专利名称：软土地基的生物处理方法
技术领域：
本发明涉及岩土工程的软土地基处理领域。
背景技术：
随着人类社会的发展，城市化进程越来越快，土地资源越发紧缺，选址于沿海沿江 沿湖的淤泥质软土地基建设项目越来越多，利用清淤整治的废弃物进行围海造地的项目也 在迅速增加，利用滨海沿江的高含水量淤泥进行吹填的软弱土层面积在100万平方以上的 项目随处可见。疏竣和造地相结合的合理利用是目前各个地方实施的双赢做法，利用疏竣 土进行造地，可以提升美化城市环境，提高城市的综合竞争力。随着软土地基处理枝术的发 展，它在疏浚上的固结利用已经成为了一顶新的产业技术。疏浚围海造成地工程项目是在 原有淤积沉积软土基础上吹填了新的软土，这是一类未经任何固结、含水量极高且呈液态 的人为沉积物，其土质为液态淤泥，淤泥夹砂及淤泥质土。此方法是将回填(吹填)疏浚土 覆盖于原生软土之上，使场地形成明显的土体覆盖下伏软土的二元结构，从而为场地的地 基处理带来了新的困难。这类工程场地的软土地基均存在含水量高、压缩性高、渗透性差， 短期内也不可能为建设所使用的特点，在进行建筑工程施工前必须根据需要对地基进行加 固，以提高软土地基的强度、承载力和稳定性。针对滨海相淤泥或新吹填淤泥等软弱土层， 通常采用真空预压法和堆载预压法进行软土地基加固。真空预压法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 膜内处产生约SOkpa的气压差，使软土中的水加速排出进而加固软基。该方法需要长时间 连续较大功率电力，以满足大面积长时间施工抽真空，并且新吹填淤泥质土往往分布不均 勻，由于管口和管尾部分土质不同产生的固结差异沉降较大，容易引起漏气等质量问题。堆载预压法通过对软基施加超载，经过8 12个月的预压，使软土中的超静化隙 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。堆载预压 加固软基的效果取决于堆载的大小和超静化压的消散过程。为了达到加固效果，需要较大 的堆载，但又存在堆载超过软基强度的风险，因而堆载速度不能太快。此方法工程量大，造 价高，有些地方堆载料的抛弃问题不易解决，对环境影响较大。另一方面，滨海相淤泥质土 具有压缩性高，有机物含量高，渗透性能差(10-7ms以上)的特点，在固态状态下，荷载作用 对软土淤泥的固结速度非常慢，到后期基本不排水不固结，在大面积淤泥没有(排除)侧向 滑移的情况下，表层硬壳层下的固态淤泥具有相当高的承载力，以此可以确定表层硬壳层 厚度及稳定性决定软土地基承载力，因此采用以上常规方法处理渗透性差的淤泥质土，一 般都可满足使用荷载及工后沉降要求，但固结度往往不能满足使用要求，后期的工后沉降 较大。在大面积处理过的软基上后期使用如有进行基坑等开挖容易破坏硬壳层，产生失稳、 滑移、差异沉降大等地质灾害。
发明内容
本发明的目的是提供处理软土地基的方法，以解决现有技术存在的上述问题。本 发明中的软土地基处理方法中，速生林的快速生长需要吸收水分，并分解软土地基中的有 机物为肥料，这样会提高软土地基的渗透性，降低含水量从而实现固结。本发明采用的技术方案如下一种软土地基的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤A、在1 7m厚度的软土地基表层铺设竹栅和土工布，而后在其上铺设厚度为 0. 3 0. 5m的中粗砂层和0. 4 0. 8m的山皮土层；B、在软土地基中埋设相应的观测仪器；C、当观测到48小时小于IOmm的沉降量时开始采用压路机进行多遍碾压，每天碾 压3 5遍，在48小时振动碾压下沉降小于5mm时，在已平整碾压的地上按2. 5 3. Om的 间距种植高度为0. 5 1. 2m左右的速生林树苗；D、培养5年后，获取速生林成材；把树头挖开、获得固结度及稳定性满足6T的使用 荷载及30cm以内的工后残余沉降的地基。本发明中，由于速生林成活后需要有大量的有机肥料、水份和二氧化碳保证其快 速生长，树木的根部将快速向软土地基生长，由于软土可充分提供速生林生长所需的有机 肥及水，速生林正常情况下可在4年内生长至10米以上，其根系亦可生长8米以上，速生林 利用其丰富的根系分解吸收软土中的有机物来提高其渗透性，经过速生林的抽水、抽肥和 静压作用，软土的透水性将大大改善，软土中的盐碱度会减少，进而达到固结度要求。