專利名稱：密封法加固深厚軟土地基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種軟土地基處理一種方法，屬于交通運輸工程和土木工程中地基處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
荷載作用下軟土地基主要由瞬時變形和固結(jié)變形兩部分組成。其中瞬時變形是路提填筑過程中瞬時完成，而固結(jié)變形指荷載作用下超靜孔壓消散而產(chǎn)生的地基變形。在工程實踐過程中由于沿路線走向分布著橋梁、結(jié)構(gòu)物和一般路段，由于各種地基處理方法的原理和工程造價的區(qū)別，在軟土地基上，橋頭和結(jié)構(gòu)物等重要路段大多采用攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁等造價高，工后變形小的地基處理方法，而在一般路段采用預(yù)壓等相對廉價地基處理方法，但是該方法存在較大的工后變形，進(jìn)而導(dǎo)致公路工程的跳車、開裂等問題。預(yù)壓法的原理是路提等外荷載施加后，土體產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，超靜孔隙水壓力沿著排水路徑進(jìn)行消散。施工期內(nèi)孔隙水壓力消散轉(zhuǎn)換為施工期沉降，可以通過路基和路面填筑進(jìn)行彌補(bǔ)，而在運營期孔隙水壓力消散則變成工后沉降，帶來公路的跳車和開裂問題。為此目前預(yù)壓法處理的傳統(tǒng)思路是在地基中打設(shè)排水體(如砂井、塑料排水板)，減小排水路徑，加快超靜孔隙水壓力消散速率。預(yù)壓法是一種古老的、成熟的地基處理方法， 但在工程實踐過程中仍存在以下問題(1)對于工期緊張、軟土地基的公路工程而言，所需要預(yù)壓時間較長；(2)對于一些土源缺乏的地區(qū)，堆載所需的土方量較大；(3)對于深厚的軟基，采用堆載預(yù)壓或者真空預(yù)壓，荷載傳遞深度不夠；(4)對于市政的道路工程而言，采用堆載預(yù)壓法會影響景觀或者環(huán)境，而采用真空預(yù)壓法，則可能會導(dǎo)致周圍建筑物的開裂和破壞等。上述原因?qū)е骂A(yù)壓法在一些工程中不能推廣應(yīng)用，同時帶來了一些工程問題。針對傳統(tǒng)預(yù)壓存在的問題，本發(fā)明提出密封法的加固軟土地基。傳統(tǒng)的排水預(yù)壓法與密封法區(qū)別在于傳統(tǒng)預(yù)壓法采用“疏”的思路，即通過增加排水路徑，加快孔隙水排除，達(dá)到增加強(qiáng)度和減小工后沉降的目的；而密封法采用“堵”的思路，通過設(shè)置隔水通道，切斷排水通道， 軟土地基中土和孔隙水作為共同體承擔(dān)路提荷載，此時地基具有較大的剛度，并且不發(fā)生工后變形，同時如果密封體本身具有足夠的剛度，地基的瞬時變形也非常小。將密封法引入到軟土地基處理的工程實踐中，改變了傳統(tǒng)預(yù)壓法地基處理的思路，同時可以避免傳統(tǒng)預(yù)壓法在工程實踐過程中面臨的問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對傳統(tǒng)預(yù)壓法存在的問題和其他處理方法造價高的這一特點，將密封原理引入到地基處理的領(lǐng)域，提供一種密封法加固深厚軟土地基的方法，本發(fā)明總體簡單易行，能夠有效減小地基沉降，尤其是工后沉降，同時能夠減小工程地基處理的造價，具有重要的工程意義和實踐價值。
