与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法制造技术

本发明专利技术一种与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法，其步骤为：①、进行地基处理设计计算；②、设计排水系统方案；③、设置监测系统；④、根据理论的沉降变形设置沙石预起拱；⑤、制定相关管理流程。其优点是：可以充分利用原料堆场丰富的贮料这一便利条件通过科学的贮料管理系统，在地基土中设置砂石桩（井）或塑料排水板等作为排水通道，达到逐步排水固结、压密和提高地基土强度，最终满足设计最大堆料荷载的目的。可以大大降低地基处理工程造价，严格科学化的贮料管理能够在最短时间内实现原料堆场达到最大贮料能力，同时最大程度地减小原料的浪费，并使生产运营时间大大提前，带来极大经济效益。

【技术实现步骤摘要】
与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法
本专利技术涉及岩土工程地基处理设计
，确切的说是一种与生产运营紧密相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法。
技术介绍
目前，在软土地基上进行工程建设一般是先将地基进行加固处理达到设计需要的承载力，然后进行工程建设，导致工程建设周期长，工程建设投入大。尤其是在处理那些后期生产或运营阶段有大面积堆载的软弱地基，如深厚软弱地基土的大面积原料堆场的地基处理过程，由于堆料荷载大、地基处理面积大，若先处理达标后投入使用不但施工周期长，而且采用通常的地基处理方法，往往很难处理到能满足一次性堆料至最大设计高度的程度，也很难同时满足地基强度和稳定性要求，往往付出巨大经济代价和很长的工期仍难以达到理想的地基处理效果。另外，以往部分大型原料堆场没有进行科学的贮料管理，随意堆放，造成地基失稳，且在很长时间内没有达到设计最大贮矿能力，造成了重大经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是充分利用原料场具有大量贮料的自身优势，通过将运营期贮料管理与地基堆载预压处理充分结合的综合工法来进行软弱地基的加固处理，缩短工程建设期，最大限度地利用地基的即时强度达到最高贮料能力，节省大量的工程建设投资。本专利技术为与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法，该工法地基处理设计原则为：设计计算仅需要验算地基稳定性，只要求地基稳定性满足有关规范要求即可，地基沉降多少不作为软弱地基处理设计的主要控制指标。(1)地基处理设计计算：依据要处理场地地基岩土层参数，配合纵横向设置的排水系统，按照满足地基稳定性系数大于1.1的原则，估算地基第一级堆料最大高度及在第一级堆料荷载下地基的固结时间。该工法的地基稳定性系数的计算与确定：根据大量的工程经验和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001)，该工法的地基稳定性系数K值采用不考虑地震力影响工况计算稳定性系数，且K值仅≥1.10，低于一般工程设计采用的计算稳定性系数K≥1.2；公式如下(地基稳定性计算简图详见附图1)：C＝Cu+Uμcσzu(C/P)--(2)在(1)、(2)式中：K—地基稳定性系数，设计中采用的最小稳定性系数即在无数个滑弧中心和滑弧半径中求得的危险滑弧的安全系数为Kmin≥1.1；W—滑弧范围内的堆载重；L—滑弧范围内的堆载重心至滑弧圆心的距离；R—滑弧的半径；z—滑弧计算点的深度；θ—滑弧计算点法线与垂直线的夹角；Δl—滑弧的长度；γ—土的重度；C—土的内聚力；Cu—土的天然内聚力；C/P—土的固结内聚力增长率；U—土的固结度；φu—土的快剪内摩擦角；σz—全部堆载荷重作用下土的竖向压应力；—在前一级初步压密后的堆载荷重作用下使土固结的竖向压σzu应力；γs—砂石桩的重度；φs—砂石桩中砂的内摩擦角；Fv—砂石桩置换率。