另外， 在大面积淤泥面种植速生林，树木的根系布满地下，对淤泥质土起到锚固作用，使土体在开 挖应用中的开挖水平滑移的风险大大降低，减少后期使用地质灾害的发生。另外，在使用海上的吹填物吹填软土地基时，含有较高盐分，不利于其他生物生长， 对地下构筑物有较强的腐蚀作用，造成安全隐患，而由于速生林生长会吸收淤泥中大量的有 机物和盐分，合成生长钾肥，因此可减少软土地基对地下构筑物的腐蚀，保证使用质量。本发明中提及的软土地基为含水量高、孔隙比高、压缩性高、强度低、渗透性能差 的欠固结土，可以为天然含水量大于液限含水量、天然孔隙比大于1. 5的软土地基，或天然 含水量大于液限含水量、天然孔隙比大于1.0的淤泥质土层，或欠固结的新近吹填土和填 土。本发明的推荐实施例中，所述观测仪器可以是孔隙水压力计、沉降观测标、深层沉 降观测仪、测斜仪等测试仪器中的一种或多种。本发明的推荐实施例中，所述竹栅为由厚度为0. 8 1. 2cm、宽度为3. 0 5. 0cm、 长度为5. 0 8. Om的竹条纵横交错形成的网格状编织体，所述网格内边缘的横向长度为 18 25cm，其纵向长度为18 25cm。所述竹栅的竹条交错连接部通过设置在其上的钻孔 用连接栓或捆绑件捆绑固定。捆绑件和连接栓可采用铁丝等不易腐蚀的材料。竹栅为具一 定刚性的半柔性体，密度较小，单位重量约为5kg/m2。竹栅整体连接后可浮于软土层表面， 利用竹栅具有一定结构强度的特征可快速进行填砂、插竖向排水体等工序。以竹栅取代高 分子材料土工格栅，当竹栅与压实的处理土层紧密结合后具有足够的整体性和刚度，对上 部荷载有较好的应力扩散效应，减小在使用荷载下的工后沉降，同时竹栅还具有抗腐蚀性 强、对环境无污染和原材料丰富的特点，具有环保和节能效益。
5
中粗砂层可使用人工或小型机械回填铺设，优选使用人工铺设的中粗砂层。本发明的推荐实施例中，所述土工布为梭织土工布、经编土工布和针织土工布，其 作用是为阻隔软土地基侧向挤出或隆起形成淤泥包、并防止吹填砂沉入软土地基中。本发明的推荐实施例中，对步骤D中获得的地基进行强夯，获得固结度及稳定性 满足IOT的使用荷载及30cm以内的工后残余沉降的地基。培养速生林以后，软土的透水性 大大改善，因此，对经过上述方法处理的地基进行强夯，能获得能满足更高标准的地基。一种软土地基的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤A、在厚度大于7m的软土地基表层铺设竹栅和土工布，而后在其上铺设厚度为 0. 3 0. 5m的中粗砂层和0. 4 0. 8m的山皮土层；B、在软土地基中埋设相应的观测仪器；C、当观测到48小时小于IOmm的沉降量时开始采用压路机进行碾压，每天碾压 3 5遍，在48小时振动碾压下沉降小于5mm时，在软土地基中建立竖向排水通道，所述竖 向排水通道的上端与中粗砂层相连接，而后在已平整碾压的地上按2. 5 3. Om的间距种植 高度为0. 5 1. 2m左右的速生林树苗；D、培养5年后，获取速生林成材；把树头挖开、获得固结度及稳定性满足6T的使用 荷载及30cm以内的工后残余沉降的地基。在处理的软土地基深度超过7米时，超过7米的部分必须施工竖向排水通道，所述 竖向排水通道为软土层中排列的竖向贯穿的塑料排水板或袋装砂井或砂桩，其按正三角形 或正方形布置，施工间距为1. 0 1. 2m,并与水平排水通道相连接。这其中，当软土地基深 度超过15米时，排水板的打设深度按16米打，当软土地基深度小于15米时，排水板的打设 深度为穿过软土层10cm。本发明的速生林可以是速生桉、杨树等。本发明中的软土地基处理方法采用生物方法进行软土地基处理的研究理论和实 践，速生林成活后需要有大量的有机肥料、水份和二氧化碳保证其快速生长，树木的根部将 快速向软土地基生长，由于软土可充分提供速生林生长所需的有机肥及水，速生林正常情 况下可在4年内生长至10米以上，速生林利用丰富的根系分解吸收软土中的有机物来提高 其透水性，经过速生林的抽水、抽肥和静压作用，软土的透水性将大大改善，软土中的盐碱 度会减少，进而达到固结度要求。它是一种安全可靠，并符合人类社会循环发展的新技术处 理方法。该方法集节能环保与资源利用于一体，并为社会提供林木资源。本发明中的软土地基处理方法使用竹栅、利用竹栅比重较小和具有一定强度的特 点，无需等待软土地基表面固化后再使用人工和机械设备在其上进行后道工序施工，且由 于竹栅造价低、抗腐蚀性强、对环境无污染和原材料丰富的特点，与传统方法相比，本发明 的软土地基处理方法工程造价低于使用高分子材料土工格栅的静力排水固结法，并具有环 保和节能效益。另外，与其他软土地基的处理方法造价相比，仅为普通软土地基处理造价的40%， 可节省大量投资成本，具有很大的成本优势。
