专利名称：水力吹填地基的水平排水板振动碾压处理法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水力吹填地基或填方地基的水平排水板振动碾压处理法。
本技术方案的核心思想是(1)将地基中原来竖向使用的排水板改为水平放置；(2)将“在待处理地基的最终地表竖向设置和施打排水板”的工法，改为在吹填或填方施工过程中同时放置排水板，再根据需要来施加振动碾压。操作步骤是(1)吹填或填土一层；(2)铺设一层水平放置的塑料排水板；(3)填土一层；(4)振动碾压。如此反复至填土结束。这里所说的排水板，可以采用现有竖向排水板预压法中的塑料排水板，关键是改为水平放置。在饱和砂土中铺设水平排水板，目的是在地基中形成渗透性良好的人工水平排水减压通道，加速因局部液化而产生的超静孔隙水压力消散，增加松散颗粒间孔隙水的排出量，提高压密程度。排水板的布置和间距，要根据吹填土类型、振动碾大小、碾压次数、处理后要求达到的目标等因素综合确定对粗砂土可大间距布置；对细砂、粉砂土和软土，要小间距布置，甚至每层双向交错布置来提高排水压实程度。其参考数值为两层排水板之间土层的厚度为0.5～2米，排水板之间的横向距离为1～3米，各层排水板间呈梅花型或正方形布置。本发明所述的“振动碾压”可采用传统技术中的振动碾压机械及方法。在振动碾压的作用下，使原本对地基不利的超静孔压变成了排水的动力，从而降低孔隙比，达到加密土体的目的。这里所说的“如此反复至填土结束”是指达到吹填地基的厚度要求为止，所以这种“反复”可以只是一次而不再反复。碾压遍数要根据地基的加固程度确定，一般可采用1～3遍，若要取得更好的密实效果，可将振动碾压遍数增加到5遍。但也可以不碾压，也就是说碾压遍数可以为0。依据碾压和排水是加密吹填粉细砂二大有效方法之关键，将水平排水板与振动碾压有机的结合在一起。它在融合了压实法和排水板预压法的基础上，吸取了爆炸法、强夯法和深层振动法的动力作用后，提出的一种吹填地基处理法。其加固机理是(1)用排水板来缩短土中超静孔隙水的渗出路径；(2)用振动碾一方面施加预压荷载，一方面产生较大的循环剪应力，使表层砂土局部液化，形成超静孔隙水，经排水板和地表排出，土体被压密。水平排水板碾压法综合应用了剪应力、振动能量和排水系统，它对吹填细砂土的作用主要有三方面静力压实、振动密实、排水减压。此外，水平放置的排水板，即使没有预压荷载，仍能起到很好的自然排水作用，加密地基。本发明可以在吹填泥砂的同时就实施地基的处理，能大幅度提前地基成型与使用的时间，并且减少施工的难度。对吹填粉细砂，一般吹填后10天左右，就可承受大型振动碾压。对吹填软土，要用轻型振动碾，甚至不能施加振动碾压，而只利用水平排水板的自然排水功能和后续填方的自重预压功能而加密地基。本发明所述地基处理方法设计由吹填砂的平均粒径、工程所在地最大地面加速度，计算出不同深度处土单元不产生液化所需的相对密度Dr，再由Dr和标贯击数N的关系查得N值，此即为满足地基抗液化要求时的最小标贯击数。然后，据此最小标贯击数用上述公式验算地基承载力和沉降是否满足。最终提出满足承载力、沉降和抗液化要求时不同深度处砂土应达到的最小标贯击数。由于水平排水板振动碾压法是在吹填施工过程中逐步实施的，所以，很容易在施工中进行该法的可行性试验。对某一砂类土，适当拟定几个排水板间距、振动碾压速度和遍数，在任一吹填区进行排水振动碾压试验，然后用标准贯入试验(SPT)确定处理后地基的标贯击数和相对密度。若能满足设计要求的地基承载力、沉降和抗地震液化能力，则首先采用该法；若不能满足，则在吹填施工完毕后再通过试验采用振冲桩或其它地基处理方案。
本发明从土力学的基本原理出发，将地基中原来竖向使用的排水板水平放置；根据水力吹填地基分层施工的特点，有效地将吹填施工和地基处理结合了起来；所吹填出的地基排水顺利，施工简便，可达到或超过传统方法处理后的地基质量。与传统的堆载预压法相比，它的特色有三(1)省去了竖向插板的工序，价格便宜；(2)振动碾取代堆载，免除了堆方和弃方；(3)重要的是节省了地基处理时间，使填方施工和地基处理同步完成。用本发明的方法处理后的地基，标准贯入试验显示吹填细砂的标贯击数提高到不处理时的3～4倍。标准贯入、静力触探和荷载板试验均表明，加固的地基可达到造地工程要求的承载力、沉降和不液化目标。本发明主要适用于没有较大集中荷载的大面积、中小荷载的吹填地基，如港口、电厂等土木工程的堆场、道路、贮灰场等。吹填料需为粉土和细砂，要求吹填数天后能承受振动碾自重和振动力。本方法虽然针对吹填的粉细砂提出并应用成功，但其基本原理同样适用于吹填软土和含水量较大的填方，直接采用或稍加变化就可推广至这些工程中。我国有长江、黄河、珠江等众多流域和成千上万公里的海岸线，每年有大量的河滩吹填和围海造地工程。随着陆地可耕面积的减少，吹填工程还将愈来愈多。由于水平排水板振动碾压法的快速、低价和简单，在水力吹填工程地基加固中具有广阔的应用前景，可节省大量的工程投资和建设时间。
权利要求
1.一种水力吹填地基的水平排水板振动碾压处理法，其步骤是填土一层铺设一层水平放置的塑料排水板填土一层振动碾压如此反复至填土结束。
2.按照权利要求1所述的水力吹填地基的水平排水板振动碾压处理法，其特征是两层排水板之间土层的厚度为0.5～2.0米，同层排水板之间的横向距离为1～3米，各层排水板间呈梅花型或正方形布置。
3.按照权利要求1或2所述的水力吹填地基的水平排水板振动碾压处理法，碾压遍数为0遍至5遍。
全文摘要
水力吹填地基的水平排水板振动碾压处理法的步骤是:填土一层后铺设一层水平放置的塑料排水板;再填土一层后进行振动碾压;如此反复至填土结束。本工法的关键技术是将地基中原来竖向使用的排水板变更为水平放置,成为横向排水通道。在振动碾压的作用下,可使原本对地基不利的超静孔压变成了排水的动力,通过水平排水板排出,达到降低孔隙比,加密土体的目的。本发明提供的地基处理方法,排水顺利,设计清晰,施工快速,可达到或超过传统方法加固的地基质量。因其价格低廉、无需使用专门的地基处理机械设备,更可使水力吹填施工和地基处理同步完成,可节省大量的建设时间和工程投资,在水力吹填或高含水量的填方地基加固中具有广阔的应用前景。
文档编号E02D3/046GK1358907SQ01134188
公开日2002年7月17日 申请日期2001年11月22日 优先权日2001年11月22日
发明者何开胜, 沈珠江, 张广旗, 黄保东 申请人:水利部交通部电力工业部南京水利科学研究院