淤泥质软土地基加固“层压固结法” (一)技术领域
本发明涉及一种大面积软弱地基处理。特别适用于淤泥质土超软地基的快速加固处理。属地基处理技术领域。
(二)背景技术
目前，随着沿海地区的快速发展，利用滩涂和吹填造地的方法以解决工业用地不足。对于此类土质的处理，目前成功应用“真空预压法”处理。然而，由于新吹填淤泥质土一般均为“三高一低”(即高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度)的淤泥质土，当吹填完成后，含水量高，强度低，人员无法进入。
真空预压法一般是采取待其自然固结，具有一定的强度后，通过铺设30～50cm厚的砂垫层后，插设塑料排水板，布置集水支管和总管等工序后，进行预压固结处理。实际上在机械、设备无法进入的场地铺设砂垫层其难度很大，制约了真空预压法在新吹填的三高一低淤泥质土的应用。
由于新吹填“三高一低”淤泥质土无法解决砂垫层的困难，因此产生了不需砂垫层，或以布代砂的真空预压方法，但其加固的效果并不理想。究其原因，真空预压与其的不同是前者采用了30～50cm厚的砂垫层，后者则是以1～2层土工布代替了砂垫层，最终效果完全不如有砂垫层的真空预压，关键就在预压过程中形成真空气流包的厚度不同，也就是真空膜下砂垫层的厚度影响了加固的能力。
针对目前沿海地区“三高一低”的淤泥质土，特别是新吹填淤泥质土的场地处理，一方面是砂垫层无法进入所需施工区域，使传统真空预压无用武之地；另一方面，不用砂垫层的直排式真空预压，由于无法达到真空预压所需真空气流包的厚度，其最终处理效果又不如有砂垫层的真空预压；因此，对目前沿海地区“三高一低”的淤泥质土的超软地基加固，特别是对新吹填淤泥质土超软地基处理陷入了困境。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种在机械、设备无法进入场地的情况下，也能达到所需加固效果的淤泥质软土地基加固“层压固结法”。
本发明的目的是这样实现的：一种淤泥质软土地基加固“层压固结法”，所述方法包括以下方法步骤：
步骤一、表层固结处理
1.1、布置真空排水支管
支管采用直径50～63mm的波纹渗水型PVC管，外包土工滤布，通过浮船或浮板运入施工区域，成条状水平布置在需施工区域，支管与支管的间距为0.6～1.0m，通过人工，用木棒或竹杆，将支管压入泥面下50～100cm；
1.2、支管连接主管
将支管连接主管，主管采用壁厚为3.0mm、直径为75～100mm的PVC管材，主管设置间距12～18m；
1.3、主管与真空泵系统连接
1.4、抽真空；
步骤二、翻耕代砂处理、软硬隔离区设置
2.1、在步骤一结束后，表层已形成50～100cm的“硬壳层”，此时人员即能进入施工区域，采取人工翻耕方法，对干裂的表层土进行加工，破碎，形成3.0～5.0cm的土块，
2.2、取出原埋入的支管、主管，整形清理后备用，
2.3、在翻耕碎土的同时，在表层碎土与下层软土之间铺垫彩条布1～2层形成软硬隔离区；
步骤三、下层固结处理
3.1、表层50～100cm的土体破碎处理后，插塑料排水板，插入塑料排水板的间距为0.6～1.0m，深度为4.0～6.0m，塑料排水板呈网格状布置，
3.2、塑料排水板与支管连接，支管采用直径50～63mm的波纹渗水型PVC管，或采用经整形清理后的支管，支管外包土工滤布，支管的长度为20～50m，塑料排水板直接绑绕在支管上，并用札丝札紧在支管上，连接在支管上的塑料排水板的间距为0.6～1.0m，
