软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术涉及的一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统，其特征在于软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统包括阵列布置的多个集束式分层降水井点以及用于连接多个集束式分层降水井点的支管，支管连接总管，总管连接真空泵，所述集束式分层降水井点包括一个井孔内设置的多个分层井点；多个分层井点按不同层厚设置，各分层井点根据入土的层厚，同一分层井点为一回路，支管通过三通与同一层厚的各分层井点连接，每一台真空泵连接同一层厚的分层井点。本发明专利技术软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统及其施工方法施工步骤简单，施工周期短，成本低，本方法通过由深到浅的加固方法，可使需加固范围内的地基土承载力特征值成倍提高。

【技术实现步骤摘要】
软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统及其施工方法
本专利技术涉及一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统及其施工方法（以下简称“无填料降水管夯法”），适用于对场地不能满足设计所需承载力及压实度的软弱土体加固处理，通过本方法可快速提高地基承载力，有效消除工后沉降等。属地基处理

技术介绍
目前，沿海地区多利用吹填的方法围海造地，即用吹填方法达到建设所需标高，由于新吹填淤泥地况复杂，且无法上人及机械设备，常规吹填后需等待一年或若干年后，在场地形成一个自然的硬壳层后，机械、人员能进入施工的条件下，进行加固处理。由于自然封干的时间太久，影响和制约了沿海地区的发展。对该类土的处理，常规采用“真空预压法”或“真空堆载联合预压法”、降水强夯这几类方法对软弱地基进行加固处理。“真空预压法”或“真空堆载联合预压法”即通过在软弱地基按一定的网格插入塑料排水板，建立垂直排水通道后，通过波纹滤管将各排水板连接后建立水平排水通道，然后在其上铺设土工布及密封密使须加固土体与大气隔绝密封；在实际施工过程中根据土质情况还需在加固土体周边打设密封墙，以确保需加固土体的密封性能，通过抽真空将土体内自由水排出，同时又利用膜下真空与大气压之间压差对土体进行压密加固，因此成本高，时间长，对真空形成的要求高。降水强夯法则是利用插入土体的钢管形成垂直排水通道，通过支管连接各井点管，支管连接主管、主管连接真空泵进行降低地下水位，在地下水位达到一定降深的条件下，进行强夯施工，或称“高真空击密法”，该工艺加固深度受井点管插入土体限制，其地下水下降仅2m，适用于浅层加固处理，且由于井点降水与土体的渗透系数有关，难以适用大面积吹填复杂地基使用。由于新吹填场地，特别是新吹填淤泥，含水量高，承载力低，而采用“真空预压”“真空联合堆载预压”方法后，塑料排水板留存在已加固完成的土体内，其排水通道仍然存在，因此其固结作用仍在继续，建设完成后，在使用荷载发生时，工后沉降及沉降速率仍在继续，造成工后沉降大，不均匀沉降随使用荷载的不均匀而产生，其时间将延续2年以上。排水板入土越深，排水板质量越好，其工后沉降、不均匀沉降时间越长。究其原因，主要就是塑料排水板形成的排水通道仍在发生作用造成。“降水强夯法”则由于强夯法加固地基机理，虽然国内外学者从不同角度进行了大量的研究，至今尚未形成成熟和完善的理论，特别是关于有效加固深度的定义其影响的因素较多，除单击夯击能外，还有地基土的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位等，因此大量强夯施工实践表明，软土地基采用高能量的夯击能，软土的加固深度并没有得到同比例的延深，反而极易造成“弹簧土”，软土地基夯后无法恢复地基强度，甚至破坏了土体结构。究其原因，软土地基的土质条件及地下水位和夯锤作用于软土的各项触变机理与夯击能量对土体夯击过程强制压缩或击密其关系非常复杂，并不是单纯依靠提高夯击能就可以达到所需的有效加固深度，在软土中能承受的最大夯击能，也就是最佳夯击能，必须恰到好处，过则会产生击穿现象，形成“弹簧土”工程实践中形象的将此比喻为“打烂”，从而影响了有效加固深度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统及其施工方法，无需添加任何填料，通过控制其降水时间及管夯击数即可达到由深到浅振密、改变土体力学指标及地基土承载力特征值的目的。本专利技术的目的是这样实现的：一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统，其特征在于软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统包括阵列布置的多个集束式分层降水井点以及用于连接多个集束式分层降水井点的支管，支管连接总管，总管连接真空泵，所述集束式分层降水井点包括一个井孔内设置的多个分层井点；多个分层井点按不同层厚设置，各分层井点根据入土的层厚，同一分层井点为一回路，支管通过三通与同一层厚的各分层井点连接，每一台真空泵连接同一层厚的分层井点。分层井点采用32mm的管材，每个分层井点下端500mm设置滤孔，滤孔间距为250mm一个，滤孔处包100目尼龙滤网1~2层，并用铁丝扎紧，分层井点管底封堵。一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统的施工方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：步骤一、布置软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统对大面积软弱地基进行管夯加固时，先通过布置软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统进行真空降水，利用夯管入土对土体产生的挤压作用，使管夯点周边土体大部分自由水和结合水排入集束式分层降水井点，从而解决了真空抽水由于真空度的限制而产生的无法对深层进行降水的缺陷；步骤二、无填料管夯加固步骤三、管夯后浅层加固处理。步骤二、无填料管夯加固中的具体步骤为：振动锤通过法兰连接钢管形成夯管，夯管下端设置有多片可开合的活瓣组成的管尖，主要利用振动锤将夯管打入所需深度，管夯锤在夯管内根据需要提升或下落，对夯管以下土体进行夯击，达到挤密夯实的目的。步骤三、管夯后浅层加固处理中的具体步骤为：经管夯加固后，根据设计所需加固指标以及不同的地基土承载力特征值（fak)要求，采取满夯或振动碾压或点夯，进行浅层处理且即可交付检测；如设计所需地基土承载力特征值（fak）≥80KPa，则可继续进行分层真空降水，至超静孔隙压力消散至90%以上时，进入推土机平整夯坑，采用满夯或振动碾压的方法，进行浅层处理后即可交付检测；如设计所需地基土承载力特征值（fak）≥100KPa时，可根据现场条件进行选择以下作业步骤：如管夯后能满足推土机、夯机进入，则可进入推土机推平夯坑后，进行强夯设备，进行点夯，在不破坏分层井点降水的条件下，夯点布置在管夯点上；如管夯后场地无法满足推土机、夯机进入，则需保持分层真空降水，直至超静孔隙压力消散至90%以上时，进入推土机平整夯坑，进行点夯施工，在不破坏分层井点降水的条件下，夯点布置在管夯点上，每点2~4击即可；经点夯施工后，继续保持分层真空降水直至超静孔隙压力消散至90%以上时，进行最后一遍满夯，交付第三方检测。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、突破有效加固深度瓶颈：强夯法适用性广、效果好、造价低、工期短等特点，成为我国地基处理的一项重要技术。但其有效加固深度受夯击能、地基土的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位等的影响，制约了强夯法的有效加固深度。将强夯“以点带面”的特点改为“以纵带面”的管夯加固法，将强夯工艺由面层夯实改变为由纵向深层夯起，由深到浅的加固，达到深层加固的效果。从而为软土地基强夯创造了一个全新的方法，不但改变了加固深度对强夯夯击能的依赖，从而摆脱了高能量强夯所需的大吨位起重机；而且通过管夯的方法可对不同层厚、不同土质进行有效的加固处理。2、集束分层降水，适用不同土质降低土体含水率针对软土地基“高含水率、高孔隙比、高灵敏度、低强度”的特点，本专利技术还通过夯管入土过程中对土体的挤压排水、真空排水、迫使深层土体内结合水被设置在管夯点之间的真空井管排出，既达到深层降水强夯，又能快速消散夯后土体的超静孔压，为加快土体加固奠定坚实的基础；解决了现有真空设备对4m以下土体因真空负压衰减而无法对深层产生真空负压的困难，也即无法进行深层真空降水的困难；通过夯管入土对土体产生的挤压排水以及深层夯击过程对土体产生的压力排水，利用土体扰动产生的超静孔隙压力强迫土体结合水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统，其特征在于软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统包括阵列布置的多个集束式分层降水井点以及用于连接多个集束式分层降水井点的支管，支管连接总管，总管连接真空泵，所述集束式分层降水井点包括一个井孔内设置的多个分层井点；多个分层井点按不同层厚设置，各分层井点根据入土的层厚，同一分层井点为一回路，支管通过三通与同一层厚的各分层井点连接，每一台真空泵连接同一层厚的分层井点。

