超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程、港口或航道工程以及水利工程等方面的地基处理技术领域，涉及一种超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法。
【背景技术】
[0002]沿海城市经济建设的飞速发展对土地的需求量日益迫切，为了解决“人多地少”的情况，很多城市开始大规模地进行围海造陆活动。“吹填+真空(堆载)预压”工作模式是目前围海造陆工程中最为普遍的施工方法。在对吹填软土进行预压排水固结，需要吹填地基通过自然蒸发、自重固结至一定强度后，再填筑一定厚度的砂石材料作为持力层或添加筋笆、竹笆等材料提高地基承载力，而后施插竖向塑料排水板作为竖向排水通道，并填筑一定厚度的中粗砂垫层作为水平排水通道。围海造陆工程多集中于珠江三角洲、长江三角洲以及天津、香港等地区，在这些地区砂石材料已经开始严重短缺，从更远的区域转运又意味着建设成本的显著增加和工程进度的严重滞后。另外，基于现有的技术，大多情况下施工机械无法进入吹填区域，后期地基处理所需的承载排水垫层的铺筑和塑料排水板的安设几乎完全依赖于人工，身陷半米在“沼泽地”中举步维艰的场景随时可见，施工速度缓慢，几乎无机械化可言。
[0003]因此，传统的“吹填+真空(堆载)预压”工作模式主要存在以下缺陷和不足:(I)吹填地基通过自然蒸发、自重固结的周期较长，严重增加施工工期；(2)需要大量的砂石材料施做持力层和水平排水垫层，施工成本高，浪费严重；(3)实际施工中，铺设的竹笆、筋笆等材料因不易取出而留在吹填地基中并随时间慢慢降解，因此可能引起后期吹填地基过大的附加沉降；(4)机械化程度较低、完全依靠人工、施工效率低且难度大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可实现在无砂石材料、竹笆和筋笆条件下，完全采用机械施工的超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法，该方法极大地缩短了施工工期，且施工不受砂石材料供应和吹填软土强度的制约。
[0005]为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0006]一种超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法，其特征在于:所述超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法包括以下步骤:
[0007]I)采用常规吹填方法吹填超软吹填土地基至目标标高；
[0008]2)待步骤I)完成后，将流塑态海泥-水-固化剂混合物通过施工船的泵送管道直接浇筑在超软吹填土地基上，待流塑态海泥-水-固化剂混合物固化后结壳形成硬壳层；
[0009]3)在步骤2)所形成的硬壳层上采用插板机后退施插竖向塑料排水板，在硬壳层的表面挖槽铺设水平排水管，将水平排水管与竖向塑料排水板板头相接；
[0010]4)在水平排水管上自下而上依次铺设无纺布以及密封薄膜，将水平排水管与抽真空系统连接并进行抽真空预压。[0011 ] 作为优选，本发明所采用的步骤2)中流塑态海泥-水-固化剂混合物的浇筑厚度是1.5-2.0m ;所述流塑态海泥-水-固化剂混合物的固化龄期是不低于28天；所述固化结壳形成的硬壳层不排水抗剪强度大于80kPa。
[0012]作为优选，本发明所采用的步骤3)的具体实现方式是:
[0013]3.1)直接在硬壳层上采用插板机后退施插竖向塑料排水板；所述竖向塑料排水板的板头外露于地表；
[0014]3.2)在硬壳层的上表面铺设水平排水管；所述水平排水管设置在相邻两列竖向塑料排水板之间并间隔布置；
[0015]3.3)将竖向塑料排水板露于地表一端的板头卷于水平排水管的外壁上，用包裹无纺布包裹竖向塑料排水板的板头与水平排水管连接处，同时采用扎带捆绑。
[0016]本发明的技术方案与现有技术相比，具有以下突出优点:
[0017](I)利用流塑态海泥-水-固化剂混合物快速固化形成硬壳层，解决了超软吹填土表层固化结壳的难题；(2)流塑态海泥-水-固化剂混合物在超软吹填土地基吹填完成后即可进行浇筑，流塑态海泥-水-固化剂混合物仅需28天龄期即可固化结壳形成满足承载要求的硬壳层，大大缩短了施工工期；(3)取代了传统吹填地基处理方法中通过铺设筋笆、竹笆和砂石材料施做持力层进行施插竖向塑料排水板，从而使得超软吹填土地基的预压排水固结能够在无砂条件下实施，施工不受砂石材料供应制约，同时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-固化剂混合物的添加、搅拌和浇筑，以及后期的竖向塑料排水板的施插均能通过机械操作完成，操作简单快捷、机械化程度高，解决了既有方法完全依靠人工、施工效率低且难度大的问题；(5)海泥-水-固化剂混合物固化强度的提高来源于水泥的水化反应和火山灰反应，而不是传统真空预压处理软土地基方法中的固结排水(伴随着非常大的体积损失)，因此本发明技术方案的还具有较高的填筑效率(单位体积黏土颗粒能够最终形成的垦地填料体积)。
【附图说明】
[0018]图1为采用本发明所提供的超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法对超软吹填土表层处理后的示意图；
[0019]图2为流塑态海泥-水-固化剂混合物浇筑过程示意图；
[0020]图3为竖向-水平排水系统构筑示意图；
[0021]图4为竖向塑料排水板及水平排水管布置示意图；
[0022]图5为竖向塑料排水板板头与水平排水管连接示意图；
[0023]图6为排水系统与抽真空系统连接示意图；
[0024]附图标记说明如下:
