软弱地基间接分级接力式排水固结法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地基处理方法，特别是涉及一种围海造地形成的软弱地基的排水固结处理方法。
【背景技术】
[0002]围海造地新近吹填形成的大面积软弱地基一般存在下部为原状饱和黏性土层(淤泥和淤泥质土)和上部新近堆填、抛填或吹填土层的典型“二元”地层结构特征；此“二元”地层结构的软弱地基一般具有高压缩性、高含水量、高灵敏度、承载力低的“三高一低”特点，上部吹填土层往往还存在严重的液化性能。
[0003]对于围海造地软弱地基综合处理技术方法从技术思路和加固机理上区分主要有两大类，一类是排水静力固结法，如堆载预压、真空预压、真空和堆载联合预压法等；另一类是排水动力固结法，如高真空击密法、降排水强夯法、轻井塑排加固法等。其核心离不开“排水”和“固结”，“排水”是条件、是措施；“固结”是目的，是结果。在时间工期允许的情况下，对饱和黏性土(淤泥、淤泥质土)软弱地基的处理应优先采用排水静力固结方法。从目前的技术现状来看，传统降水结合强夯法为代表的动力固结方式无疑是满足日益高效的开发建设速度的最好选择，实际上由于单一降水方法结合强夯法，因地质条件不同其适用性缺陷又在一定程度上制约着动力固结法的发展和应用前景。
[0004]从目前的技术现状及应用情况看，对于围海造地大面积软弱地基的处理，以强夯为代表的排水动力固结法相对施工简单，处理周期短，造价较为低廉，如将轻型井点真空排水与强夯击密相结合的高真空击密法，通过对软土地基进行多遍次交替降排水和强夯处理，可大大提高地基表层土体密实程度，使场地表层形成一定厚度的硬壳层，显著改善地基的受力性能。但由于轻型井点管长度的制约(一般小于6m)，该类方法对于6m以下尤其是下卧饱和黏性土(淤泥、淤泥质土)层的加固几乎没有效果；如真空预压、真空和堆载联合预压法等，对于饱和黏性土(淤泥、淤泥质土)加固效果明显的排水静力固结法又因其工艺复杂、处理周期较长、承载力提高幅度有限，造价较高受到一定的制约使用。由于基本建设的需要，往往要求对围海造地软弱地基一定深度范围内的软弱土层(吹填层及一定厚度的淤泥、淤泥质土层)进行加固处理，改善其物理、力学性能，从而满足上部结构对地基承载力、沉降变形乃至稳定性的要求。为提高排水动力固结方法的加固影响深度，技术人员尝试采用可以设置得更深的管井、甚至是真空管井(加大抽排力度)结合强夯的工艺来进行场地降排水，意图加大动力固结有效影响深度，但工程试验及实践表明，尽管场地水位降深有所增加，可达6m左右，但对6m以下软土地层(淤泥、淤泥质土)力学性能的改善仍不明显，究其原因，是软土地层渗透系数很小，强夯条件下超孔隙水压无法快速消散、有效应力无法增加或变化不大所致。为有效加固深部饱和黏性土层，如“软弱地基轻型井点结合塑料排水板复合加固方法”，该方法技术特点是将饱和黏性土处理常用竖向排水通道塑料排水板和轻型井点管直接搭接连接形成一体化的轻井塑排井点，通过轻井塑排井点，将深部饱和软黏土中渗入塑料排水板的孔隙水通过轻型井点管主动加速抽排出去，加快强夯条件下深部饱和软黏土层中超孔隙水压力的消散，从而有效影响和加固深部饱和黏性土层。该技术其加固影响深度可达9m，但对于深部饱和黏性土层的加固效果仍有待进一步提高。因为受轻型井点结合强夯施工工艺的制约，该方法轻井塑排井点的设置密度间距一般仅能达到2.0mX 2.5m，且在强夯分遍施工过程中，有一半的塑料排水板尚未设置或处于实际失效状态(上部井点管已拔除)，而对于一般饱和黏性土(淤泥、淤泥质土)的渗透系数及固结系数，根据工程经验及相关理论和规范(《真空预压加固软土地基技术规程》第4.3.4条)要求，塑料排水板的设置间距通常应达到0.7?1.3m方可取得较为理想的加固效果，并且在一定时限内饱和黏性土地基的排水固结效果与塑料排水板(竖向排水通道)的设置密度直接相关。