超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程、港口或航道工程以及水利工程等方面的地基處理技術(shù)領域，涉及一種超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沿海城市經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展對土地的需求量日益迫切，為了解決“人多地少”的情況，很多城市開始大規(guī)模地進行圍海造陸活動。“吹填+真空(堆載)預壓”工作模式是目前圍海造陸工程中最為普遍的施工方法。在對吹填軟土進行預壓排水固結(jié)，需要吹填地基通過自然蒸發(fā)、自重固結(jié)至一定強度后，再填筑一定厚度的砂石材料作為持力層或添加筋笆、竹笆等材料提高地基承載力，而后施插豎向塑料排水板作為豎向排水通道，并填筑一定厚度的中粗砂墊層作為水平排水通道。圍海造陸工程多集中于珠江三角洲、長江三角洲以及天津、香港等地區(qū)，在這些地區(qū)砂石材料已經(jīng)開始嚴重短缺，從更遠的區(qū)域轉(zhuǎn)運又意味著建設成本的顯著增加和工程進度的嚴重滯后。另外，基于現(xiàn)有的技術(shù)，大多情況下施工機械無法進入吹填區(qū)域，后期地基處理所需的承載排水墊層的鋪筑和塑料排水板的安設幾乎完全依賴于人工，身陷半米在“沼澤地”中舉步維艱的場景隨時可見，施工速度緩慢，幾乎無機械化可言。
[0003]因此，傳統(tǒng)的“吹填+真空(堆載)預壓”工作模式主要存在以下缺陷和不足:(I)吹填地基通過自然蒸發(fā)、自重固結(jié)的周期較長，嚴重增加施工工期；(2)需要大量的砂石材料施做持力層和水平排水墊層，施工成本高，浪費嚴重；(3)實際施工中，鋪設的竹笆、筋笆等材料因不易取出而留在吹填地基中并隨時間慢慢降解，因此可能引起后期吹填地基過大的附加沉降；(4)機械化程度較低、完全依靠人工、施工效率低且難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)在無砂石材料、竹笆和筋笆條件下，完全采用機械施工的超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法，該方法極大地縮短了施工工期，且施工不受砂石材料供應和吹填軟土強度的制約。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]一種超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法，其特征在于:所述超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法包括以下步驟:
[0007]I)采用常規(guī)吹填方法吹填超軟吹填土地基至目標標高；
[0008]2)待步驟I)完成后，將流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物通過施工船的泵送管道直接澆筑在超軟吹填土地基上，待流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物固化后結(jié)殼形成硬殼層；
[0009]3)在步驟2)所形成的硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板，在硬殼層的表面挖槽鋪設水平排水管，將水平排水管與豎向塑料排水板板頭相接；
[0010]4)在水平排水管上自下而上依次鋪設無紡布以及密封薄膜，將水平排水管與抽真空系統(tǒng)連接并進行抽真空預壓。[0011 ] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟2)中流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物的澆筑厚度是1.5-2.0m ;所述流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物的固化齡期是不低于28天；所述固化結(jié)殼形成的硬殼層不排水抗剪強度大于80kPa。
[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的步驟3)的具體實現(xiàn)方式是:
[0013]3.1)直接在硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板；所述豎向塑料排水板的板頭外露于地表；
[0014]3.2)在硬殼層的上表面鋪設水平排水管；所述水平排水管設置在相鄰兩列豎向塑料排水板之間并間隔布置；
[0015]3.3)將豎向塑料排水板露于地表一端的板頭卷于水平排水管的外壁上，用包裹無紡布包裹豎向塑料排水板的板頭與水平排水管連接處，同時采用扎帶捆綁。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點:
[0017](I)利用流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物快速固化形成硬殼層，解決了超軟吹填土表層固化結(jié)殼的難題；(2)流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物在超軟吹填土地基吹填完成后即可進行澆筑，流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物僅需28天齡期即可固化結(jié)殼形成滿足承載要求的硬殼層，大大縮短了施工工期；(3)取代了傳統(tǒng)吹填地基處理方法中通過鋪設筋笆、竹笆和砂石材料施做持力層進行施插豎向塑料排水板，從而使得超軟吹填土地基的預壓排水固結(jié)能夠在無砂條件下實施，施工不受砂石材料供應制約，同時避免了吹填地基后期因筋笆、竹笆的降解而引起的附加沉降；⑷海泥-水-固化劑混合物的添加、攪拌和澆筑，以及后期的豎向塑料排水板的施插均能通過機械操作完成，操作簡單快捷、機械化程度高，解決了既有方法完全依靠人工、施工效率低且難度大的問題；(5)海泥-水-固化劑混合物固化強度的提高來源于水泥的水化反應和火山灰反應，而不是傳統(tǒng)真空預壓處理軟土地基方法中的固結(jié)排水(伴隨著非常大的體積損失)，因此本發(fā)明技術(shù)方案的還具有較高的填筑效率(單位體積黏土顆粒能夠最終形成的墾地填料體積)。
【附圖說明】
[0018]圖1為采用本發(fā)明所提供的超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法對超軟吹填土表層處理后的示意圖；
[0019]圖2為流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物澆筑過程示意圖；
[0020]圖3為豎向-水平排水系統(tǒng)構(gòu)筑示意圖；
[0021]圖4為豎向塑料排水板及水平排水管布置示意圖；
[0022]圖5為豎向塑料排水板板頭與水平排水管連接示意圖；
[0023]圖6為排水系統(tǒng)與抽真空系統(tǒng)連接示意圖；