3.3、每一需施工区域塑料排水板完成后，即将支管连接主管，主管连接出膜装置，主管采用壁厚为3.0mm、直径为75～100的PVC管材，主管设置间距12～18m，
3.4、主管和支管连接好后，在其上再铺1～2层150g/m2的土工布，
3.5、布置观测仪器
3.6、布置表层密封膜系统
人工将两层密封膜分层铺设覆盖整个需施工区域，然后人工将密封膜四周埋入密封沟内至少2～4m后，用淤泥，粘土回填密封沟并压实，
3.7、主管通过出膜装置连接真空泵，起动真空泵抽真空。
本发明的有益效果是：
1、就地取材，节能环保。
传统真空预压一般砂滤层厚为0.5m，面积如一万平方真空预压就需用中粗砂约5000立方，也就是需用砂约3200吨，按载重10吨的运输车辆就需320车次，如按开产炸山加工，不仅费用大，而且浪费资源。实际上由于超软场地运输车辆无法进入，砂垫层也无法铺，因此使得传统真空预压无法实现。本发明就地取材，利用自然条件及强制降低表层土体含水量的方法，以土代砂，在降低工程造价的同时，为子孙后代留下了万座青山。
2、从根本上解决真空预压的关键技术
本施工方法改变了传统真空预压需用砂垫层形成预压所需的一定层厚真空气流包，利用淤泥质土达到半固态时能保持形态不变的原理，下部铺设彩条布形成软硬隔离区，利用表层碎土代替砂垫层，产生预压所需的真空气流包，解决了新吹填淤泥质土砂料无法进入的关键难题。
3、快速高效，为加快沿海开发奠定了坚实基础
对新吹填淤泥超软地基的场地，吹填后由于人员设备无法进入，因此阻碍了沿海地区的开发速度，而本工法针对新吹填淤泥超软地基地特点，采用表层快速固结处理，使人员能投入后续施工。前期表层固结处理自然结合强制排水，简单直接快速；后期人员进入，表层“硬壳层”又为施工提供了快速方便的条件，因此在施工过程中可根据需要调整塑料排水板的长度，通过调整使之适合不同地质对地基的不同承载力的需求，高效的解决超软地基加固处理的困难。
4、降低工程造价，减轻劳动强度
克服了砂滤层无法进入施工区域，以及砂垫层在施工过程中需用机械，无法回收利用以及即使回收利用其损耗大的缺点。最大限度地利用自然条件，通过真空强制排水，快速固结表层土体，达到利用的效果，而埋设的支管又可在下一步骤中重复利用，大大降低了施工成本。
综上，本发明方法既能确保超软地基特别是新吹填淤泥质土的加固处理，而且由于在施工方法不用砂垫层，节省了大量砂石料，降低了工程造价。最根本的就是破解了新吹填淤泥和超软地质真空预压施工的关键问题。
(四)附图说明
图1为本发明表层固结处理结构示意图。
图2为本发明下层固结处理剖面图。
图3为本发明下层固结处理立面示意简图。
(五)具体实施方式
本发明涉及的淤泥质软土地基加固“层压固结法”，所述方法包括以下方法步骤：
步骤一、表层固结处理
1.1、布置真空排水支管
支管采用直径50～63mm的波纹渗水型PVC管，外包土工滤布，通过浮船或浮板运入施工区域，成条状水平布置在需施工区域，支管与支管的间距为0.6～1.0m，通过人工，用木棒或竹杆，压入泥面下50～100cm；
1.2、支管连接主管
将支管连接主管，主管采用壁厚为3.0mm、直径为75～100mm的PVC管材，主管设置间距12～18m；
1.3、主管与真空泵系统连接；
1.4、起动真空泵抽真空(附图1)。
在该步骤中，主要是支管压入泥面下的深度，该深度决定后一步骤的制作真空气流包层厚度。
支管与主管连接，主管与真空泵连接后起动真空泵抽真空，由于泥面表层暴露在大气层中，利用光照使表层固结；泥面下部50～100cm处，有真空泵强制降水。
