一種新型的灘涂淤泥路基處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種地基處理技術(shù)，主要適用于海相、湖相及河相沉積軟黏土地基，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為加快我國沿海產(chǎn)業(yè)帶的發(fā)展步伐，舒展城市空間發(fā)展格局，緩解人口、資源、環(huán)境帶來的壓力，為可持續(xù)發(fā)展提供戰(zhàn)略依托，須大力利用灘涂資源進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。我國沿海地區(qū)廣泛分布著深厚灘涂淤泥質(zhì)軟黏土且成層堆積，由于該類軟黏土具有滲透性低、含水量高、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性大、承載能力弱、觸變性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)性差等諸多不利的工程特性、施工面積廣闊以及施工條件復(fù)雜，因此有必要進(jìn)行分區(qū)分塊處理，進(jìn)行分區(qū)分塊處理必須進(jìn)行必要的道路建設(shè)，進(jìn)行道路建設(shè)之前必須進(jìn)行必要的地基處理，以保證路堤和路基的穩(wěn)定。若將處理后的灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基直接作為路基，那么對此種處理方法的要求是十分嚴(yán)格的。
[0003]常用地基處理方法有真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、真空和堆載預(yù)壓聯(lián)合等等。若采用真空預(yù)壓法來處理灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基，雖然造價不高，但很難達(dá)到預(yù)期的加固效果，更別說直接將其作為路基使用。因?yàn)檎婵疹A(yù)壓法的排水固結(jié)速率受限于黏土的水力傳導(dǎo)系數(shù)，對地基承載力的提高有限，對處理邊界的施工要求較高，若密封不嚴(yán)實(shí)，真空度傳遞沿程衰減過快，往往深層土體得不到有效加固，且容易形成硬殼層現(xiàn)象，處理后土體會發(fā)生大幅度沉降，是不能直接作為路基使用的。若采用堆載預(yù)壓法來處理灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基，雖然可以無限制的進(jìn)行堆載，但依托于水力滲透系數(shù)的排水速度慢，從而導(dǎo)致工期漫長。同時堆載材料的來源增加了工程造價，且堆載材料的獲取對環(huán)境產(chǎn)生了巨大的破壞，若將處理后的地基直接作為路基使用，堆載高度過高，雖然地基表面有一定的沉降，但還需要卸載，浩大的工程量無形地又增加了工程造價。常規(guī)式的真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基，雖然能取得一定的效果，但也暴露出不少問題。此法真空能量利用效率低、大部分真空能量集中在土體表層、真空度沿程損失較大的缺點(diǎn)，使得真空度難以到達(dá)深部土體，地基加固效果欠佳。也同樣存在堆載高度過高，不能滿足路基的預(yù)期標(biāo)高，同樣需要卸載，增加了工程造價?；诖?，本文提出了一種新型的灘涂淤泥路基處理方法，既可以規(guī)避以上諸法的缺點(diǎn)，又可以在有限的工期和合理的造價內(nèi)提高地基加固效果，完全可以將處理后的地基作為路基來使用。
[0004]目前，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)方面有中國專利局申請?zhí)?01210247450.1真空一堆載聯(lián)合預(yù)壓加固軟土地基新方法，先期軟黏土地基承載力低下，未能滿足機(jī)械運(yùn)輸，這是地基處理首要考慮的問題，該方法未能考慮道路建設(shè)和機(jī)械運(yùn)輸問題，且堆載材料耗用量巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是針對具有高含水量、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度、低滲透性等不良特性的灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基能直接作為路基，而提供的一種新型的灘涂淤泥路基處理方法。
