专利名称：调控通气变换真空快速加固吹填土的方法
技术领域：
本发明涉及一种调控通气变换真空快速加固吹填土的方法，属于软基处理技术领 域。
背景技术：
近年来，为适应国家土地资源的需要，更好的促进经济和社会发展，沿海地区的吹 填造陆得到普遍关注。但与此同时，由于滨海地区受到沉积相、滨海相等软土地质条件限 制，对吹填土为含水量较高的淤泥及淤泥质粘土，选择何种合适的地基处理方法和如何有 效的控制投资，成为急需解决的首要问题。滨海城市围海造陆形成的含水量较大的超软吹填土进行加固比较有效的途径有 真空预压、真空预压联合堆载预压等方法。利用真空预压进行吹填土地基加固具有施工工 艺简单，施工速度快，节省能源和人力资源等优点；利用真空预压联合堆载预压加固吹填土 地基能够提高加固后地基承载力的优点。但随着围海造陆的发展，吹填泥的越来越增厚，厚度从原来的2m增加到现在的5m 以上，随着开发建设步伐的加快，怎样使真空预压可以在不经过晾晒的吹填泥上进行施工， 成为现在急需解决的问题。另外航道清淤产生的淤泥和自来水厂产生的浮泥也需要有一 个有效的方法进行处理，若是对这些高含水量的吹填土和疏浚淤泥利用传统的真空预压加 固，易产生排水板的淤堵，及在某一真空压力进行加固一段时间后排水速度明显减慢的问 题。因此，寻求一种对高含水量的吹填土和疏浚淤泥的快速有效的加固方法势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调控通气变换真空快速加固吹填土的方法，该方法用 于加固厚度达2m-5m的高(含量)含水量吹填泥，及处理航道疏浚淤泥和自来水厂制造的 浮泥，具有加固速度快，节省资金的优点。本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种调控通气变换真空快速加固吹填土 的方法，其特征在于包括以下过程1.在天然地基上，吹填粒径为0. 075mm的质量含量大于50%的粉砂，形成厚度为 0. 5m lm的底部砂垫层；2.按每10m2 20m2铺设通气滤管的要求，在底部砂垫层中铺设通气滤管网，通气 滤管网为矩形格子网，在通气滤管网周边的通气滤管上连接1 4根竖向通气管，通气管进 口端设置控制通气的阀门；3.在底部砂垫层上面吹填淤泥质粘土泥浆，淤泥质粘土泥浆高度达设计标高形成 吹填泥层；4.在吹填泥层上吹填粒径大于0. 5mm的质量含量大于50%的砂子，形成厚度为 lm 2m的上部砂垫层；5.由上部砂垫层向吹填泥中打设排水板，排水板成井字布置，相邻两排水板间距为0. 8m lm，排水板下端插入到底部砂垫层中，排水板上端高于上部砂垫层30cm-50cm ；6.在上部砂垫层中铺设矩形格子的排水滤管网，矩形格子的相对两排排水滤管之 间距离为5m 10m，在排水滤管网的排水滤管出口连接抽真空系统；7.在吹填泥加固区边界和外延方向依次开设密封沟和高度为lm 2m的、厚度为 0. 5m的围堰，在上部砂垫层上封盖土工布和密封膜，土工布和密封膜的边缘延伸到密封沟， 向密封沟内回填淤泥压实密封；8.启动抽真空系统进行调控通气变换真空加固吹填泥，具体步骤为(1)关闭通气管进口端的阀门，抽真空当真空度稳定达到85kPa 90kPa时，吹填 泥层中的水体通过排水板及上部砂垫层进入排水滤管，实现真空稳定排水；(2)当稳定的真空度85kPa 90kPa趋于升高且出现排水量下降时，打开通气管进 口端的阀门，调控进气流量，使真空度不低于75kPa，抽真空气流增大，来自底部砂垫层、排 水板和上部砂垫层中的水体将快速进入排水滤管，排水量趋于增大，真空度趋于降低；(3)当真空度低于75kPa时，重复进行步骤(1)过程，之后，再重复进行步骤⑵过 程，重复过程直至达到土体沉降变形不超过5mm/天时为止，即完成了吹填泥的加固过程。本发明的优点在于，施工应用广泛用于加固围海造陆形成的高含水量的吹填泥 层；用于加固航道疏浚后产生的淤泥，使之形成可利用的工程土体；用于快速的降低自来 水厂排出的泥渣中的含水量，使之形成能够利用的土体。而且，该方法施工过程具有加固速 度快，操作容易控制，节省能源和资金的特点。