技術(shù)方案本發(fā)明的密封法加固深厚軟土地基的方法具體為1)首先將深厚軟土地基沿走線方向分成若干區(qū)段，在結(jié)構(gòu)物的邊緣打設(shè)一豎向防滲隔離墻；2)在區(qū)段分界處打設(shè)豎向防滲隔離墻，并與結(jié)構(gòu)物邊緣處防滲隔離墻相連；3)當(dāng)結(jié)構(gòu)物寬度較大時，在地基中部打設(shè)防滲隔離墻；4)防滲隔離墻施工結(jié)束后，在地基表面鋪設(shè)防滲土工襯墊，并與周邊已經(jīng)打設(shè)的防滲隔離墻聯(lián)合，形成整體密封系統(tǒng)；5)進(jìn)行路提填筑和后續(xù)施工。在加固區(qū)用防滲隔離墻隔斷軟土地基的水平排水通道，同時在地基頂部用防滲土工襯墊隔斷軟土地基的豎向排水通道，使加固區(qū)作為一個整體共同承擔(dān)荷載，利用土水的剛度，減小荷載作用下地基的沉降和工后沉降。所述防滲隔離墻和防滲土工襯墊的滲透系數(shù)比軟土的滲透系數(shù)低2-3個數(shù)量級， 將軟土地基形成一個基本不透水的密封體。有益效果加固深厚軟土地基的密封法具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)省工期、大幅度減小沉降和避免工后沉降的等優(yōu)點，因而在工程實踐中具有較大的應(yīng)用價值。主要優(yōu)點如下(1)將深厚軟土進(jìn)行密封，由于土顆粒和水本身不可壓縮，使地基具有較大的剛度，能夠大幅度減小地基沉降；(2)雖然荷載引起的超凈孔壓，但是由于排水路徑被切斷，超凈孔壓不能消散，孔隙水不能排出，避免了工后沉降；(3)由于不存在工后沉降的問題，路提施工可以快速進(jìn)行，能夠大幅度地減小預(yù)壓的工期；(4)與傳統(tǒng)的柱式分布的攪拌樁或剛性樁復(fù)合地基相比，大大減小了工程量，進(jìn)而減小工程造價。


圖1為沿公路走向隔離墻打設(shè)的示意圖，圖2為路中加強(qiáng)隔離墻打設(shè)的示意圖，圖3為地基頂面防滲土工布鋪設(shè)及路基的示意圖。以上的圖中有隔離墻1，深厚軟土地基2，加強(qiáng)隔離墻3，路提4，防滲土工布5，下臥不排水硬層6。
具體實施例方式在深厚軟土地基上建設(shè)公路和其他的土工結(jié)構(gòu)物，要對軟土地基進(jìn)行處理。目前一般采用的方法有預(yù)壓法和復(fù)合地基法等。采用預(yù)壓法需要足夠的工期、大量的堆載土方等，在一些特殊區(qū)域施工還可能導(dǎo)致周邊建筑物開裂和破壞；而攪拌樁等復(fù)合地基法的工程造價相對較高。為此本發(fā)明將密封原理引入到地基處理領(lǐng)域，提出了加固深厚軟土地基的密封法，該專利具有以下特點1)在加固區(qū)用防滲隔離墻隔斷軟土地基的水平排水通道，同時在地基頂部用防滲土工襯墊隔斷軟土地基的豎向排水通道，使加固區(qū)作為一個整體共同承擔(dān)荷載，利用土水的剛度，減小荷載作用下地基的沉降和工后沉降；2)密封法設(shè)計中要求隔離防滲墻和防滲土工襯墊的滲透系數(shù)比軟土的滲透系數(shù)低2-3個數(shù)量級，達(dá)到10_9-10_1(ι(3Π /8，在工程實踐中容易實現(xiàn)；密封法的設(shè)計可以采用有限元數(shù)值計算或者土力學(xué)和基礎(chǔ)工程的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計算；3)采用密封法加固深厚軟土地基在造價上比復(fù)合地基便宜，工期上比預(yù)壓法大大縮短，避免了上述兩種方法缺點，具有重要的工程意義和價值。例某公路下伏深厚IOm軟土地基，軟土的模量為3MPa，滲透系數(shù)為10_7cm/s ；軟土層下臥低壓縮性弱透水的粘土層，下臥層的模量為8MPa，滲透系數(shù)為10_8cm/s。擬建路提高度為3. 5m,寬度3細(xì)。密封設(shè)計中需要確定的參數(shù)為路邊緣處防滲墻的厚度和深度、區(qū)段尺寸、路中加強(qiáng)防滲墻的尺寸，地基表面的防滲土工布的種類等。為此預(yù)先進(jìn)行試驗段試驗，具體施工工藝和方法如下(1)在兩側(cè)路邊緣的深厚軟土地基中分別打設(shè)了 1. Om厚，10. 