专利名称：快速消除不均匀沉降的软地基处理工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑物对场地地基土的不均匀沉降(差异沉降)有要求的软土地基处理，尤其是在场地地层条件变化大、建筑物对不均匀沉降十分敏感时的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法。
背景技术：
快速消除地基土均匀沉降的软土地基处理工法有着良好的应用前景。我国乃至世界各海岛及沿海国家，为了开发土地资源用于经济建设，每年都要围海造地数千公顷。这些新造土地处于各种各类地形及原始沉积条件上，软土的性质与厚度，填(吹)土的性质和厚度及围海造地方法，使在同一个造地场地上存在明显的岩性差别与沉降差异。在大范围的软土地基处理中，如何在软土地基处理过程中快速消除地基土的不均匀沉降是各类地基处理工法均要面对的问题。同时在以往完成的大量软地基处理工程中，不均匀沉降过大往往是造成工程事故的重大因素，地基土不均匀沉降状况已成为了评价地基处理效果的基本条件。因此快速消除地基土不均匀沉降的软地基处理工法有着十分重要的技术经济效用与良好的应用前景。在目前常规采用的软地基处理工法中，均着眼大块分区处理，如真空预压、真空预压-堆载预压、堆载预压在大面积软地基处理时，其分区面积为10000m2～25000m2，动力排水固结法的分区面积为4000m2～10000m2，对于局部及小范围存在的地基土条件的明显差异未能分别对待而往往导致工后差异沉降的产生；另外在沉降计算和通过施工处理完成预计沉降量均以总沉降量或平均沉降量为前提，而忽视了不同地段的不均匀(差异)沉降，致使在编制施工方案时将注意重点放在完成总固结沉降或平均沉降量上，而将不均匀(差异)沉降留到了工后。这种不均匀(差异)沉降给建筑物的使用带来了诸多工程事故，如地面开裂、变形、建筑墙体开裂等。本发明正是为了使地基处理后不致产生上述工程事故而发明的一种全新的有效的软地基处理工法。当前对付预防工后沉降过大和消除不均匀沉降的办法多采用延长预压时间，使软弱土层的固结沉降在施工中完成，从而使得工期很长、造价增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种用来解决在软地基处理施工过程中基本消除一个场地不同地段的不均匀沉降，确保地基土的不均匀沉降在施工期快速完成，防止工后产生差异沉降而导致地面变形、建筑物开裂等工程问题的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法。
本发明的技术解决方案是一种快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是首先采用现场快速的勘察手段取得的资料及计算的沉降量进行精确施工小区划分；采用快速动力排水固结工艺，在处理范围内的土层形成具有一定厚度和高密实度的硬壳层。
本发明中所述的现场快速的勘察手段为手动钻探、静力触探和/或十字板剪切。对不同分区要分别进行的沉降量的计算，是根据地质勘察资料、场地回填土高度、地基处理技术要求计算全场地的地基土沉降量。地基处理采用快速动力排水固结工艺，各分区的不均匀沉降在施工过程中快速完成。地基处理后在处理范围内的土层形成具有设定厚度和高密实度的硬壳层。在各分区达到设计的施工沉降量后，通过满夯、分层碾压确保地基表层的硬壳层厚度和强度的均匀性；地基处理结束后进行3～4周的休止保养。
本发明的有益效果为解决在软地基处理施工过程中基本消除一个场地不同地段的不均匀沉降，确保地基土的不均匀沉降在施工期快速完成，防止工后产生差异沉降而导致地面变形、建筑物开裂等工程问题。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明
图1为本发明的一种快速消除不均匀沉降的软地基处理工法的分区工后沉降量计算表；图2为本发明的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法的基本模式图。
具体实施例方式图1、图2共同描述了本发明的实施例。
本发明包括1)详细的地层条件研究与分析；2)精确的全场地沉降量计算；3)分区方案设计；4)全过程信息化施工；5)将硬壳层对应力扩散机理用于消除工后沉降。
本实用新型的技术解决方案是根据地质勘察资料、场地回填土高度、地基处理技术要求计算全场地的地基土沉降量，分析不均匀沉降状况；根据工后沉降要求及浅层勘察(手动钻、静力触探等)资料进行地基土处理分区，按工后沉降量要求确定各分区应完成的施工沉降量。
快速消除不均匀沉降的软地基处理工法的精确分区大小无一定面积规定，视被处理区地基土的不均匀性而定，其面积可大于10000m2，也可小于1000m2；精确分区对各分区应设计并采用不同的排水与动力固结参数；精确分区的设计与施工要通过施工形成一个高密实度的硬壳层，使之在工后能产生有效的应力扩散。
按应完成的施工沉降量设计各小区的施工技术参数，包括快速预压时间、排水管深度与间距、夯能大小、间距及各夯点击数、排水与夯击遍数和密实度等。确保工后沉降达设计要求的硬壳层厚度及强度。
按施工技术参数拟定的施工方案组织施工。
施工过程中严格按信息化施工进行每遍动力排水固结之间的效果检测及沉降量计量，并依此对设计的施工参数的合理性进行评估和调整。
当每个小区的施工沉降量达设计要求后，重点控制浅部地基土的密实度，确保硬壳层的强度达设计要求。