[0024]附圖標記說明如下:
[0025]1-超軟吹填土地基；2_海泥-水-固化劑混合物；3_硬殼層；4_施工船；5_泵送管道；61_上層無紡布；62_包裹無紡布；7_豎向塑料排水板；8_水平排水管；9_扎繩；10_密封薄膜；11-三通接頭；12_水平排水主管；13_抽真空系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其施工方法做進一步詳細說明:
[0027]實施例1:
[0028]以下為本技術(shù)的施工步驟:
[0029]步驟1:吹填超軟吹填土地基I。如圖2所示，在圍墾區(qū)域內(nèi)采用傳統(tǒng)吹填方法吹填超軟吹填土地基I。
[0030]步驟2:澆筑流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物2，固化結(jié)殼形成硬殼層3。如圖2所示，超軟吹填土地基I吹填完成后，即可在大型施工船4上將原狀海泥、水和水泥混合形成流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物，其中本發(fā)明所采用的步驟2)中流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物由原狀海泥、水以及水泥混合形成；原狀海泥是通過施工船從海底直接打撈上來的；流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物中的含水率(流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量的比值，固體顆粒質(zhì)量指扣除水后的干重)為150%-200%，流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物中的水泥含量為50-60kg/m3。流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物2通過泵送管道5直接澆筑在超軟吹填土地基I上，澆筑厚度1.5-2.0m,固化28天結(jié)殼形成硬殼層3，如圖3所示。
[0031]步驟3:施插豎向塑料排水板7。如圖3所示，選用適宜的插板機直接在硬殼層3上后退施插豎向塑料排水板7 ;如圖4所示，豎向塑料排水板7呈梅花形布置，相鄰豎向塑料排水板7之間的距離控制在Im左右；豎向塑料排水板7的板頭外露于地表30-40cm。
[0032]步驟4:挖槽鋪設水平排水管8。如圖4所示，水平排水管8布置在相鄰兩列豎向塑料排水板7之間，間隔布置，兩列豎向塑料排水板7對應鋪設一根水平排水管8 ;而后，在水平排水管8上鋪設一層上層無紡布61并鋪設密封薄膜10。如圖5所示，豎向塑料排水板7漏出于地表一端的板頭卷于水平排水管8的外壁，再用一層包裹無紡布62包裹豎向塑料排水板7的板頭與水平排水管8連接處，并用扎帶9進行捆綁。
[0033]步驟5:進行真空預壓施工。如圖6所示，采用三通接頭11將水平排水管8連接至與抽真空系統(tǒng)13相連的水平排水主管12上，之后進行抽真空預壓。
[0034]實施例2:
[0035]如實施例1完成步驟I?步驟4后，進行堆載預壓施工。
[0036]水平排水管8連接至水平排水主管12后，在水平排水管8上再鋪設一層無紡布，之后進行分層堆載預壓。
[0037]實施例3:
[0038]如實施例1完成步驟I?步驟4后，進行真空聯(lián)合堆載預壓施工。
[0039]先進行抽真空預壓10天，而后在密封膜上鋪設一層無紡布，并進行分層堆載預壓。
【主權(quán)項】
1.一種超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法，其特征在于:所述超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法包括以下步驟: 1)采用常規(guī)吹填方法吹填超軟吹填土地基至目標標高； 2)待步驟I)完成后，將流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物通過施工船的泵送管道直接澆筑在超軟吹填土地基上，待流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物固化后結(jié)殼形成硬殼層； 3)在步驟2)所形成的硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板，在硬殼層的表面挖槽鋪設水平排水管，將水平排水管與豎向塑料排水板板頭相接； 4)在水平排水管上自下而上依次鋪設無紡布以及密封薄膜，將水平排水管與抽真空系統(tǒng)連接并進行抽真空預壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法，其特征在于:所述步驟2)中流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物的澆筑厚度是1.5-2.0 m ;所述流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物的固化齡期是不低于28天；所述固化結(jié)殼形成的硬殼層不排水抗剪強度大于80 kPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法，其特征在于:所述步驟3)的具體實現(xiàn)方式是: 3.1)直接在硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板；所述豎向塑料排水板的板頭外露于地表； 3.2)在硬殼層的上表面鋪設水平排水管；所述水平排水管設置在相鄰兩列豎向塑料排水板之間并間隔布置； 3.3)將豎向塑料排水板露于地表一端的板頭卷于水平排水管的外壁上，用包裹無紡布包裹豎向塑料排水板的板頭與水平排水管連接處，同時采用扎帶捆綁。
【專利摘要】一種超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法，包括：1）吹填超軟吹填土地基至目標標高；2）將流塑態(tài)海泥-水-固化劑混合物通過大型施工船的泵送管道直接澆筑在超軟吹填土地基上，固化后結(jié)殼形成硬殼層；3）在硬殼層上采用插板機后退施插豎向塑料排水板，在硬殼層的表面挖槽鋪設水平排水管，將水平排水管與豎向塑料排水板板頭相接；4）在水平排水管上自下而上依次鋪設無紡布以及密封薄膜，將水平排水管與抽真空系統(tǒng)連接并進行抽真空預壓。本發(fā)明提供了一種可實現(xiàn)在無砂石材料、竹笆和筋笆條件下，完全采用機械施插豎向塑料排水板，極大的縮短施工工期，且施工不受砂石材料供應和吹填軟土強度的制約的超軟吹填土表層固化結(jié)殼及地基處理方法。
【IPC分類】E02D3-00, E02D3-10
【公開號】CN104775414
【申請?zhí)枴緾N201510129221
【發(fā)明人】章榮軍, 鄭俊杰, 賴漢江, 崔明娟
【申請人】華中科技大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月24日