浅层软土地基快速动力固结技术 【技术领域】
本发明涉及一种建筑施工方法，特别是浅层软土地基快速动力固结技术。
背景技术
传统强夯法加固地基，主要是利用其夯锤产生的强大冲击能，使土地内部产生强烈的振动和应力，而导致土中孔隙压缩，土体局部液化，夯点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水顺利溢出，土体迅速固结，从而达到减少沉降、提高承载能力之目的。一般认为此法特别适合于加固砂土等粗粒土、湿陷性黄土和低含水量的填土和粘性土。对于具有大孔隙化、高含水量、低渗透性和低强度的饱和软粘土等不良土体，国内外有关教科书和规范中一般都规定不宜采用或不能采用。这是由于传统强夯法是基于砂土等渗透性大的土体提出的，它具有大能量、先重后轻和多击数的工艺特点，这种工艺不适应饱和软粘土的工程特性。在传统强夯法的施工工艺下，夯击产生的强大冲击作用不但会使饱和软粘土的原始结构遭到严重破坏，原状结构强度大幅度降低，而且会导致其渗透性明显降低，以至使孔隙水压力难以消散而居高不下，上部土体出现“橡皮土”现象，而使加固失败。因此，饱和软粘土出现“橡皮土”现象的主要原因是夯击激发的超静孔隙水压力不能及时消散，传统强夯法的夯击工艺与饱和软粘土工程特性和强度增长规律性不符。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种新地浅层软土地基快速动力固结技术，按此技术施工的地基工程，不但可以有效避免在软粘土中形成“橡皮土”，确保加固质量，而且可以有效缩短施工工期和工程造价。
本发明的目的是这样实现的：针对上述饱和软粘土采用传统强夯法易产生“橡皮土”现象的主要原因，结合具体工程，我们在对饱和软粘土的工程特性和强度增长规律以及动力排水固结理论进行深入理论和试验研究的基础上，将动力固结理论和真空降水技术结合起来，提出了一种新的浅层软土地基快速动力固结技术。本技术包括：第一、通过严格控制单遍的夯击能量和不同夯击遍数的时间间隔，不但能够保证饱和软粘土结构在夯击时可以受到适度的扰动而导致土体内超静孔隙水压力大幅度增加，从而便于土体排水固结，而且又能保证土体结构在夯击过程中不会产生过分扰动或严重破坏，土体在排水固结后强度可以迅速恢复和提高。第二、本技术基于饱和软粘土的动力固结机理，采用特制的真空降水系统等主动排水方式及地表砂垫层进行排水，不但能够使动荷载产生的超静孔隙水压力迅速消散(1-2天)，而且可以确保排水质量，有效解决地基的工后沉降和均匀性问题。第三、本技术采用先轻夯后重夯的夯击工艺，且夯击能量根据超静孔隙水压力值进行严格控制，在严防软粘土经夯击形成“橡皮土”的同时，通过夯击遍数和夯击能量的增加来逐步提高土体的加固效果和加固深度。第四、本技术基于饱和软粘土的动力特性，采用低击数的夯击工艺，根据土体内激发的超静孔隙水压力和土体扰动情况的严格控制单遍的夯击击数，每遍夯击击数为1-3击。第五、根据饱和软粘土内超静孔隙水压力的消散时间和结构扰动恢复时间，严格控制相邻夯击遍数的间隔时间。
由于采用上述方案，不但可以有效避免在软土中形成“橡皮土”，确保加固质量，而且可以有效地缩短施工工期，(约为传统强夯法的1/3-1/2)和降低工程造价(为传统强夯法的60％--80％左右)，此外，工艺简单、施工方便，节约三材，效果明显，具有更大的社会和经济效益。
【具体实施方式】
一、工艺流程：
1.平整场地，预埋孔压计等测试元件；
2.铺设水平垫层，即夯前在地表铺设一层0.5-1.0m左右的中粗砂、砂烁或砂石垫层，这样一方面可以支撑超重设备，确保机械通行和正常施工，另一方面还可以有效缩短饱和软粘土的水平排水路经，提高夯击效率。
3.夯点放线定位和设置真空降水系统；
4.进行夯前降水；
5.施工机械就位，边拔管边进行第一遍夯击；
6.重新插管进行降水；
7.用新土或坑壁的土将夯坑填平，待孔压消散到边拔管边进行下一遍夯击；
8.重复步骤6和7直至将计划的夯击和降水遍数完成为止；
9.最后将夯坑推平，进行适度碾压。
二、施工机械
夯锤、专用起重机及自动脱钩设备，特制的真空降水系统，其他附属设备和工具。
三、技术参数
1、主动降水系统的技术参数：
(1)主动降水系统采用特制的轻型真空井点系统，根据具体土性条件合理确定真空度；
(2)真空降水系统采用长短管相结合的降水方式，长、短井点管相间设置；
(3)真空降水系统的井点周围需回填一定量的粗砂，并在地面附近用粘土或膨胀土进行严格密封；
(4)真空降水系统的井点间距1m-4m，横管间距4m-8m；
(5)夯前要求将地下水位降到地面下2.5m左右，每遍夯后要求降水时间不少于48小时；
2.水平排水垫层的技术参数：厚度0.5m-1.0m左右；材料为透水良好的中粗砂、砂烁或碎石，粘粒含量低于3％----5％。
3.夯击的技术参数：
(1)夯锤：锤重10-12t，锤底形状为圆形或多边形，锤底面积4-4.5m2；
(2)单点夯击能量：根据加固要求和土性条件，单点夯击能量为400-2000kj，并遵循“由轻到重、逐级加能”的原则，第一遍能量较小，为400-800kj，以后每遍夯击能量逐渐增大，为800-2000kj；
(3)夯击遍数：根据加固要求和土性条件采用2-4遍点夯；
(4)每遍夯击击数：根据孔压上升和土体结构扰动情况，每遍夯击击数取1-3击；
(5)相邻夯击遍数间的间隔时间：根据孔压消散(要求超静孔压消散85％以上)和土体结构恢复情况，相邻两遍夯击的间歇时间可取3-7天；
(6)夯点布置方式：矩形或三角形布置，并和井点管的布置一致，以便于夯击施工；
(7)夯点间距：根据土性条件和加固要求可取3m-5m。