適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程地基與基礎(chǔ)的水下軟基處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種上覆泥層密封的水域軟基真空預壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自1953年我國引進真空預壓技術(shù)至今，陸上真空預壓方法已逐漸發(fā)展成為軟粘土地基處理的有效手段之一。成熟的真空預壓加固軟土方法目前已廣泛應(yīng)用于水利、港口、公路等工程領(lǐng)域，取得了令人滿意的效果，也帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。在天津濱海地區(qū)，海岸和海底覆蓋著大量的軟粘土，因其含水量高、強度低，難以在其上部直接進行工程項目施工。在天津濱海地區(qū)覆蓋著深厚的軟粘土層，其中新近沉積的淤泥和淤泥質(zhì)粘土占很大部分，因其強度極低、含水量大、壓縮性大、顆粒細小等特點，給工程項目施工帶來很大困難。另外，在軟粘土上施工，有可能會對周圍的建筑設(shè)施產(chǎn)生嚴重的影響。天津港地區(qū)的工程全都和軟粘土地基相關(guān)，因而容易出現(xiàn)因軟粘土地基施工而產(chǎn)生下述問題:
[0003](1)碼頭岸坡穩(wěn)定方面。在軟粘土地基中進行水下開挖施工時，岸坡會受到卸荷作用影響。軟粘土本身容易因外部擾動而產(chǎn)生較大變形，在水下更是容易移動。在卸荷作用影響下，坡度較陡且未經(jīng)加固的岸坡容易產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象，從而對周圍的碼頭建筑設(shè)施產(chǎn)生很大影響，甚至會出現(xiàn)安全事故。
[0004](2)圍埝安置方面。在未經(jīng)加固的軟粘土上進行圍埝安置時，因為軟粘土具有很大的壓縮性，有可能會出現(xiàn)因沉降過大而導致圍埝無法達到預定標高的情況，或者因圍埝自重過大而發(fā)生傾覆等問題。如果為了避免上述問題而將圍埝斷面設(shè)計得很大，不僅會使造價增加，還會因為圍埝增大帶來施工難度增加、占地面積過大、工期延長等問題。
[0005](3)桶形基礎(chǔ)安置方面。桶形基礎(chǔ)通常體積大、自重大，需要地基土具有一定的強度。若土體強度較低，桶形基礎(chǔ)進行安置時會出現(xiàn)桶形基礎(chǔ)的偏移、歪斜甚至傾覆失穩(wěn)。
[0006]對上述問題而言，真空預壓無疑是天津濱海地區(qū)進行地基處理的有效方法之一。隨著工程涉及地域范圍的增加，許多工程項目都逐漸擴展到了水下和海底，如港口工程和海洋工程等。這些工程需要在水下進行，因此海底的軟弱地基土必須達到承載要求，處理這些地基土也需要在水下進行。這就對水下地基加固提出了新的要求。
[0007]然而，加固海底軟基的水下真空預壓方法雖提出已久，但至今在實際工程中仍未取得過良好的效果。目前，水下真空預壓所能應(yīng)用的工程地段僅局限于潮間帶內(nèi)，漲潮時進行打設(shè)排水板的施工，落潮時進行鋪膜密封等工作。這種施工方法，一方面是施工時間的選擇上有一定的限制，需要等待漲潮和落潮發(fā)生;另一方面是工序比較復雜，打設(shè)排水板必須有水，船才能進行工作，而鋪膜時又必須要求干環(huán)境。顯然，現(xiàn)有的水下真空預壓技術(shù)難以滿足全程處于水下的工程項目的需求。