具体实施例方式通过下面给出的本发明实施例可进一步了解本发明，但本发明的保护范围不限于
6
实施例1在厚度为8m，表层含水量为58%的软土层(软土层的厚度及含水量通过地质勘探 资料确定)要上铺设竹栅，竹栅由厚度为0. 8cm、宽度为3. 0cm、长度为5m的竹条纵横交错 形成的网格状编织体，网格的横向长度为18 25cm，纵向长度为18 25cm，竹栅上的竹条 交错连接部用连接栓通过设置在其上的钻孔固定，竹栅的单位重量为5kg/m2，每相邻两个 竹栅之间则使用捆绑线捆绑固定。在竹栅施工完成后应对其平整性及牢固性进行检查，以 满足后续施工需要。然后在大面积竹栅上面铺设一层土工布，每相邻两个土工布之间的搭 接处使用尼龙线进行缝合，施工中应注意将无纺布铺设平整，防止弄破土工布，如有弄破应 及时进行修复，防止漏泥浆。在搭接安装时要错开搭接以提高竹栅的整体性和稳定性，满足 加筋抗拉要求及上部回填施工的承载力要求。在土工布层之上一次铺设厚度为0. 3m的中粗砂层和厚度为0. 6m的山皮土层，铺 设时需保持厚度均一，在场地回填完成后对场地进行观测整体沉降。当观测到48小时小于IOmm的沉降量时开始压路机进行碾压，每天碾压3 5遍， 压路机的碾压功率应逐步加大(18T 45T)，在施工过程中连续观测，在48小时振动碾压下 沉降小于5mm时，可以施工竖向排水通道，竖向排水通道采用A型塑料排水板，排水板的打 设深度为穿过软土层10cm。排水板施工应控制好垂直度，并防止排水带出现破损扭曲和排 水板板夹(用以固定相邻两个排水板)被淤泥污染，排水板外露长度为15mm，排水板施工完 成后应进行振动碾压2遍。在已平整碾压的地上按2. 5 3. Om的间距种植高度为0. 5m左右的速生桉树苗， 由于速生桉树苗较小，因此在种植完成的土地上应防止小动物及人为破坏，在初期的二个 月应特别注意树苗成长及成活问题，及时补种未成活树苗，保证其能成活及快速成长。速生桉成活后需要有大量的有机肥料、水份和二氧化碳保证其快速生长。树木的 根部将快速向软土地基生长，由于软土可充分提供速生桉生长所需的有机肥及水，速生桉 正常情况下可在4年内生长至10米以上，经过速生桉的抽水、抽肥和静压作用，软土的透水 性将大大改善，土中的盐碱度会减少，进而达到固结度要求。5年后速生桉已成林，可作为高 档纸和夹板的原材料。此外，每公顷成林每年可吸收300吨二氧化碳及相应的粉尘，是一种 节能减排，有益城市发展的低碳减排应用技术。大面积应用本技术进行软土地基处理，可改 善城市环境质量。经检测，以本实施例方法处理的软土符合地基处理后满足6吨使用荷载及残余沉 降量要求< 30cm的设计要求。实施例2在厚度为6m，表层含水量为65%的软土层(软土层的厚度及含水量通过地质勘探 资料确定)要上铺设竹栅，竹栅由厚度为0. 8cm、宽度为3. 0cm、长度为5m的竹条纵横交错 形成的网格状编织体，网格的横向长度为18 25cm，纵向长度为18 25cm，竹栅上的竹条 交错连接部用连接栓通过设置在其上的钻孔固定，竹栅的单位重量为5kg/m2，每相邻两个 竹栅之间则使用捆绑线捆绑固定。在竹栅施工完成后应对其平整性及牢固性进行检查，以 满足后续施工需要。然后在大面积竹栅上面铺设一层土工布，每相邻两个土工布之间的搭 接处使用尼龙线进行缝合，施工中应注意将无纺布铺设平整，防止弄破土工布，如有弄破应
