一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法技术

本发明专利技术提供了一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法。所述结构包含降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统等四个部分。降水系统包含深浅不同的轻型井管，不同深度的轻型井管各自独立，互不影响，各自形成独立的降水系统；先通过浅部轻型井管抽水，并联合浅部点夯进行加固排水，然后再通过深部轻型井管抽水，联合深部点夯进行加固排水；浅部点夯和深部点夯的夯击力不同，可以通过点夯的冲击力和残余力作用，使超孔隙水不断快速排出，孔隙体积逐渐减小，加快地基土的排水固结；本发明专利技术中通过分层处理多层复杂软土，达到一次施工、分步处理的目的，施工方法简捷、高效，处理效果显著，大幅度节省工期与费用。大幅度节省工期与费用。大幅度节省工期与费用。

【技术实现步骤摘要】
一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法


[0001]本专利技术属于软土地基处理
，具体涉及一种结合轻型井点降水、强夯动力夯实、降水强夯和静动联合排水固结等多种工艺，适用于多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法。

技术介绍

[0002]在我国沿江沿海地区广泛分布着高压缩性、低强度的冲积、湖积、海陆交互沉积淤泥与淤泥质土等软土。沿江沿海以软土为主的复杂“二元结构”或“多元结构”地基为前提，即存在深部海陆交互沉积的软土，又存在吹填或冲填的软土。而我国目前城镇化率高，新型产业不断兴起，工程建筑项目众多。当在多层软土分布的范围内开展工程建设时，因软土地基处理不到位导致的岩土工程灾害与事故频发，所以需要对这类土进行加固处理，确定合适的加固处理方式以达到使用要求。
[0003]现有软土地基处理常用的方法有真空预压、堆载预压、静动联合排水固结等。真空预压及堆载预压都属于排水固结法，是由瑞典皇家地质学W.Klellman教授于1952年提出的。堆载预压是通过对软基施加超载，经过较长时间(一般为12个月)的预压，使软土中的超静孔隙水压力逐渐消散，土体有效应力逐渐增加，以达到减少软土地基工后沉降的目的，但在堆载预压期间，土体受堆载影响，加固土体容易产生侧向挤出变形。真空预压是通过对软土地基设置塑料排水板或砂井等竖向排水通道，在表面铺设砂垫层和水平抽水通道，并在其上覆盖密封膜，然后采用真空泵将膜内气体和水抽出，在膜内外产生约80kPa的气压差，使软土中的水加速排出而达到加固软基的目的，在真空预压期间，受真空预压荷载的影响，加固土体容易产生侧向收缩变形。真空
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堆载联合预压法是近几年来在真空预压和堆载预压基础上发展而成的、对沿海软基加固较为经济有效的处理方法，它具有真空预压和堆载预压的双重效果。采用真空联合堆载预压法处理软土，上述两种变形在施工过程中可相互抵消，从而可以使堆载的速度加快但不会使地基失稳的效果，但是其工期至少需要九个月左右，处理完成后地基表层承载力约120kPa，处理造价高，工期较长。静动联合排水固结即静力、动力联合排水固结法处理软土路，通过静压排水与动力夯实结合进行软土处理，该方式虽然可以加快处理工期，但是对于软土层较深、复杂多层的软土地基在进行处理时，由于软土层承载力较差，夯击力太大很容易导致夯锤陷入软土层，或者对软土地基造成损害，夯击力太小又无法达到夯击效果，而且静力排水过程时间也比较长，无法达到处理效果。
[0004]因此为了提高多层复杂软土地基的处理效果，需要寻找一种施工工艺简单、快捷、预压时间短、处理效果好的软土地基处理方法十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有软土地基加固处理工期长、造价高、处理效果差、且无法适应多层软土地基的问题提供了一种复杂多层软土地区地基加固处理结构与方法；该方法在传统的降水强夯基础上，对轻型井点和强夯进行改进，有机结合井点降水、强夯动力夯实、深浅一
并处理的优点，达到软土排水固结的最佳效果。
[0006]为了达到上述技术问题，本专利技术提供了一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述施工结构包括降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统；
[0007]所述降水系统包括等距布设在待处理软土地区、并将待处理软土地区分隔成多个降水区域的多组轻型降水管，每组轻型降水管包括至少两排深浅不同的轻型井管，至少两排深浅不同的轻型井管依次插入不同深度的软土层内，且每排轻型井管的滤管段置于对应深度的软土层内，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，且每排相同深度的轻型井管顶端通过抽排水管与抽排水系统连接；每组轻型降水管中深浅不同的轻型井管交错间隔布置，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；
[0008]所述抽排水系统包括真空抽水泵，所述真空抽水泵通过多根集水管分别与降水系统中连接每排相同深度轻型井管顶端的抽排水管连接，且针对相同深度的轻型井管抽排水进行单独控制；
[0009]所述动力夯实系统包括分布在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多个深浅不同的夯实点，且不同深度的夯实点间隔交叉分布，相邻夯实点的间距为7～8m；
[0010]所述监测系统包括埋设在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多组不同深度的孔隙水压力计，多组不同深度的孔隙水压力计分别埋设在不同深度的软土层内，并单独对不同深度的软土层孔隙水压进行检测，每组相同深度孔隙水压力计包括一个或两个或两个以上的孔隙水压力计。
[0011]本专利技术较优的技术方案：所述施工结构针对两层软土地基进行处理，所述降水系统的每组轻型降水管包括一排埋设深度为3.5～5m的浅部轻型井管和一排埋设深度为7.5～9m的深部轻型井管；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m，其余部位均为实管。
[0012]本专利技术较优的技术方案：所述抽排水系统还包括带有出水口的水气分离罐，所述真空抽水泵为带有压缩机的水环式真空抽水泵，所述降水系统的多组轻型降水管中相同深度的轻型井管顶部的排水管通过集水管与水气分离罐连接，所述真空抽水泵连接在水气分离罐上；在连接每排轻型井管顶部的排水管上设有真空表和控制阀，在集水管与水气分离罐连接部位设有控制阀。