【技术特征摘要】
1.一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统，其特征在于软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统包括阵列布置的多个集束式分层降水井点以及用于连接多个集束式分层降水井点的支管，支管连接总管，总管连接真空泵，所述集束式分层降水井点包括一个井孔内设置的多个分层井点；多个分层井点按不同层厚设置，各分层井点根据入土的层厚，同一分层井点为一回路，支管通过三通与同一层厚的各分层井点连接，每一台真空泵连接同一层厚的分层井点。2.根据权利要求1所述的一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统，其特征在于分层井点采用32mm的管材，每个分层井点下端500mm设置滤孔，滤孔间距为250mm一个，滤孔处包100目尼龙滤网1~2层，并用铁丝扎紧，分层井点管底封堵。3.一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统的施工方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：步骤一、布置权利要求1所述的一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统对大面积软弱地基进行管夯加固时，先通过布置软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统进行真空降水，利用夯管入土对土体产生的挤压作用，使管夯点周边土体大部分自由水和结合水排入集束式分层降水井点，从而解决了真空抽水由于真空度的限制而产生的无法对深层进行降水的缺陷；步骤二、无填料管夯加固步骤三、管夯后浅层加固处理。4.根据权利要求3所述的一种软弱地基集束式分层降水无填料管夯系统的施工方法，其特征在于步骤二、无填料管夯加固中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，叶凝雯，蔡仙发，刘银芳，张天亮，梁天锡，
申请(专利权)人：福建岩土工程勘察研究院，福建勘察基础工程公司，福建永荣科技有限公司，中国市政工程西北设计研究院有限公司，江苏澄工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35