FV＝As/(Ac+As)----(3)式中：As—砂石桩的水平面积；Ac—打砂石桩后的粘土水平面积；μs、μC—砂石桩和粘土的应力分担系数。μs＝n/[1+(n-1)FV]------(4)μc＝1/[1+(n-1)FV]-----(5)n—应力分担比，n＝3～5。(2)设计排水系统方案：工法需预先在深厚软土地基中设置完善的排水系统，主要包含竖向排水系统与横向排水系统，一般是在堆载前预先打入砂石桩、或插入塑料排水板或砂石桩与塑料排水板间隔设置等在地基深部内形成竖向排水体1；待竖向排水体1完成后，再在其上设置级配砂石垫层、或碎石垫层、或层状砂石砂垫层等水平向排水体2，水平向排水体2与周边的排水沟3等共同组成横向排水系统，详见附图2；(3)该工法需要预先设置一系列的监测系统实时监测地基固结程度，并定期评价地基固结程度，为科学规划下一阶段生产运营原料的进料时机及堆载量提供依据。(4)该工法还应根据理论计算的沉降变形，设置砂石(或工业散体无害废料等)梯形或弧形预起拱5，各区域的预起拱5的高度应与理论计算沉降曲线6匹配，各点预起拱5的高度应等于或略大于该点地基理论计算沉降量，最大程度保证后期使用功能，避免生产原料的浪费，详见附图3。(5)原料堆场大面积堆料前，结合原料场贮矿管理计划，制定原料堆场贮矿管理流程，作为原料场科学贮矿管理的标准和依据；该工法的重点是应用分级堆载原理，对生产运营的原料进行科学的分级贮矿管理，将生产运营时间提前，充分利用监测与分析资料，最大限度地利用地基的实时强度，在保证每级加载地基稳定与安全的前提下，尽量满足正常生产运营的需要。将生产运营与地基加固完美结合，制定原料贮存管理流程(附图4，其中实线为正常运行，虚线为非正常运行)，作为生产运营及地基加固的共同的标准和依据；原料分级贮存管理原则(附图5)是后一级堆载高度产生的土压力不能超过前一级堆载下地基土排水固结稳定后所达到的强度，同时也必须满足前一级荷载下地基土排水固结后的地基稳定性要求。(6)为了贮矿管理高效运行，设计贮矿管理流程、相应的管理部门及其管理职责；管理部门主要包括综合管理部门、堆料管理部门、地基检测与监测部门、堆料技术管理确认部门和堆取料机道床轨道调整部门(附图6)。该工法需要设置科学有效的原料贮存管理与协调机构，需要生产运营部门与地基处理实施单位密切合作组成统一的贮料管理系统，固化管理系统流程、设置职责分明的管理部门；本专利技术一种与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法的优点是：可以充分利用原料堆场丰富的贮料这一便利条件通过科学的贮料管理系统，在地基土中设置砂石桩(井)或塑料排水板等作为排水通道，达到逐步排水固结、压密和提高地基土强度，最终满足设计最大堆料荷载的目的。可以大大降低地基处理工程造价，严格科学化的贮料管理能够在最短时间内实现原料堆场达到最大贮料能力，同时最大程度地减小原料的浪费，并使生产运营时间大大提前，带来极大经济效益。附图说明图1为本专利技术地基稳定性计算简图；图2为本专利技术排水系统设计图；图中1---竖向排水体，2----水平向排水体，3---排水沟，4---堆料图3为本专利技术预起拱设计图；图中5----预起拱(砂石)6----理论计算的沉降曲线；图4为本专利技术原料贮存管理流程；图5分本专利技术原料分级贮存管理原则图；图6为本专利技术贮矿管理部门设置图。具体实施方式：根据图1～图6所示，一种与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法，其具体实施方式如下：1、地基处理设计计算：依据要处理场地地基岩土层参数，配合纵横向设置的排水系统，按照满足地基稳定性系数大于1.1的原则，估算地基第一级堆料最大高度及在第一级堆料荷载下地基的固结时间。