[0025]1-超软吹填土地基；2_海泥-水-固化剂混合物；3_硬壳层；4_施工船；5_泵送管道；61_上层无纺布；62_包裹无纺布；7_竖向塑料排水板；8_水平排水管；9_扎绳；10_密封薄膜；11-三通接头；12_水平排水主管；13_抽真空系统。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体的实施例对本发明的结构及其施工方法做进一步详细说明:
[0027]实施例1:
[0028]以下为本技术的施工步骤:
[0029]步骤1:吹填超软吹填土地基I。如图2所示，在围垦区域内采用传统吹填方法吹填超软吹填土地基I。
[0030]步骤2:浇筑流塑态海泥-水-固化剂混合物2，固化结壳形成硬壳层3。如图2所示，超软吹填土地基I吹填完成后，即可在大型施工船4上将原状海泥、水和水泥混合形成流塑态海泥-水-固化剂混合物，其中本发明所采用的步骤2)中流塑态海泥-水-固化剂混合物由原状海泥、水以及水泥混合形成；原状海泥是通过施工船从海底直接打捞上来的；流塑态海泥-水-固化剂混合物中的含水率(流塑态海泥-水-固化剂混合物中水的质量与固体颗粒质量的比值，固体颗粒质量指扣除水后的干重)为150%-200%，流塑态海泥-水-固化剂混合物中的水泥含量为50-60kg/m3。流塑态海泥-水-固化剂混合物2通过泵送管道5直接浇筑在超软吹填土地基I上，浇筑厚度1.5-2.0m,固化28天结壳形成硬壳层3，如图3所示。
[0031]步骤3:施插竖向塑料排水板7。如图3所示，选用适宜的插板机直接在硬壳层3上后退施插竖向塑料排水板7 ;如图4所示，竖向塑料排水板7呈梅花形布置，相邻竖向塑料排水板7之间的距离控制在Im左右；竖向塑料排水板7的板头外露于地表30-40cm。
[0032]步骤4:挖槽铺设水平排水管8。如图4所示，水平排水管8布置在相邻两列竖向塑料排水板7之间，间隔布置，两列竖向塑料排水板7对应铺设一根水平排水管8 ;而后，在水平排水管8上铺设一层上层无纺布61并铺设密封薄膜10。如图5所示，竖向塑料排水板7漏出于地表一端的板头卷于水平排水管8的外壁，再用一层包裹无纺布62包裹竖向塑料排水板7的板头与水平排水管8连接处，并用扎带9进行捆绑。
[0033]步骤5:进行真空预压施工。如图6所示，采用三通接头11将水平排水管8连接至与抽真空系统13相连的水平排水主管12上，之后进行抽真空预压。
[0034]实施例2:
[0035]如实施例1完成步骤I?步骤4后，进行堆载预压施工。
[0036]水平排水管8连接至水平排水主管12后，在水平排水管8上再铺设一层无纺布，之后进行分层堆载预压。
[0037]实施例3:
[0038]如实施例1完成步骤I?步骤4后，进行真空联合堆载预压施工。
[0039]先进行抽真空预压10天，而后在密封膜上铺设一层无纺布，并进行分层堆载预压。
【主权项】
1.一种超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法，其特征在于:所述超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法包括以下步骤: 1)采用常规吹填方法吹填超软吹填土地基至目标标高； 2)待步骤I)完成后，将流塑态海泥-水-固化剂混合物通过施工船的泵送管道直接浇筑在超软吹填土地基上，待流塑态海泥-水-固化剂混合物固化后结壳形成硬壳层； 3)在步骤2)所形成的硬壳层上采用插板机后退施插竖向塑料排水板，在硬壳层的表面挖槽铺设水平排水管，将水平排水管与竖向塑料排水板板头相接； 4)在水平排水管上自下而上依次铺设无纺布以及密封薄膜，将水平排水管与抽真空系统连接并进行抽真空预压。
2.根据权利要求1所述的超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法，其特征在于:所述步骤2)中流塑态海泥-水-固化剂混合物的浇筑厚度是1.5-2.0 m ;所述流塑态海泥-水-固化剂混合物的固化龄期是不低于28天；所述固化结壳形成的硬壳层不排水抗剪强度大于80 kPa。
3.根据权利要求1或2所述的超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法，其特征在于:所述步骤3)的具体实现方式是: 3.1)直接在硬壳层上采用插板机后退施插竖向塑料排水板；所述竖向塑料排水板的板头外露于地表； 3.2)在硬壳层的上表面铺设水平排水管；所述水平排水管设置在相邻两列竖向塑料排水板之间并间隔布置； 3.3)将竖向塑料排水板露于地表一端的板头卷于水平排水管的外壁上，用包裹无纺布包裹竖向塑料排水板的板头与水平排水管连接处，同时采用扎带捆绑。
【专利摘要】一种超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法，包括：1）吹填超软吹填土地基至目标标高；2）将流塑态海泥-水-固化剂混合物通过大型施工船的泵送管道直接浇筑在超软吹填土地基上，固化后结壳形成硬壳层；3）在硬壳层上采用插板机后退施插竖向塑料排水板，在硬壳层的表面挖槽铺设水平排水管，将水平排水管与竖向塑料排水板板头相接；4）在水平排水管上自下而上依次铺设无纺布以及密封薄膜，将水平排水管与抽真空系统连接并进行抽真空预压。本发明提供了一种可实现在无砂石材料、竹笆和筋笆条件下，完全采用机械施插竖向塑料排水板，极大的缩短施工工期，且施工不受砂石材料供应和吹填软土强度的制约的超软吹填土表层固化结壳及地基处理方法。
【IPC分类】E02D3-00, E02D3-10
【公开号】CN104775414
【申请号】CN201510129221
【发明人】章荣军, 郑俊杰, 赖汉江, 崔明娟
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月24日