[0008]水域軟基水下真空預壓技術(shù)的一大難點是水下密封。就目前技術(shù)而言，若直接在水下進行鋪膜，主要存在兩方面的問題:一方面是塑料膜會在水的浮力作用下浮起，難以與水下土體表面貼合；另一方面是大面積的預壓處理區(qū)域難以一次完成鋪膜，只能分區(qū)域進行鋪膜，但是采取分區(qū)域鋪膜的方式處理，膜與膜之間的粘結(jié)在水下又難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)中水下真空預壓鋪膜困難的問題，本發(fā)明提供一種適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法，采用泥封法代替塑料膜密封。泥封法是在待處理地基土表面鋪上一定厚度的泥，將待處理土體與土體上部水和空氣隔離開，以此代替塑料膜來進行密封，然后再進行真空預壓。泥封法不僅能夠解決水下鋪膜難的問題，而且真空預壓完成之后，密封用的泥也可作為地基土的一部分，相對塑料膜而言更加環(huán)保節(jié)能。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1、在水域軟基上劃定待加固區(qū)域，在水域軟基上沿所述待加固區(qū)域的周邊安置圍埝，所述圍埝由自下而上堆疊的至少三層充灌袋構(gòu)成，所述充灌袋內(nèi)填充有砂或粉土；自下而上堆疊的多層充灌袋的截面寬度是依次變窄的，其中，最下層充灌袋的截面寬度為3.0?3.5m，最上層充灌袋的截面寬度為2.0m，每層充灌袋的厚度均為0.3?0.5m，多層充灌袋沿截面寬度對稱放置;所述圍埝的頂面比待加固區(qū)域的土體表面至少高出1.5m;
[0012]步驟2、使用插板船進行水上插板施工，插板區(qū)域是自待加固區(qū)域再向外延伸3?4m所形成的區(qū)域;插板區(qū)域內(nèi)插入有塑料排水板，所述塑料排水板按照梅花型布局，相鄰塑料排水板的間距為lm，所述塑料排水板的頂部高于待加固土層表面，塑料排水板的插入深度根據(jù)待加固土層底下的一層土體的滲透性不同，有以下兩種情形:一種是:待加固土層底下的一層土體為滲透性較強的透水層，塑料排水板的插入深度比待加固土層的厚度小2m;另一種是:待加固土層底下一層土體為不透水層，則塑料排水板的插入深度與待加固土層的厚度相同；
[0013]步驟3、在待加固區(qū)域的土體上面鋪設(shè)第一層土工布，所述第一層土工布上按照所述塑料排水板的布局位置預留多個孔洞，每個孔洞的大小、形狀與塑料排水板的橫截面相同，在第一層土工布上面鋪設(shè)厚度為300mm的砂墊層，此時，所述塑料排水板的頂部從第一層土工布上的孔洞穿出，并插入所述砂墊層10cm;在砂墊層的鋪設(shè)過程中埋設(shè)水平排水濾管，所述水平排水濾管埋入砂墊層的深度至少為150mm;所述水平排水濾管連接有多條引接至水面上的引水管；
[0014]步驟4、在所述砂墊層上面鋪設(shè)第二層土工布，所述第二層土工布上預留有用于引水管穿出的孔洞；
[0015]步驟5、利用泥漿栗和輸泥管在第二層土工布上鋪設(shè)密封泥層;該密封泥層的吹填厚度為0.5?1.0m;該密封泥層所用泥的含水量為70%-80%、塑性指數(shù)IP大于17;填滿圍埝內(nèi)的區(qū)域后用整平滾筒進行粗整平；
[0016]步驟6、在引水管的管口上連接包含有射流栗的真空裝置，啟動射流栗，開始施加真空荷載，在抽真空過程中，一旦發(fā)現(xiàn)密封泥層出現(xiàn)開裂、漏氣現(xiàn)象，則及時進行補泥和涂抹，將裂縫封堵住。
[0017]進一步講，步驟1中，圍埝由自下而上堆疊的三層充灌袋構(gòu)成，最下一層充灌袋的截面寬度為3.0m，厚度0.5m;中間一層充灌袋的截面寬度為2.5m，厚度0.5m;最上一層充灌袋的截面寬度為2.0m，厚度0.5m。
[0018]步驟3中，鋪設(shè)第一層土工布的鋪設(shè)方法為:先將土工布浸濕，置于待加固區(qū)域水下，拉動土工布的四個角將土工布展平，覆蓋于待加固區(qū)域的土體表面，土工布的覆蓋面積超出待加固區(qū)域土體表面的邊緣2?3m。所述第一層土工布為單層土工布或是由層疊的多層土工布構(gòu)成。將待加固區(qū)域劃分為若干小區(qū)域，每一小區(qū)域內(nèi)均有1條引接至水面上的引水管。