2、按照设计排水系统方案，在软土地基中施打排水系统，主要包含竖向排水系统与横向排水系统，一般是在堆载前预先打入砂石桩(井)、或插入塑料排水板或砂石桩与塑料排水板间隔设置等至地基深部形成竖向排水体1；待竖向排水体1完成后，再在其上设置级配砂石垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法，其特征在于：其步骤如下：？（1）地基处理设计计算：依据要处理场地地基岩土层参数，配合纵横向设置的排水系统，按照满足地基稳定性系数大于1.1的原则，估算地基第一级堆料最大高度及在第一级堆料荷载下地基的固结时间；（2）按照设计排水系统方案，在软土地基中施打排水系统；（3）待排水系统施工设置完成后，在场地周边及中部合适部位埋设地基表面位移、深层位移、孔隙水压力等监测仪器，用以在今后堆料时可以实时监测地基的变形及固结程度；（4）堆每一级料前，应评价地基固结程度和稳定状态，为科学规划下一阶段生产运营原料的进料时机及堆载量提供依据；（5）原料堆场大面积堆料前，结合原料场贮矿管理计划，制定原料堆场贮矿管理指南，作为原料场科学贮矿管理的标准和依据；其重点是应用分级堆载原理，对生产运营的原料进行科学的分级贮矿管理，将生产运营时间提前，充分利用监测与分析资料，最大限度地利用地基的实时强度，在保证每级加载地基稳定与安全的前提下，尽量满足正常生产运营的需要；将生产运营与地基加固完美结合，制定原料贮存管理指南，作为生产运营及地基加固的共同的标准和依据；原料分级贮存管理原则是后一级堆载高度产生的土压力不能超过前一级堆载下地基土排水固结稳定后所达到的强度，同时也必须满足前一级荷载下地基土排水固结后的地基稳定性要求；（6）为了贮矿管理高效运行，设计贮矿管理流程、相应的管理部门及其管理职责；管理部门主要包括综合管理部门、堆料管理部门、地基检测与监测部门、堆料技术管理确认部门和堆取料机道床轨道调整部门；需要设置科学有效的原料贮存管理与协调机构，需要生产运营部门与地基处理实施单位密切合作组成统一的贮料管理系统，固化管理系统流程、设置职责分明的管理部门。...

【技术特征摘要】
1.一种与生产运营管理相结合的大面积深厚软弱地基堆载预压综合处理工法，其特征在于:其步骤如下:(1)地基处理设计计算：依据要处理场地地基岩土层参数，配合纵横向设置的排水系统，按照满足地基稳定性系数大于1.1的原则，估算地基第一级堆料最大高度及在第一级堆料荷载下地基的固结时间；计算的公式如下：C＝Cu+Uμcσzu(C/P)；FV＝As/(Ac+As)；μs＝n/[1+(n-1)FV]；μc＝1/[1+(n-1)FV]；在上述几个公式中：K为地基稳定性系数，设计中采用的最小稳定性系数即在无数个滑弧中心和滑弧半径中求得的危险滑弧的安全系数为K≥1.1；W为滑弧范围内的堆载重；L为滑弧范围内的堆载重心至滑弧圆心的距离；R为滑弧的半径；z为滑弧计算点的深度；θ为滑弧计算点法线与垂直线的夹角；Δl为滑弧的长度；γ为土的重度；C为土的内聚力；Cu为土的天然内聚力；C/P为土的固结内聚力增长率；U为土的固结度；φu土的快剪内摩擦角；σz全部堆载荷重作用下土的竖向压应力；σzu为在前一级初步压密后的堆载荷重作用下使土固结的竖向压应力；γs为砂石桩的重度；φs为砂石桩中砂的内摩擦角；Fv为砂石桩置换率；As为砂石桩的水平面积；Ac为打砂石桩后的粘土水平面积；μs、μC分别为砂石桩和粘土的应力分担系数；n为应力分担比，n＝3～5；(2)按照设计排水系统方案，在软土地基中施打排水系统；(3)待排水系统施工设置完成后，在场地周边及中部合适部位埋设地基表面位移、深层位移、孔隙水压力的监测仪器，用以在今后堆料时可以实时监测地基的变形及固结程度；(4)堆每一级料前，应评价地基固结程度和稳定状态，为科学规划下一阶段生产运营原料的进料时机及堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳小良，王小章，胡纯清，罗丙圣，肖玉成，
申请(专利权)人：中冶集团武汉勘察研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：