[0006]本發(fā)明十分重視機(jī)械運(yùn)輸和材料耗用量問題，故第一階段采用防淤堵密閉式真空預(yù)壓地基處理方式有效地解決了后期機(jī)械進(jìn)場和施工平臺的問題，其中排水板采用的是防淤堵排水板，真空度沿程損耗很少，使真空度直接傳遞到深層土體內(nèi)部，提高真空壓力的利用效率，加快土體固結(jié)，從而提高土體加固效果。第二階段采用防淤堵密閉復(fù)式真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的地基處理方式高效快速的加強(qiáng)了前期的處理效果，此時堆載材料耗用量少，能達(dá)到預(yù)期路基的設(shè)計(jì)標(biāo)高。其中增壓管在土體中均勻分布，使土體水分子在壓力作用下定向流動，使軟基快速固結(jié)，從而在有限工期內(nèi)大幅度提高地基強(qiáng)度及加固深度，消除工后沉降，且能達(dá)到路基的預(yù)期標(biāo)高，正好用作路基。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]一種新型的灘涂淤泥路基處理方法，它有以下步驟:
[0009]在需要處理的灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基表面上鋪設(shè)土工編織布，插設(shè)豎向防淤堵排水板和增壓管；土表防淤堵排水板通過四通密封接頭與水平向次真空管連接，次真空管通過T型密封接頭與主真空管連接；鋪設(shè)土工布，鋪設(shè)塑料密封膜，并壓膜于密封溝；主真空管與真空泵連通；第一階段采用防淤堵密閉式真空預(yù)壓法排除灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基中的水和氣體。接著在密封膜上一次性進(jìn)行滿足路基標(biāo)高的材料堆載；增壓管與增壓泵連通，第二階段采用防淤堵密閉復(fù)式真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的地基處理方式高效快速的加強(qiáng)了前期的處理效果。最后，碾壓平整場地用于道路建設(shè)。
[0010]將步驟進(jìn)一步具體化如下:
[0011]I)防淤堵密閉式真空預(yù)壓法對軟土場地作第一階段加固處理。通過鋪設(shè)土工編織布，插設(shè)豎向防淤堵排水板和增壓管；土表防淤堵排水板通過四通密封接頭與水平向次真空管連接，次真空管通過T型密封接頭與主真空管連接；鋪設(shè)土工布，鋪設(shè)塑料密封膜，并壓膜于密封溝；主真空管與真空泵連通。實(shí)行密閉直抽進(jìn)行第一階段加固處理，使得真空度直接傳遞至防淤堵排水板內(nèi)部，縮短真空傳遞路徑，減少真空度的沿程損失，真空度直達(dá)土體深部，更加快速、高效的排出土體內(nèi)部的孔隙水。
[0012]2)防淤堵密閉復(fù)式真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法對場地軟土進(jìn)行第二階段加固處理。在密封膜上一次性進(jìn)行滿足路基標(biāo)高的材料堆載；增壓管與增壓泵連通，實(shí)行密閉直抽，同時進(jìn)行打氣增壓，加強(qiáng)了前期的處理效果，使土體產(chǎn)生二次固結(jié)，可以在有限工期內(nèi)完成地基加固，避免工后沉降，達(dá)到預(yù)期路基設(shè)計(jì)標(biāo)高。
[0013]3)碾壓平整場地用于道路建設(shè)。
[0014]本發(fā)明考慮到在滲透性低、含水量高、壓縮性大、承載力低的灘涂淤泥質(zhì)軟黏土地基上的先期道路建設(shè)、機(jī)械運(yùn)輸?shù)葐栴}，首先在85kPa的真空負(fù)壓壓力下，將絕大部分自由水和部分孔隙水沿著豎向防淤堵排水板和橫向排水體排出，在總應(yīng)力不變的情況下，隨著土體中超孔隙水壓力的逐漸消散，有效應(yīng)力也在不斷增大，使得土體得到了第一階段加固。接著增壓式真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法對地基進(jìn)行第二階段加固。其工作原理:一是設(shè)置增壓管后，增壓段中與膜下水頭大小增加，擠迫土中自由水進(jìn)入塑料排水板，相當(dāng)于加速膜下土體固結(jié)過程，雖然在增壓過程中，增壓系統(tǒng)的存在會抵消增壓管范圍內(nèi)部分真空度，降低膜下真空效果，但增壓過程不僅能增大膜內(nèi)外壓力差，而且對排水板上細(xì)顆粒有一定強(qiáng)迫沖刷作用，提高其排水效果；同時增壓過程產(chǎn)生的氣體(高壓流體)會在上部自重及附加應(yīng)力作用下，沿塑料排水板迅速排出。二是密封膜對需要加固的軟基進(jìn)行密封與大氣隔離，借助真空泵抽真空，通過真空管及豎向防淤堵排水板將加固區(qū)內(nèi)的空氣和水抽走，形成真空，在密封膜內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓通過真空管及豎向防淤堵排水板逐漸向深度方向延升，并向四周土體擴(kuò)散，使土體內(nèi)部與排水通道、排水板內(nèi)外產(chǎn)生壓差，在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水系統(tǒng)排出，使孔隙水壓力降低，最終使土體固結(jié)壓密。三是真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固過程中地下水氣不斷被抽走的同時，真空度不斷向深層土體傳遞、孔隙水壓力消散，增加土體的有效應(yīng)力和球應(yīng)力，并且土體的球應(yīng)力會使土體產(chǎn)生向預(yù)壓區(qū)內(nèi)收