[0019]步驟3中，所述水平排水濾管包括由彎頭、三通或四通相連的網(wǎng)格狀PVC管道，所述PVC管道的管壁上設(shè)有若干通孔，在所述PVC管道的外壁上用土工織物包裹捆扎形成濾水層；網(wǎng)格狀PVC管道的橫向間距為6?7m，縱向間距為30?40m。
[0020]步驟4中，第二層土工布的鋪設(shè)方法與第一層土工布的鋪設(shè)方法相同。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]將水下真空預壓技術(shù)能用于工程之中，不僅能夠提高工程的成功率，還能大大節(jié)約施工成本和使用成本。在岸坡穩(wěn)定、圍埝安置、桶形基礎(chǔ)安置等工程中，軟弱地基土強度提高之后，一方面能夠提供足夠的承載力，提高結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性和安全性，另一方面能夠降低工程施工、使用、維護各個方面的成本。工程成功率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高了，可以減少因為返工和補救措施而增加的費用。另外，地基土強度提高后，所需的結(jié)構(gòu)物尺寸、數(shù)量都可以有所減少，這也可以節(jié)約不少成本，從而提高經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法中圍埝截面示意圖；
[0024]圖2是采用本發(fā)明上覆泥層密封真空預壓方法施工后的地基的立面圖；
[0025]圖3是圖2中所示塑料排水板布置平面圖；
[0026]圖4是圖2中所示水平排水濾管的局部平面圖。
[0027]圖中:1_充灌袋，2-待加固泥層，3-密封泥層，4-砂墊層，5-水平排水濾管，61-第一層土工布，62-第二層土工布，7-塑料排水板，8-彎頭，9-三通，10-四通。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0029]本發(fā)明提出的一種適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法，為水域軟基處理提供一種運用新型密封技術(shù)的水下真空預壓加固方式，具體步驟如下:
[0030]安置圍埝:在水域軟基上劃定待加固區(qū)域2，在水域軟基上沿所述待加固區(qū)域2的周邊安置一圈圍埝1，從而將加固區(qū)域劃出來，安置圍埝的目的在于，防止吹填的密封用泥被水流沖走。
[0031]對于所安置的圍埝有以下要求:所述圍埝1由自下而上堆疊的至少三層充灌袋1構(gòu)成，所述充灌袋1內(nèi)填充有砂或粉土；自下而上堆疊的多層充灌袋1的截面寬度是依次變窄的，其中，最下層充灌袋的截面寬度為3.0?3.5m，最上層充灌袋的截面寬度為2.0m，每層充灌袋1的厚度均為0.3?0.5m，多層充灌袋1沿截面寬度對稱放置;所述圍埝1的頂面比待加固區(qū)域2的土體表面(即水域軟基的表面)至少高出1.5m。
[0032]如圖1所示，本實施例中，圍埝由自下而上堆疊的三層充灌袋1構(gòu)成，最下一層充灌袋1的截面寬度為3.0m，厚度0.5m;中間一層充灌袋1的截面寬度為2.5m，厚度0.5m;最上一層充灌袋1的截面寬度為2.0m，厚度0.5m。
[0033]打設(shè)塑料排水板7:圍埝建好之后，使用水上插板船進行水上插板施工，水上插板船由一艘400t自行方駁和4臺門架式插板機組成，方駁沿船長方向上每側(cè)安置兩臺插板機。插板區(qū)域四周應(yīng)比加固區(qū)域稍大一些，即插板區(qū)域是自待加固區(qū)域2再向外延伸3?4m所形成的區(qū)域;水上打設(shè)塑料排水板時，使用定位標結(jié)合船上拉測繩的方式進行定位。定位的步驟主要是:
[0034](1)將兩個定位標放置在插板地點的兩側(cè)；
[0035](2)將插板船調(diào)節(jié)至與兩個定位標呈三點一線的位置；
[0036](3)利用測繩測量船與定位標間的距離，以此調(diào)整船位，將船調(diào)整至插板的目標點。