7及时进行修复，防止漏泥浆。在搭接安装时要错开搭接以提高竹栅的整体性和稳定性，满足 加筋抗拉要求及上部回填施工的承载力要求。在土工布层之上一次铺设厚度为0. 5m的中粗砂层和厚度为0. 4m的山皮土层，铺 设时需保持厚度均一，在场地回填完成后对场地进行观测整体沉降。当观测到48小时小于IOmm的沉降量时开始采用压路机进行碾压，每天碾压3 5遍，压路机的碾压功率应逐步加大(18T 45T)，在施工过程中连续观测，在48小时振动 碾压下沉降小于5mm时，在已平整碾压的地上按2. 5 3. Om的间距种植高度为0. 8m左右 的速生桉树苗，由于速生桉树苗较小，因此在种植完成的土地上应防止小动物及人为破坏， 在初期的二个月应特别注意树苗成长及成活问题，及时补种未成活树苗，保证其能成活及 快速成长。速生桉成活后需要有大量的有机肥料、水份和二氧化碳保证其快速生长。树木的 根部将快速向软土地基生长，由于软土可充分提供速生桉生长所需的有机肥及水，速生桉 正常生长可在4年内生长至10米以上，经过速生桉的抽水、抽肥和静压作用，软土的透水性 将大大改善，土中的盐碱度会减少，进而达到固结度要求。5年后速生桉已成林，可作为高档 纸和夹板的原材料。此外，每公顷成林每年可吸收300吨二氧化碳，是一种节能减排，有益 城市发展的技术应用。大面积应用本技术进行软土地基处理，可改善城市环境质量。经检测，以本实施例方法处理的软土符合地基处理后可满足6吨使用荷载要求及 残余沉降量要求< 30cm的设计要求。实施例3在厚度为16m，表层含水量为68%的软土层(软土层的厚度及含水量通过地质勘 探资料确定)要上铺设竹栅，竹栅由厚度为0. 8cm、宽度为3. 0cm、长度为5m的竹条纵横交 错形成的网格状编织体，网格的横向长度为18 25cm，纵向长度为18 25cm，竹栅上的竹 条交错连接部用连接栓通过设置在其上的钻孔固定，竹栅的单位重量为5kg/m2，每相邻两 个竹栅之间则使用捆绑线捆绑固定。在竹栅施工完成后应对其平整性及牢固性进行检查， 以满足后续施工需要。然后在大面积竹栅上面铺设一层土工布，每相邻两个土工布之间的 搭接处使用尼龙线进行缝合，施工中应注意将无纺布铺设平整，防止弄破土工布，如有弄破 应及时进行修复，防止漏泥浆。在搭接安装时要错开搭接以提高竹栅的整体性和稳定性，满 足加筋抗拉要求及上部回填施工的承载力要求。在土工布层之上一次铺设厚度为0. 5m的中粗砂层和厚度为0. 8m的山皮土层，铺 设时需保持厚度均一，在场地回填完成后对场地进行观测整体沉降。当观测到48小时小于IOmm的沉降量时开始采用压路机进行碾压，每天碾压3 5 遍，压路机的碾压功率应逐步加大(18T 45T)，在施工过程中连续观测，在48小时振动碾 压下沉降小于5mm时，可以施工竖向排水通道，竖向排水通道采用A型塑料排水板，排水板 的打设深度为16m。排水板施工应控制好垂直度，并防止排水带出现破损扭曲和排水板板夹 (用以固定相邻两个排水板)被淤泥污染，排水板外露长度为15mm，排水板施工完成后应进 行振动碾压2遍。在已平整碾压的地上按2. 5 3. Om的间距种植高度为0. 5m左右的速生桉树苗， 由于速生桉树苗较小，因此在种植完成的土地上应防止小动物及人为破坏，在初期的二个 月应特别注意树苗成长及成活问题，及时补种未成活树苗，保证其能成活及快速成长。
8
速生桉成活后需要有大量的有机肥料、水份和二氧化碳保证其快速生长。树木的 根部将快速向软土地基生长，由于软土可充分提供速生桉生长所需的有机肥及水，速生桉 正常情况下可4年内生长至10米以上，经过速生桉的抽水、抽肥和静压作用，软土的透水性 将大大改善，土中的盐碱度会减少，进而达到固结度要求。5年后速生桉已成林，可作为高档 纸和夹板的原材料。此外，每公顷成林每年可吸收300吨二氧化碳，是一种节能减排，有益 城市发展的技术应用。大面积应用本技术进行软土地基处理，可改善城市环境质量。经检测，以本实施例方法处理的软土符合地基处理后满足6吨使用荷载及残余沉 降量要求< 30cm的设计要求。上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构 思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
9
权利要求
一种软土地基的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤A、在1～7m厚度的软土地基表层铺设竹栅和土工布，而后在其上铺设厚度为0.3～0.5m的中粗砂层和0.4～0.8m的山皮土层；B、在软土地基中埋设相应的观测仪器；C、当观测到48小时小于10mm的沉降量时开始采用压路机进行碾压，每天碾压3～5遍，在48小时振动碾压下沉降小于5mm时，在已平整碾压的地上按2.5～3.0m的间距种植高度为0.5～1.2m左右的速生林树苗；D、培养5年后，获取速生林成材；把树头挖开、获得固结度及稳定性满足6T的使用荷载及30cm以内的工后残余沉降的地基。