[0013]本专利技术较优的技术方案：所述轻型井管采用直径20～30mm的PVC管，包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠两层60目尼龙滤网；连接每排轻型井管顶部的排水管采用直径为45～55mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜。
[0014]本专利技术较优的技术方案：所述抽排水系统还包括浅部排水管、浅部集水管、深部排水管和深部集水管，每根浅部排水管将每排浅部轻型井管连接后与浅部集水管连接，并通过浅部集水管与真空抽水泵连接，每根深部排水管将每排深部轻型井管连接后与深部集水管连接，并通过深部集水管与真空抽水泵连接；在每根浅部排水管和深部排水管与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表；所述浅部集水管和深部集水管单独通过水气分离罐与真空抽水泵连接，并在浅部集水管和深部集水管上分别设有控制
阀。
[0015]本专利技术较优的技术方案：每个降水区布设有一组浅部孔隙水压力计和一组深部孔隙水压力计，浅部孔隙水压力计和深部孔隙水压力计均分布在降水区的中部，浅部孔隙水压力计埋设在浅部的第一软土层，深部孔隙水压力计埋设在深部的第二软土层内；每个降水区交叉间隔分布有深部夯实点和浅部夯实点，浅部夯实点的强夯能级为800～1500kN.m，深部夯实点的强夯能级为2000～3000kN.m，单点夯击次数6～8击。
[0016]本专利技术较优的技术方案：所述浅部轻型井管的实管段长度2.0～3.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述施工结构包括降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统；所述降水系统包括等距布设在待处理软土地区、并将待处理软土地区分隔成多个降水区域的多组轻型降水管，每组轻型降水管包括至少两排深浅不同的轻型井管，至少两排深浅不同的轻型井管依次插入不同深度的软土层内，且每排轻型井管的滤管段置于对应深度的软土层内，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，且每排相同深度的轻型井管顶端通过抽排水管与抽排水系统连接；每组轻型降水管中深浅不同的轻型井管交错间隔布置，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；所述抽排水系统包括真空抽水泵，所述真空抽水泵通过多根集水管分别与降水系统中连接每排相同深度轻型井管顶端的抽排水管连接，且针对相同深度的轻型井管抽排水进行单独控制；所述动力夯实系统包括分布在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多个深浅不同的夯实点，且不同深度的夯实点间隔交叉分布，相邻夯实点的间距为7～8m；所述监测系统包括埋设在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多组不同深度的孔隙水压力计，多组不同深度的孔隙水压力计分别埋设在不同深度的软土层内，并单独对不同深度的软土层孔隙水压进行检测，每组相同深度孔隙水压力计包括一个或两个或两个以上的孔隙水压力计。2.根据权利要求1所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述施工结构针对两层软土地基进行处理，所述降水系统的每组轻型降水管包括一排埋设深度为3.5～5m的浅部轻型井管和一排埋设深度为7.5～9m的深部轻型井管；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m，其余部位均为实管。3.根据权利要求1或2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述抽排水系统还包括带有出水口的水气分离罐，所述真空抽水泵为带有压缩机的水环式真空抽水泵，所述降水系统的多组轻型降水管中相同深度的轻型井管顶部的排水管通过集水管与水气分离罐连接，所述真空抽水泵连接在水气分离罐上；在连接每排轻型井管顶部的排水管上设有真空表和控制阀，在集水管与水气分离罐连接部位设有控制阀。4.根据权利要求1或2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述轻型井管采用直径20～30mm的PVC管，包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠两层60目尼龙滤网；连接每排轻型井管顶部的排水管采用直径为45～55mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜。5.根据权利要求2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述抽排水系统还包括浅部排水管、浅部集水管、深部排水管和深部集水管，每根浅部排水管将每排浅部轻型井管连接后与浅部集水管连接，并通过浅部集水管与真空抽水泵连接，每根深部排水管将每排深部轻型井管连接后与深部集水管连接，并通过深部集水管与真空抽水泵连接；在每根浅部排水管和深部排水管与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表；所述浅部集水管和深部集水管单独通过水气分离罐与真空抽水泵
连接，并在浅部集水管和深部集水管上分别设有控制阀。6.根据权利要求2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：每个降水区布设有一组浅部孔隙水压力计和一组深部孔隙水压力计，浅部孔隙水压力计和深部孔隙水压力计均分布在降水区的中部，浅部孔隙水压力计埋设在浅部的第一软土层，深部孔隙水压力计埋设在深部的第二软土层内；每个降水区交叉间隔分布有深部夯实点和浅部夯实点，浅部夯实点的强夯能级为800～1500kN.m，深部夯实点的强夯能级为2000～3000kN.m，单点夯击次数6～8击。7.根据权利要求2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述浅部轻型井管的实管段长度2.0～3.0m，滤管段长度1.0～2.0m；所述深部轻型井管的实管段长度6.0～7.0m，滤管段长度1.0～2.0m。8.一种多层复杂软土地基快速降水固结的施工方法，其特征在于该施工方法针对两层软土地基进行处理，第一层软土的深度为4～5.5m，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑾，李冰，尚晶，阳小良，曾岳，张政，李华，童冉，段凯，
申请(专利权)人：中冶集团武汉勘察研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：