盐渍土地区组合排水系统及其强夯地基处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种地基排水系统及其地基处理方法，特别是一种在盐渍土地区的地基处理方法。
背景技术
柴达木盐湖是青海省的自然资源，也是西部大开发战略的重要矿产资源。盐湖地区的土为盐渍土，其天然地基强度低，只有经过处理方可进行上部建筑。由于盐湖地区地下水位高，在地表下约1m，且几乎都是含盐量饱和的卤水，富含大量的矿物质，存在严重的腐蚀性问题，工程中常用的灌注桩基础和水泥系地基处理方法均不能使用，多年来当地只能采用各种砂石桩复合地基进行地基处理。可是由于砂石桩复合地基的加固机理不适合盐湖的地层条件，处理后的地基强度提高幅度极为有限，因地基问题导致建(构)筑物损坏的情况屡见不鲜，甚至部分重型、大型建(构)筑物只能被迫迁出湖区进行建设。另外砂石桩复合地基的处理费用居高不下，所须地基处理工期极长。因此盐湖地区传统的地基处理方法已经严重制约了当地的建设发展。
强夯法是一种传统的地基处理方法，常规强夯施工，通过起重机械吊起质量至少10t以上(最大夯锤质量超过40t)的夯锤，提升至几米至数十米的高度，再让夯锤自由下落夯击地基土，通过夯击的高能量，强力破坏原土结构并挤压土骨架，迫使土中的水、气排出，从而使地基土变得更密实，达到加固改善地基土的目的。但常规强夯处理，在夯击能作用下，原土结构性被破坏，土中孔隙水压力急剧增加，由于盐湖地区地下水是饱和卤水，粘滞度高，土的渗透性差，地下水难以排出，超孔隙水压力使土颗粒骨架所承受的有效应力减小，土的抗剪强度随之急剧降低，在连续的强夯夯击力作用下，土产生剪切强度破坏，从夯坑周围滑出、隆起，但土的密度几乎不会增加。随着超孔隙水压力的消散，土的结构强度虽然可以逐渐恢复，但一般只能恢复到原来的天然地基承载力。也就是说，常规强夯处理后，地基土基本上不能得到加固改善。强夯法的处理效果，取决于土中水能否顺利排出；而土中水能否顺利排出，又取决于地基土的渗透性高低。盐湖地区的地下水丰富，土的含水量已达到饱和；且地下水是卤水，其粘滞度远高于淡水，渗透排出十分困难，当地俗称“癞蛤蟆”水。采用常规强夯法进行地基处理，在夯击能作用下，土骨架破坏后，挤出的土中水不能顺利排出，使土颗粒裹携水形成“橡皮土”，不仅不能改善土的密实度，反而破坏了原土的结构强度，使土的强度越夯越低。现行国家行业标准《盐渍土地区建筑规范》SY/T 031797第5.3.1条，规定强夯的适用条件为“地下水位以上，孔隙比较大的低塑粘性土和砂土”。也就是说，青海盐湖地区的盐渍土完全不符合规范中要求的强夯适用条件。
中国专利公开了一种“盐渍土地区强夯加排水桩地基处理方法”(简称“DPD”)公开号为CN101024950A，虽然可以解决上述问题，但由单一砂石桩作为地下水的排出通道，随着沙石桩长度的增加，砂石桩施工难度、施工成本成倍增加，砂石桩的长度也受到限制。在实际工程中，排水系统的深度已经影响到盐渍土地区强夯加排水桩地基处理方法处理效果的进一步提高。因此，急需进一步改进。
【发明内容】
针对常规强夯处理盐渍土的局限性，为了克服现有常规强夯用于盐湖地区盐渍土处理效果不好的不足，本发明提供一种盐渍土地区组合排水系统及其强夯地基处理方法，方法简称为DCD(强夯Dynamic consolidation，联合Combined，排水Drainage)强夯法，要解决通常地基处理后地基承载力提高不明显，但费用昂贵，工期长的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种盐渍土地区组合排水系统，其特征在于：由在地基土中纵向布置的塑料排水带和地基土表面的砂石排水垫层组合成纵横排水通道，局部区域的排水通道上端汇入一个夯坑，夯坑内设置排水泵，排水泵与排水管连接。
这种盐渍土地区组合排水强夯地基处理方法，在处理区域内按设计要求设置塑料排水带，其特征在于施工步骤为：
