米， 真空井点管间的距离为 3.5 ～ 4.0 米。塑料排水板使用 土工布包裹， 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， 真空井点管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
将软管与塑料排水板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 2 造价约为 150 元 /m ， 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。8