该层厚范围充分利用光照结合土体含水量的强制排出，使土体快速固结，达到淤泥质粘土从流塑状转变为软塑状或半固态状，此时淤泥质粘土在外力除去后，能继续保持这一特点。当需处理的淤泥质土体在软塑状变成半固态时，土的形状不变，特别是当土体内含水量进一步减少后，淤泥质土由流塑状-软塑状-转变成固态，从而达到固结的效果。当表层土体发白干裂，真空降水无效，即可结束表层固结处理。
步骤二、翻耕代砂处理、软硬隔离区设置
2.1、在步骤一结束后，表层已形成50～100cm的“硬壳层”，此时人员即能进入施工区域，采取人工翻耕方法，对干裂的表层土进行加工，破碎，形成3.0～5.0cm的土块，利用淤泥质土在半固态能保持形状不变的原理，就地取材，以泥代砂，从而解决了真空预压技术中的真空气流包形成的关键技术。
2.2、取出原埋入的支管、主管，整形清理后备用。
2.3、软硬隔离区是在翻耕碎土的同时，在表层碎土与下层软土之间铺垫彩条布1～2层，其作用是在高压缩处理时，不因上硬下软而使表层硬土压入下层软土中而减少真空气流包的体积。
步骤三、下层固结处理(附图2、图3)
3.1、表层50～100cm的土体破碎处理后，插塑料排水板，根据地下土质条件，确定插入塑料排水板的间距和深度，间距一般为0.6～1.0m，呈网格状布置，其插入深度可根据需加固深度确定，由于受地质条件限制，用人工插板一般为4.0～6.0m。
3.2、塑料排水板与支管连接，支管采用直径50～63mm的波纹渗水型PVC管，外包土工滤布，也可用经整形清理后的支管，外包土工滤布；支管的长度为20～50m，可根据需处理场地的情况决定每条支管的长度。塑料排水板直接绑绕在支管上，并用札丝札紧在支管上；连接在支管上的塑料排水板的间距为0.6～1.0m，具体间距可根据土质的含水量及渗透系数确定。
3.3、每一需施工区域塑料排水板完成后，即将支管连接主管，主管连接出膜装置。主管采用壁厚为3.0mm、直径为75～100的PVC管材，主管设置间距12～18m。
3.4、主管和支管连接好后，在其上再铺1～2层150g/m2的土工布，其作用是保护下一步覆盖的密封膜，在抽真空期间排水支管及主管和薄膜变形损坏，保证了抽真空的质量。
3.5、布置观测仪器：为了在施工过程中随时能观测其抽真空的效果，因此，在铺设土工布时，根据检测要求布置所需的膜下真空表及其他仪器设备。
3.6、布置表层密封膜系统：人工将两层密封膜(聚乙烯或聚氯乙稀薄膜，厚0.12mm～0.14mm，在工厂用热粘法根据所需的面积尺寸焊接好并运到现场)分层铺设覆盖整个需施工区域，以确保在抽真空期间不因沉降量过大而产生真空膜破裂。同时应注意密封膜的四周，应有足够的超宽余量(3～5m)。然后人工将密封膜四周埋入密封沟内至少2～4m后，用淤泥，粘土回填密封沟并压实。
3.7、主管通过出膜装置连接真空泵。
上述工序完成后，可试运行。在试运行过程中对需加固区域的真空加载情况进行检查，发现漏气等现象应及时解决。
3.8、在大面积施工中，应根据地质条件正确运用“层压固结法”，特别是对土体含砂量情况、加固深度范围内夹层密闭情况，如发现有漏气层，则应采取围护封闭措施。
通过多次试验结果表明，当真空气流包采用土工布时，其厚度一般在2～5cm时，经真空抽水预压后，其加固厚度一般在10～20cm左右。当真空包采用“土代砂”技术后，调整该层厚度，形成真空气流包层厚在30cm时，其加固深度可达到2～3m。由此可见，真空包形成的厚度对真空预压技术成败影响极大。