一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法技术

本发明专利技术属于土木工程地基处理领域，具体是一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法。在堆积淤泥的场地，已上覆碎石土层厚度10‑20m以及下伏淤泥层3‑5m厚的情况下，用高压水气设备将高压水气注入淤泥层，通过高压水气将淤泥切割搅拌稀释，并在高压下沿导管喷出地表，从而达到深层淤泥被置换清除。本发明专利技术可在不处理上覆土层的前提下，直接对深厚上覆碎石土层10‑20m以下的淤泥层进行直接置换处理，具有处理效果明显、工艺简单、费用较低、工期短、节材环保等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法
本专利技术属于土木工程地基处理领域，具体是一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法。
技术介绍
在我国工程建设中不可避免会遇到淤泥地基；在沿海、沿湖区域存在大量淤泥地基。这类地基大多采用先回填碎石土形成陆域再进行地基处理的模式。但随着工程规模的不断扩大，上部回填碎石土层厚度越来越大，原有淤泥软弱下卧层则成为地基处理的重点、难点。如何对原淤泥软弱下卧层进行处理，目前采用的处理方式一般有高能级强夯置换、高压旋喷桩、碎石桩法。强夯置换因上覆碎石土层厚度大、置换深度有限，对深厚上覆土层下的淤泥层，不能进行有效处理；高压旋喷桩因施工工艺的局限性，在碎石土层中容易卡钻，则需采用地质钻机引孔等辅助手段，且造价高昂；碎石桩处理超过10m厚的碎石回填层时穿越难度较大，当遇上较大块石或相对密实层时则难以继续下沉，且功效低下。因此，对于超过10m厚的碎石回填层而下伏仅有3—5m厚软弱淤泥层，这种特殊的地层结构，采用传统的地基处理方法难以达到预期处理效果且代价巨大。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统的地基处理方法难以达到预期处理效果且代价大的问题，提供一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法。本专利技术采取以下技术方案：一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法，在堆积淤泥的场地，已上覆碎石土层厚度10-20m以及下伏淤泥层3-5m厚的情况下，用高压水气设备将高压水气注入淤泥层，通过高压水气将淤泥切割搅拌稀释，并在高压下沿导管喷出地表，从而达到深层淤泥被置换清除。包括以下步骤：S100～施工准备：详细了解场地的地质条件，包括拟置换淤泥区域的地层分布、地下水位、淤泥层的厚度及埋深情况，采用潜孔钻作为高压水气置换设备；同时配备满足空气压力不小于1.5MPa，排风量达到25m³/min的空压机配合作为高压水气置换设备。S200～结合地质勘察报告，进一步探明场地内上覆碎石土层的厚度、淤泥层的埋深、厚度及范围；S300～根据选定的高压水气设备现场测定置换半径及范围，进行高压水气置换布点设计；具体为根据选定的高压水气设备（即潜孔钻）在施工地层条件下的喷搅半径、淤泥厚度的测定，置换点设计要保证喷搅半径搭接、淤泥厚度满足该地层拟置换出的深层淤泥的厚度。S400～按步骤S300设计布点逐孔安放导管；S500～高压水气设备就位，将潜孔钻移位至安放好的导管处，开始下钻至预定淤泥层深度，进行高压水气喷射；S600～喷射先自上而下进行，再上下往复喷射，持续高压水气喷射至清水喷出，且每孔喷射时间不少于1小时；S700～停止喷射后，拔出导管；S800～喷出的淤泥浆液集中排至现场淤泥池，沉淀排水后集中清理外运。步骤S300中，高压水气置换点按照1.6m正方形布置。步骤S400中，导管直径140mm，导管长度按穿透上覆回填碎石土层进入到拟置换淤泥层0.5m。S700中，其停止标准以置换点喷出清水，保持清水喷射时间不少于5分钟。与现有技术相比，本专利技术通过在淤泥层注入高压水气进行上下往复旋转切割和稀释，形成淤泥浆液，然后通过高压水气在淤泥层底部形成高压使稀释后的淤泥浆液气举喷出。可在不处理上覆土层的前提下，直接对深厚上覆碎石土层10-20m以下的淤泥层进行直接置换处理，具有处理效果明显、工艺简单、费用较低、工期短、节材环保等优点。附图说明图1为高压水气置换原理示意图；图2为高压水气置换建议设计参数图；图中1-碎石回填层，2-淤泥层，3-粘土层，4-导管孔。具体实施方式一、实施具体步骤，施工时先进行试验施工，试验施工面积不宜小于2000m2。具体施工步骤如下：S100～施工准备：详细了解场地的地质条件，包括拟置换淤泥区域的地层分布、地下水位、淤泥层的厚度及埋深情况，采用潜孔钻机配备阿特拉斯1096型空压机作为高压水气置换设备。S200～结合地质勘察报告，进一步探明场地内上覆碎石土层的厚度、淤泥层的埋深、厚度及范围。S300～根据选定的高压水气设备现场测定置换半径及范围，进行高压水气置换布点设计。S400～按步骤S300设计布点逐孔安放导管；导管应进入淤泥界面0.5m。S500～潜孔钻（高压水气设备）就位，将潜孔钻移位至安放好的导管处，开始下钻至预定淤泥层深度，调整潜孔钻空气压力不小于1.5MPa开始进行高压水气喷射。S600～喷射先自上而下进行，再上下往复喷射，持续高压水气喷射至清水喷出，且每孔喷射时间不少于1小时。S700～停止喷射后，拔出导管重复利用。S800～喷出的淤泥浆液集中排至现场淤泥池，沉淀排水后集中清理外运。步骤S300中，高压水气置换点按照1.6m正方形布置。步骤S400中，导管直径140mm，导管长度为穿透上覆回填碎石土层进入到拟置换淤泥层0.5m。步骤S700中，其停止标准以置换点喷出清水，保持清水喷射时间不少于5分钟。二、实施顺序安排：场地平整→测量高程→机械准备→测量放线→导管安放→深层淤泥稀释搅拌→气举法排泥→淤泥沉淀外运→测量高程→场地回填平整→测量地面高程。高压水气置换施工作业，因根据现场实际情况，合理划分施工作业区域范围，充分考虑机械设备运转安全距离及淤泥池的布设，保证现场作业文明施工，将安放导管设备、高压水气置换设备、拔导管设备呈环形布置，各工序呈线状分布依序施工，形成循环流水作业，三、施工工艺控制要点：1、探明场地内上覆碎石土层的厚度、淤泥层的埋深、厚度及范围2、根据选定的高压水气设备，合理进行高压水气置换布点设计；3、安放导管应进入淤泥界面0.5m；4、高压水气设备切割搅拌稀释淤泥，空气压力不小于1.5MPa，持续高压水气喷射至清水喷出，且每孔喷射时间不少于1小时；四、应用实例1、基本概况:大连临空产业园填海造地工程直填区地基处理工程，由于在回填碎石土层（其厚度10-20m）施工前原有淤泥层厚度3-5m。现场采用高压水气置换工艺，完成处理淤泥厚度2.9-4.5m。2、地质条件概况：大连临空产业园人工岛填海造地工程为拟建新机场建设用地，陆域形成面积20.29km2，区域水域底标高-5.0m～-6.0m，回填区陆域交工标高3.1m～4.85m，设计使用期为100年。直填区采用大面积直接回填方案，回填土层采用附近山体剥离的开山石料。回填后地面标高2.9m~4.6m，回填后淤泥层顶面标高-12.95m~-17.95m。第一层：碎石层：灰色，稍密，以灰岩为主，为人工堆填形成，岩芯呈棱角状，一般粒径15—50mm，个别大于9cm，充填物为角砾和岩石碎屑。第二层：碎石混淤泥：灰色，稍湿，稍密，为混合土，碎石为人工填土，成分为灰岩，呈棱角状，淤泥质土含量20%—30%。淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑—本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法，其特征在于：在堆积淤泥的场地，已上覆碎石土层厚度10-20m以及下伏淤泥层3-5m厚的情况下，用高压水气设备将高压水气注入淤泥层，通过高压水气将淤泥切割搅拌稀释，并在高压下沿导管喷出地表，从而达到深层淤泥被置换清除。/n