图1为实施本发明加固吹填土的剖面结构示意图。图中1为围堰，2为通气管，3为通气阀门，4为土工布和密封膜，5为排水滤管，6 为上部砂垫层，7为抽真空装置，8为排水板，9为吹填泥，10为下部砂垫层，11为通气滤管， 12天然地基，13为密封沟。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。如附图所示，在原天然地基12上吹填一层lm的底部砂垫层10，采用的砂子粒径为 0. 075mm的质量含量大于50%，在底部砂垫层中安装通气滤管11，通气滤管11由横向和纵 向通气滤管通过三通和四通连接呈矩形布置，管径为8cm，在通气滤管网周边连接1-4根竖 向通气管2，通气管2端口设置通气阀门3。打开阀门3后，大气通过通气管2进入底部的 通气滤管网11和底部砂垫层10中，底部通气滤管直径为8cm。在底部砂垫层10上面吹填淤泥质粘土泥浆9，使之达到吹填标高t 2m后，吹填泥厚 度为4m。在吹填泥层上面吹填一层1. 5m的粗砂砂垫层6作为打设排水板和铺设排水滤管 的工作层。打设排水板8，排水板间距为lm，排水板长度为6m，呈井字布置，使之连接底部砂 垫层10和上部砂垫层6，从而可以使气流能够带动砂垫层和排水板中的水体加速的排出。排水板打设完成后在上部砂垫层6中铺设排水滤管5，管径为8cm，用于收集并排 出土体中排出的水体。在上部砂垫层6上面封盖土工布和密封膜4，土工布和密封膜的边缘 延伸到密封沟13，密封沟深lm。然后向密封沟内回填淤泥压实，实现密封。在密封沟外围修建围堰1，围堰高度为lm，宽0. 5m。 连接抽真空装置7和排水滤管5形成抽真空系统，启动抽真空装置7，关闭进气管 端口的通气阀门3，当抽真空后的真空度达到90kPa并稳定一段时间后，并且排水速度明显 降低时，打开通气阀门3，控制进气流量，使真空度不低于75kPa。在气流的作用下，使底部 砂垫层、排水板、上部砂垫层中的水体加速的排出；当观测排水管口几乎没有水体排出时， 关闭通气阀门3，真空度再次稳定达到90kPa，排水量经过一段时间后回升。如此重复关闭 通气阀门真空排出土体内水操作和打开通气阀门以增加气流加速上、下砂垫层和排水板中 的水体排出操作，重复工作时间达40天后，以土体沉降量作为检验标准，当以沉降盘测得 土体沉降变形不超过5mm/天时，停止抽真空，完成整个加固过程。
权利要求
一种调控通气变换真空快速加固吹填土的方法，其特征在于包括以下过程1)在天然地基上，吹填粒径为0.075mm的质量含量大于50％的粉砂，形成厚度为0.5m～1m的底部砂垫层；2)按每10m2～20m2铺设通气滤管的要求，在底部砂垫层中铺设通气滤管网，通气滤管网为矩形格子网，在通气滤管网周边的通气滤管上连接1～4根竖向通气管，通气管进口端设置控制通气的阀门；3)在底部砂垫层上面吹填淤泥质粘土泥浆，淤泥质粘土泥浆高度达设计标高形成吹填泥层；4)在吹填泥层上吹填粒径大于0.5mm的质量含量大于50％的砂子，形成厚度为1m～2m的上部砂垫层；5)由上部砂垫层向吹填泥中打设排水板，排水板成井字布置，相邻两排水板间距为0.8m～1m，排水板下端插入到底部砂垫层中，排水板上端高于上部砂垫层30cm-50cm；6)在上部砂垫层中铺设矩形格子的排水滤管网，矩形格子的相对两排排水滤管之间距离为5m～10m，在排水滤管网的排水滤管出口连接抽真空系统；7)在吹填泥加固区边界和外延方向依次开设密封沟和高度为1m～2m的、厚度为0.5m的围堰，在上部砂垫层上封盖土工布和密封膜，土工布和密封膜的边缘延伸到密封沟，向密封沟内回填淤泥压实密封；8)启动抽真空系统进行调控通气变换真空加固吹填泥，具体步骤为(1)关闭通气管进口端的阀门，抽真空当真空度稳定达到85kPa～90kPa时，吹填泥层中的水体通过排水板及上部砂垫层进入排水滤管，实现真空稳定排水；(2)当稳定的真空度85kPa～90kPa趋于升高且出现排水量下降时，打开通气管进口端的阀门，调控进气流量，使真空度不低于75kPa，抽真空气流增大，来自底部砂垫层、排水板和上部砂垫层中的水体将快速进入排水滤管，排水量趋于增大，真空度趋于降低；(3)当真空度低于75kPa时，重复进行步骤(1)过程，之后，再重复进行步骤(2)过程，重复过程直至达到土体沉降变形不超过5mm/天时为止，即完成了吹填泥的加固过程。
全文摘要
本发明公开了一种调控通气变换真空快速加固吹填土的方法。该方法过程包括在原天然地基上依次吹填底部砂垫层、吹填泥层、上部砂垫层，在底部砂垫层中铺设通气滤管网，及通气管和通气阀门；在上部砂垫层中铺设排水滤管并与抽真空装置相连接；在上下部砂垫层之间打设排水板；最终封盖土工布和塑料密封膜；开启抽真空系统，重复进行关闭通气阀门稳定真空压力排出土体中水体操作，以及打开阀门排出增加气流的作用使底部砂垫层、排水板、上部砂垫层中的水体迅速的排出操作。本发明的优点在于施工简单快捷，加固排水速度快，节省资金。
文档编号E02D3/10GK101851914SQ20101019523
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者孙立强, 闫澍旺 申请人:天津大学