快速消除不均匀沉降的软地基处理工法适用于对工后沉降和差异沉降较严的高等级道路工程、大面积堆场工程、码头工程、仓储工程、轻型结构及钢结构工厂房工程的软地基处理，可有效克服堆载预压、真空预压、真空-堆载联合预压等常规软地基处理工法中难于解决的工后不均匀沉降问题。
快速消除不均匀沉降的软地基处理工法由于通过人为控制在施工期间消除场地的差异沉降，为结构设计和建、构筑物安全使用提供了保障，能防止因差异沉降而导致建筑工程产生的诸多不良问题与事故，具有明显的社会效益与经济效益。
参照图2的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法的基本模式图对于图中所示的不均匀地层，工后沉降要求皆为Sf，但软土层厚度和填土层厚度不同，计算沉降量也不同，例三个区的计算沉降量分别为S1、S2、S3，且有S1＞S2＞S3，为了满足工后沉降量Sf的要求，施工过程中各自需完成的沉降量分别为S1、S2、S3，即有S1＞S2＞S3。也就是对于不同的地段，采用不同的施工参数完成不同的施工沉降量，最终达到工后沉降一致，差异沉降满足设计要求的目的。同时，利用各区的填土厚度差别，如h1＞h2＞h3，通过采用不同参数的施工击密，可形成不同刚度与厚度的硬壳层，所形成的硬壳层其各自的刚度和厚度分别为Es1、h1，Es2、H2和Es3、H3，并使之满足关系H1Es1＞H2 Es2＞H3 Es3，其中硬壳层厚度与压缩模量的乘积称为硬壳层应力扩散系数，硬壳层应力扩散系数越大，其应力扩散作用也越明显，最终使得下伏土层较差的1区和2区的工后残余沉降与3区基本相同。
为了使因地层条件不同而使沉降量不同的各区达到基本相同的工后沉降值，不同的分区将采用不同的排水板间距与深度、不同的预压时间、不同的插管降水深度与间距、不同的夯击能量与夯击遍数。一般而言，塑料排水板长度1区＞2区＞3区，间距1区＜2区＜3区，预压时间1区＞2区＞3区，夯击遍数1区＞2 区＞3区。分析现有场地勘察资料，提出场地可能产生的不均匀沉降的主要因素；进行现场手动钻探、静力触探或十字板剪切试验，验证勘察报告的可靠程度并实施对浅部(10m以上)软土地层的精确划分；利用勘察资料进行使用荷载和填土荷载作用下的地基沉降计算，分析场地沉降特点和沉降差异性；按工后沉降量要求进行精确施工分区，确定各施工小区在施工期间应完成的地基土沉降量；设计各施工小区的施工参数，包括快速预压深度与时间，排水设施类型、深度、间距，动力固结的能量、夯点间距与每点击数，动力排水固结遍数，沉降观测网的布设与观测要求，现场检测项目与要求等；通过下卧层稳定验算结合承载力和工后沉降量要求设计硬壳层的厚度与密实度；按设计参数及硬壳层厚度采用快速动力排水固结(包括主动真空降水强夯，短程超载真空预压+降水强夯、低位降水预压强夯、强夯置换等工法)进行施工；将现场质量检测贯彻于全施工过程，并按检测资料随时修正设计的施工参数，使各项参数达到最优化，从而达到全过程的信息化施工管理；在各分区达到设计的施工沉降量后，通过满夯、分层碾压确保地基表层的硬壳层厚度和强度的均匀性；地基处理结束后进行3～4周的休止保养，严防扰动破坏。
权利要求
1.一种快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是首先采用现场快速的勘察手段取得的资料及计算的沉降量进行精确施工小区划分；采用快速动力排水固结工艺，在处理范围内的土层形成具有一定厚度和高密实度的硬壳层。
2.根据权利要求1所述的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是现场快速的勘察手段为手动钻探、静力触探和/或十字板剪切。
3.根据权利要求1或2所述的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是对不同分区要分别进行的沉降量的计算，是根据地质勘察资料、场地回填土高度、地基处理技术要求计算全场地的地基土沉降量。
4.根据权利要求3所述的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是地基处理采用快速动力排水固结工艺，各分区的不均匀沉降在施工过程中快速完成。
5.根据权利要求4所述的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是地基处理后在处理范围内的土层形成具有设定厚度和高密实度的硬壳层。
6.根据权利要求1或2所述的快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是在各分区达到设计的施工沉降量后，通过满夯、分层碾压确保地基表层的硬壳层厚度和强度的均匀性；地基处理结束后进行3～4周的休止保养。
全文摘要
本发明公开了一种快速消除不均匀沉降的软地基处理工法，其特征是首先采用现场快速的勘察手段取得的资料及计算的沉降量进行精确施工小区划分；采用快速动力排水固结工艺，在处理范围内的土层形成具有一定厚度和高密实度的硬壳层。其有益效果为解决在软地基处理施工过程中基本消除一个场地不同地段的不均匀沉降，确保地基土的不均匀沉降在施工期快速完成，防止工后产生差异沉降而导致地面变形、建筑物开裂等工程问题。
文档编号E02D3/046GK1963039SQ20061009770
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月20日 优先权日2006年11月20日
发明者包国建 申请人:包国建