吹填深厚软基一次性排水固结处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种吹填深厚软基一次性排水固结处理系统及方法，该系统包括竖向排水板、水平排水兼密封联合体、水下真空抽水系统、黏性回填土层、砂性回填土层、密封墙及水下重锤，水平排水兼密封联合体具体有砂格，竖向排水板板头刺穿砂格的下层低密度PE土工膜并进入砂性材料中，水下真空抽水系统包括一设置于水下的真空气水分离箱，水下重锤夯击作用于砂性回填土层表面。本发明专利技术针对吹填深厚软土的加固方法，采用了低位真空预压、堆载预压及水下夯实技术综合运用，达到快速、安全的一次性吹填深厚软土加固效果，提高了施工效率，增加了加固效果。

【技术实现步骤摘要】
吹填深厚软基一次性排水固结处理系统及方法
本专利技术涉及软基处理技术，尤其是与吹填深厚软土地基加固处理有关的技术。
技术介绍
软土在我国沿海地区分布广泛，内陆平原和山区亦有分布，而且在欧美各国、日本、东南亚都有有分布。随着国民经济的发展和城市建设的发展，沿海滩涂的开发和港口建设向深水发展，很多工程不得不建造在水下的软土地基上。由于软土具有含水量高、孔隙比大、强度低、压缩性高、渗透性小的特点，为保证建筑物的安全和正常使用，除非采用深基础，否则必须对水下天然地基进行加固处理。然而，现有的吹填软土地基处理技术，例如真空预压法、水下挤密砂桩法、深层水泥搅拌桩加固法等等，这些处理技术有的存在着对周边环境污染，有的加固成本较高、有的加固时间期限较长、有的加固效果不明显、有的对施工窗口期有限制、有的外运淤泥量较多等等问题。因此亟待一种对吹填深厚软基进行高效、经济、较环保的地基处理技术来解决以上的问题。一旦成功实施，不仅可以推动低位软土地基处理技术的发展，还可以对以下工程有很好的帮助。⑴水下开挖工程由于港口建设受工期、施工场地的限制，水下淤泥在边坡较陡又未被固的情况下进行开挖，易于导致滑坡。如果提前采用本文中的吹填深厚软土地基处理技术对放坡处水下淤泥进行加固，使其强度提高，同样可以保证岸坡的稳定性，但工期缩短，造价降低。⑵高桩码头的岸坡处理工程a、高桩码头接岸结构施工回填时岸坡产生的位移造成码头后几排桩、梁、板变形、开裂等问题是高桩码头施工过程中的普遍问题，更有甚者，岸坡产生的位移会将桩挤断，使码头结构受到破坏，给业主单位造成巨大的损失，如果提前采用吹填深厚软土地基处理技术对岸坡处水下淤泥进行加固后再打桩，就可以避免上述问题的发生，提高码头的使用年限。b、采用吹填深厚软土地基处理技术还可以减小高桩码头的承台宽度，增加后方陆域堆场的使用面积，提高堆场的使用效率。如果采用吹填深厚软土地基处理技术对高桩码头岸坡处水下淤泥进行加固后再开挖，在达到同样目的的情况下可减小大量的开挖工作量，并且没有回填工作量，又可缩短施工工期。c、改变码头的结构形式采用水下软土地基处理技术可将部分高桩码头结构设计改为重力式码头结构，节约造价。对码头岸坡开挖到设计深度后，采用该技术对岸坡处的软土进行加固，待地基土达到一定强度后开始重力式码头的施工，施工结束后再停止水下真空预压。⑶防波堤施工采用吹填深厚软土地基处理技术对水下软土地基进行加固后，地基土的强度得到较大提高，在保证防波堤地基稳定的基础上可以缩小防波堤断面尺寸，在节省大量材料的同时可以缩短施工工期。同时，地基土的主要沉降量在水下软土地基处理过程中发生，可有效地控制防波堤堤顶标高。在防波堤施工中也可考虑边抽真空边进行防波堤施工。
技术实现思路