【技术特征摘要】
20200612 CN 202010532519X1.一种高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法，其特征在于：在堆积淤泥的场地，已上覆碎石土层厚度10-20m以及下伏淤泥层3-5m厚的情况下，用高压水气设备将高压水气注入淤泥层，通过高压水气将淤泥切割搅拌稀释，并在高压下沿导管喷出地表，从而达到深层淤泥被置换清除。


2.根据权利要求1所述的高压水气置换深厚回填碎石土下淤泥层的地基处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100～施工准备：详细了解场地的地质条件，包括拟置换淤泥区域的地层分布、地下水位、淤泥层的厚度及埋深情况，采用潜孔钻作为高压水气置换设备；同时配备满足空气压力不小于1.5MPa，排风量达到25m³/min的空压机配合作为高压水气置换设备；
S200～结合地质勘察报告，进一步探明场地内上覆碎石土层的厚度、淤泥层的埋深、厚度及范围；
S300～根据选定的高压水气设备现场测定置换半径及范围，进行高压水气置换布点设计；具体为根据选定的高压水气设备在施工地层条件下的喷搅半径、淤泥厚度的测定，置换点设计要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨印旺，张洁玙，田刚，武卫军，李英涛，谢俊平，原晓东，贺亚琴，张晓霞，檀艳青，
申请(专利权)人：山西机械化建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14