5m深的水泥土攪拌樁作為防滲墻；(2)沿路線走向每隔100m，打設(shè)了 1. Om厚，10. 5m深的水泥土攪拌樁，與路邊緣的攪拌樁防滲墻連接；(3)在路中打設(shè)了 1.0m厚，10.5m深的水泥土攪拌樁作為加強(qiáng)防滲隔離墻，與走向上攪拌樁相連接；(4)施工后，抽檢防滲墻攪拌樁的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)，分別為0. SMI^a和 l(T9cm/s ；(5)在地基頂部鋪設(shè)復(fù)合防滲土工襯墊，張拉強(qiáng)度為80kN/m，滲透系數(shù)為10_1(lCm/ s，厚度為5cm ；(6)進(jìn)行路提快速施工，2個月填筑完路提?，F(xiàn)場試驗和模擬計算結(jié)果表明采用密封法加固后地基總沉降為17. 0cm，填筑期沉降為8. Ocm,工后15年沉降為3. Ocm0如果采用傳統(tǒng)堆載預(yù)壓法地基總沉降為35cm，填筑期沉降為9. 0cm，工后15年沉降為27cm。密封法加固后地基在荷載作用下總沉降減小的原因是豎向防滲墻具有一定的剛度，能夠減小瞬時沉降；而工后沉降減小的原因是防滲系統(tǒng)阻斷了孔隙水排出路徑，在既定的運營期內(nèi)，沉降減小。
權(quán)利要求
1.一種密封法加固深厚軟土地基的方法，其特征在于該方法具體為1)首先將深厚軟土地基沿走線方向分成若干區(qū)段，在結(jié)構(gòu)物的邊緣打設(shè)一豎向防滲隔 1 ；2)在區(qū)段分界處打設(shè)豎向防滲隔離墻，并與結(jié)構(gòu)物邊緣處防滲隔離墻相連；3)當(dāng)結(jié)構(gòu)物寬度較大時，在地基中部打設(shè)防滲隔離墻；4)防滲隔離墻施工結(jié)束后，在地基表面鋪設(shè)防滲土工襯墊，并與周邊已經(jīng)打設(shè)的防滲隔離墻聯(lián)合，形成整體密封系統(tǒng)；5)進(jìn)行路提填筑和后續(xù)施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固深厚軟基的密封法，其特征在于在加固區(qū)用防滲隔離墻隔斷軟土地基的水平排水通道，同時在地基頂部用防滲土工襯墊隔斷軟土地基的豎向排水通道，使加固區(qū)作為一個整體共同承擔(dān)荷載，利用土水的剛度，減小荷載作用下地基的沉降和工后沉降。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固深厚軟基的密封法，其特征在于所述防滲隔離墻和防滲土工襯墊的滲透系數(shù)比軟土的滲透系數(shù)低2-3個數(shù)量級，將軟土地基形成一個基本不透水的密封體。
全文摘要
密封法加固深厚軟土地基的方法是一種軟土地基處理一種方法，該方法具體為1)首先將深厚軟土地基沿走線方向分成若干區(qū)段，在結(jié)構(gòu)物的邊緣打設(shè)一豎向防滲隔離墻；2)在區(qū)段分界處打設(shè)豎向防滲隔離墻，并與結(jié)構(gòu)物邊緣處防滲隔離墻相連；3)當(dāng)結(jié)構(gòu)物寬度較大時，在地基中部打設(shè)防滲隔離墻；4)防滲隔離墻施工結(jié)束后，在地基表面鋪設(shè)防滲土工襯墊，并與周邊已經(jīng)打設(shè)的防滲隔離墻聯(lián)合，形成整體密封系統(tǒng)；5)進(jìn)行路堤填筑和后續(xù)施工。采用密封法加固深厚軟土地基在造價上比復(fù)合地基便宜，工期上比預(yù)壓法大大縮短，避免了上述兩種方法缺點，具有重要的工程意義和價值。
文檔編號E02D19/18GK102359096SQ20111019692
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者劉松玉, 鄧永鋒 申請人:東南大學(xué)