本专利技术的第一目的旨在弥补现有技术的不足，提供一种能有效进行吹填深厚软土地基加固的系统。本专利技术的第二目的在于提供一种能有效进行吹填深厚软土地基加固的方法。为了实现上述第一目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种吹填深厚软基一次性排水固结处理系统，其包括竖向排水板、水平排水兼密封联合体、水下真空抽水系统、黏性回填土层、砂性回填土层、密封墙及水下重锤，水平排水兼密封联合体包括上层复合土工膜和下层低密度PE土工膜，上层复合土工膜与下层低密度PE土工膜在平面上设有多组纵向及横向的双缝接线将水平排水兼密封联合体划分成多个间隔布置的填充有砂性材料的封闭独立的砂格，水平排水兼密封联合体上方覆盖有黏性回填土层及回填至设计标高的砂性回填土层,在待处理深厚软土地基区域外部设有密封墙，水平排水兼密封联合体覆盖在设有竖向排水板的待处理深厚土地基上方且保证砂格对准竖向排水板所处位置，竖向排水板板头在上方覆盖物重力作用下刺穿砂格的下层低密度PE土工膜并进入砂格的砂性材料中，水下真空抽水系统包括一设置于水下的真空气水分离箱、一真空泵及一抽水泵，砂格通过软管连接真空气水分离箱的进水口，真空泵通过真空管连接真空气水分离箱的抽气口，抽水泵通过水管连接真空气水分离箱的抽水，水下重锤夯击作用于砂性回填土层表面。所述砂格在投影平面为正方形，水平排水兼密封联合体在平面上为多个砂格被多条复合膜体分隔形成的井字形结构，所述的砂格由上层复合土工膜、下层低密度PE土工膜及填充于两者之间的砂性材料构成，所述的复合膜体由上层复合土工膜与下层低密度PE土工膜贴合而成。砂格厚度为18-22厘米，内部填充的砂性材料优选中细砂。所述密封墙是由高压水枪冲出沟槽后水平排水兼密封联合体埋设进去从而形成的密封墙。黏性回填土层厚度为40-50厘米。上层复合土工膜为土工布与真空膜的复合体；下层低密度PE土工膜为GL-1型土工膜。回填砂性材料层由中粗砂分层回填而成，每层厚度为3m～4m。所述水下重锤为带有泄水孔的重锤，所述泄水孔为贯穿上下表面的贯穿孔。为了实现上述第二目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种吹填深厚软基一次性排水固结处理方法，其使用如上任一所述的吹填深厚软基一次性排水固结处理系统,并采用以下步骤：(1)按设计要求定位后，采用水上插板机打设竖向排水板，竖向排水板的打设深度为软土加固的深度范围,排水板板头露出待处理深厚软土地基顶面10cm；(2)预制好水平排水兼密封联合体；(3)利用水下软体排铺排机，布设水平排水兼密封联合体，使竖向排水板对应在砂格位置底部；(4)采用软管从水平排水兼密封联合体的砂格引出，并与水下真空抽水系统连接，并做好密封墙；(5)在水平排水兼密封联合体上方铺设黏性回填土层；(6)启动抽真空设备，直至所加固软土的固结度达到50％至70％之间；(7)分层回填砂性材料层,每层的厚度小于4m；(8)用水下重锤进行水下夯实作业，锤重保持在40～60kN之间，夯锤落距保持在2～3m；(9)在砂性回填土层表面达到设计标高后，停止回填砂性材料；(10)当待处理深厚软土地基固结度达到要求后，停止抽真空，并进行加固后的检测。优选地，竖向排水板采用正三角或正方形阵列布置。本专利技术设置了水平排水兼密封联合体，将竖向排水板与水平向排水管有效连接并联通，结合水下真空抽水设备，形成水下真空预压排水固结系统，在此基础上与动力荷载共同进行地基的固结处理，大大地加快了施工速度、提高了固结效率，缩短了施工周期，降低了施工成本，提高了经济效益，具有显著的优势。对于海底淤泥的地基处理加固可减少底泥外运。附图说明图1为本专利技术的吹填深厚软基一次性排水固结处理系统立面示意图。图2水平排水兼密封联合体平面示意图。图3水平排水兼密封联合体立面示意图。图4真空气水分离箱的示意图。图5水下重锤的立面示意图。图6水下重锤的平面示意图。