由此可见，轻井塑排加固法对于围海造地软弱地基深部饱和黏性土层的加固效果也受到很大制约。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种软弱地基间接分级接力式排水固结法，其目的是要克服上述围海造地软弱地基处理现状工法的不足，提供一种既可有效加固围海造地软弱地基上部吹填土层，又对深部饱和黏性土层(淤泥、淤泥质土)具有明显处理效果的复合排水固结方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种软弱地基间接分级接力式排水固结法，所述软弱地基包括下部饱和黏性土层和上部吹填土层，在上部吹填土地表1.5m以下，下部饱和黏性土层顶面以上深度范围内设置水平转换层，水平转换层以下土层采用静力排水通道，水平转换层以上土层采用动力排水通道，水平转换层以下土层中的地下水经静力排水通道排至水平转换层中，然后经动力排水通道排出软弱地基并在强夯动力作用下实现快速固结。
[0008]进一步地，所述水平转化层设置在渗透系数多10 Ws的砂性土层内，且在场区内连续分布。
[0009]具体地，所述水平转换层在上部吹填土层形成之前人工吹填形成或上部吹填土层形成之后根据下部饱和黏性土层顶面以上土层土质条件确定。
[0010]具体地，所述水平转换层的厚度根据土质条件确定。
[0011]优选地，所述水平转换层的厚度彡0.5m。
[0012]进一步地，所述动力排水通道采用工艺根据地基处理要求及转换层埋设深度确定。
[0013]具体地，当转换层的埋设深度在地表以下6m范围内，采取轻型井点的工艺；当转换层埋设深度大于地表以下6m范围，则采取管井、砂井等工艺。
[0014]进一步地，所述静力排水通道采用塑料排水板工艺。
[0015]具体地，所述塑料排水板根据所需要求插入一定深层后，将上部露出地表的塑料排水板回插入土体，回插深度为地表3m以下。也可根据工程状况及土质条件采用袋装砂井、砂井工艺，其顶部应与转换层顶面平齐。
[0016]本发明与围海造地软弱地基处理现有施工方法相比具有以下特点和有益效果:
[0017]1、通过在拟处理软弱地基某一合理深度区间构建一个水平转换层，可将行之有效的深层淤泥处理常用竖向排水通道塑料排水板和主动抽排系统(轻型井点管网)间接连接起来，通过浅层主动性轻型井点抽排和深部塑料板被动性排水有机结合，对软弱地基进行加速高效复合排水，发挥各自的优势和特点；同时，该工法采用目前地基处理最为便捷有效的强夯工艺，对软弱地基进行快速固结处理。由于在深部饱和黏性土体中布设了密集的竖向排水通道，构建了实际意义上的针对深部饱和黏性土的堆载预压体系(塑料排水板+水平转换层+上部吹填土层+深沟明排体系)，可有效促使深部饱和黏性土在上部静覆盖压力(吹填土层)、动力荷载(强夯)及其残余后效力的共同作用下加速排水固结，加固影响深度显著增大。因此，该工法兼具动力固结(强夯)和静力固结(堆载预压)双重模式，是一种复合固结方法。
[0018]2、本发明尤其适用于围海造地新近吹填形成的具有浅部吹填土 +深部饱和软黏土的“二元”地层结构特征的大面积软弱地基的综合处理。地基处理设计人员可在项目吹填前期介入，依据地勘资料及项目情况，分析吹填材料来源和性状，统筹规划吹填方式、步骤及总体建设计划，结合采取的地基处理方法和思路，合理构建场地排水系统和