2.根据权利要求1中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于所述观测仪器可 以是孔隙水压力计、沉降观测标、深层沉降观测仪、测斜仪等测试仪器中的一种或多种。
3.根据权利要求1中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于所述竹栅为由厚 度为0. 8 1. 2cm、宽度为3. 0 5. 0cm、长度为5. 0 8. Om的竹条纵横交错形成的网格状 编织体，所述网格内边缘的横向长度为18 25cm，其纵向长度为18 25cm ；所述竹栅的竹 条交错连接部通过设置在其上的钻孔用连接栓或捆绑件捆绑固定。
4.根据权利要求1中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于所述土工布为梭 织土工布、经编土工布和针织土工布。
5.根据权利要求1中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于对步骤D中获得 的地基进行强夯，获得固结度及稳定性满足IOT的使用荷载及30cm以内的工后残余沉降的 地基。
6.一种软土地基的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤A、在厚度大于7m的软土地基表层铺设竹栅和土工布，而后在其上铺设厚度为0.3 0. 5m的中粗砂层和0. 4 0. 8m的山皮土层；B、在软土地基中埋设相应的观测仪器；C、当观测到48小时小于IOmm的沉降量时开始采用压路机进行碾压，每天碾压3 5 遍，在48小时振动碾压下沉降小于5mm时，在软土地基中建立竖向排水通道，所述竖向排水 通道的上端与中粗砂层相连接，而后在已平整碾压的地上按2. 5 3. Om的间距种植高度为 0. 5 1. 2m左右的速生林树苗；D、培养5年后，获取速生林成材；把树头挖开、获得固结度及稳定性满足6T的使用荷载 及30cm以内的工后残余沉降的地基。
7.根据权利要求6中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于所述竖向排水通 道为软土层中排列的竖向贯穿的塑料排水板或袋装砂井或砂桩，其按正三角形或正方形布 置，施工间距为1.0 1.2m。
8.根据权利要求7中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于所述软土地基的 深度超过15米，排水板的打设深度为16米。
9.根据权利要求7中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于所述软土地基的 深度为7 15米，排水板的打设深度为穿过软土层10cm。
10.根据权利要求6中所述的软土地基的生物处理方法，其特征在于对步骤D中获得 的地基进行强夯，获得固结度及稳定性满足IOT的使用荷载及30cm以内的工后残余沉降的地基。
全文摘要
本发明公开了一种软土地基的生物处理方法，该方法在软土地基表层铺设竹栅和土工布，而后在其上铺设中粗砂层和山皮土层；在软土地基中埋设相应的观测仪器；当观测到48小时小于10mm的沉降量时开始采用压路机进行碾压，在48小时振动碾压下沉降小于5mm时，在已平整碾压的地上按种植速生林树苗；培养5年后，获取速生林成材；把树头挖开、获得固结度及稳定性满足6T的使用荷载及30cm以内的工后残余沉降的地基。本发明中的软土地基处理方法中，速生林的快速生长需要吸收水分，并分解软土地基中的有机物为肥料，这样会提高软土地基的渗透性，降低含水量从而实现固结。
文档编号E02D3/10GK101967818SQ20101028370
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者张伯谦 申请人:厦门鑫海陆软土地基科技有限公司