其中：1-排水板、2-水平排水兼密封联合体、2.1-上层复合土工膜、2.2-砂性材料、2.3-下层低密度PE土工膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吹填深厚软基一次性排水固结处理系统，其特征在于包括：竖向排水板、水平排水兼密封联合体、水下真空抽水系统、黏性回填土层、砂性回填土层、密封墙及水下重锤，水平排水兼密封联合体包括上层复合土工膜和下层低密度PE土工膜，上层复合土工膜与下层低密度PE土工膜在平面上设有多组纵向及横向的双缝接线将水平排水兼密封联合体划分成多个间隔布置的填充有砂性材料的封闭独立的砂格，水平排水兼密封联合体上方覆盖有黏性回填土层及回填至设计标高的砂性回填土层,在待处理深厚软土地基区域外部设有密封墙，/n水平排水兼密封联合体覆盖在设有竖向排水板的待处理深厚土地基上方且保证砂格对准竖向排水板所处位置，竖向排水板板头在上方覆盖物重力作用下刺穿砂格的下层低密度PE土工膜并进入砂格的砂性材料中，/n水下真空抽水系统包括一设置于水下的真空气水分离箱、一真空泵及一抽水泵，砂格通过软管连接真空气水分离箱的进水口，真空泵通过真空管连接真空气水分离箱的抽气口，抽水泵通过水管连接真空气水分离箱的抽水，/n水下重锤夯击作用于砂性回填土层表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种吹填深厚软基一次性排水固结处理系统，其特征在于包括：竖向排水板、水平排水兼密封联合体、水下真空抽水系统、黏性回填土层、砂性回填土层、密封墙及水下重锤，水平排水兼密封联合体包括上层复合土工膜和下层低密度PE土工膜，上层复合土工膜与下层低密度PE土工膜在平面上设有多组纵向及横向的双缝接线将水平排水兼密封联合体划分成多个间隔布置的填充有砂性材料的封闭独立的砂格，水平排水兼密封联合体上方覆盖有黏性回填土层及回填至设计标高的砂性回填土层,在待处理深厚软土地基区域外部设有密封墙，
水平排水兼密封联合体覆盖在设有竖向排水板的待处理深厚土地基上方且保证砂格对准竖向排水板所处位置，竖向排水板板头在上方覆盖物重力作用下刺穿砂格的下层低密度PE土工膜并进入砂格的砂性材料中，
水下真空抽水系统包括一设置于水下的真空气水分离箱、一真空泵及一抽水泵，砂格通过软管连接真空气水分离箱的进水口，真空泵通过真空管连接真空气水分离箱的抽气口，抽水泵通过水管连接真空气水分离箱的抽水，
水下重锤夯击作用于砂性回填土层表面。


2.根据权利要求1所述的吹填深厚软基一次性排水固结处理系统，其特征在于：所述砂格在投影平面为正方形，水平排水兼密封联合体在平面上为多个砂格被多条复合膜体分隔形成的井字形结构，所述的砂格由上层复合土工膜、下层低密度PE土工膜及填充于两者之间的砂性材料构成，所述的复合膜体由上层复合土工膜与下层低密度PE土工膜贴合而成。


3.根据权利要求2所述的吹填深厚软基一次性排水固结处理系统，其特征在于：砂格厚度为18-22厘米，内部填充的砂性材料优选中细砂。


4.根据权利要求2所述的吹填深厚软基一次性排水固结处理系统，其特征在于：所述密封墙是由高压水枪冲出沟槽后水平排水兼密封联合体埋设进去从而形成的密封墙。


5.根据权利要求1所述的吹填深厚软基一次性排水固结处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡利文，曾子明，周红星，王婧，陈平山，邱青长，王新，陈胜，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，中交第四航务工程局有限公司，广州港湾工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44