步骤1、在处理区域施工塑料排水带。
步骤2、在处理区域表面覆盖各排水带的位置铺垫砂石排水垫层，由塑料排水带和砂石排水垫层组合形成地下水疏通排出的通道。
步骤3、在砂石排水垫层上布点，用夯锤进行强夯。
步骤4、在每个强夯位置形成夯坑。
步骤5、待地基中的地下水流入各塑料排水带，通过塑料排水带流向砂石排水垫层，通过砂石排水垫层汇集至夯坑中，将汇集于夯坑中的地下水抽排出施工场地外。
步骤6、回填夯坑并找平。
上述步骤1中，塑料排水带从套管内穿过与端头的锚靴相连，插板施工机械就位，驱动套管在设定位置下沉至设计深度，套管顶住锚靴将排水带插到设计深度，拔起套管，完成一个排水孔插排水带操作，施工其他塑料排水带。
上述步骤2中，砂石排水垫层的材料是碎石、卵石、砾石或粗砂。
本发明的有益效果：
盐湖资源是重要的矿产资源，但是盐渍土对于农耕、宜居指标而言，却是不毛之地。有了技术可靠的地基处理方法，就可以在湖区范围内进行各种工业建设开发，必将节约大量的建设开发资金，避免厂址被迫迁出湖区，挤占西部宝贵的土地资源。对投资建设方而言，生产区建在湖区，位于原料区内，可以直接降低生产成本。更重要的是，盐湖资源开发属于化工行业，生产中的污染问题，如果在湖区外的宜居农耕地区，势必要花重金解决，且很难保证万无一失，但生产区建在湖区，污染问题就迎刃而解，因为其产品和排放物本来就来自于湖区水土。
本发明预先在土中设置组合排水系统，强夯施工后土中孔隙水压力升高，土中水有被挤压排出的趋势；与排水通道相邻的地下水在水头压力作用下开始通过排水系统疏散排放；一旦地下水开始排出，排出端的水压就会降低，在水头作用下，很快在强夯影响范围内的土体中，会自然形成通向排水系统的连续、有序水流。随着地下水大量排出，土中孔隙比减小，地基土的强度提高，达到加固改善地基土的目的。
本发明与常规强夯和DPD强夯法的基本区别在于：由两种排水通道形成组合排水系统，解决了地下水的排放问题，在开始强夯施工以前，先在地基土中设置了地下水疏通排出的组合排水系统。与青海盐湖地区传统的砂石桩复合地基处理方法相比较，可以大幅度提高地基承载力和模量，满足盐湖地区进行各种建(构)筑物建设的要求。而且能节约地基处理费用40％以上，缩短地基处理工期超过一半。
塑料排水带排水效率高、造价低廉，在可能的情况下，应当尽量采用塑料排水带。为了防止强夯施工过程中，破坏浅层地基土的结构，产生大变形，塑料排水带构成的排水系统被破坏；在被处理的地基土表面，需铺设一定厚度的砂石垫层，以保护塑料排水带，维持排水通道畅通。采用组合排水系统的目的之一，是采用砂石垫层隔离强夯施工的大变形，以保护塑料排水带，保证排水效果。塑料排水带施工基本上没有深度限制，采用组合排水系统可以增加排水通道的深度，进一步提高强夯的处理深度和地基处理效果。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的地基处理方法步骤1示意图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是本发明的地基处理方法步骤2示意图。
图4是图3的B-B剖面图。
图5是本发明的地基处理方法步骤3的示意图。
图6是本发明的地基处理方法步骤4的示意图。
图7是本发明的地基处理方法步骤5的示意图。
图8是本发明的地基处理方法步骤6的示意图。
附图标记：1-塑料排水带、2-砂石排水垫层、3-夯锤、4-夯坑、5-超孔隙水压力、6-地下水、7-排水泵、8-排水管。
【具体实施方式】
实施例参见图7所示，这种盐渍土地区组合排水系统由在地基土中纵向布置的塑料排水带1和地基土表面的砂石排水垫层2组合成纵横排水通道，局部区域的排水通道上端汇入一个夯坑4，夯坑内设置排水泵7，排水泵7与排水管8连接。
这种盐渍土地区组合排水强夯地基处理方法，在处理区域内按设计要求设置塑料排水板，其特征在于施工步骤为：
参见图1，图2，步骤1、按设计要求和施工参数，施工塑料排水带1，塑料排水带1从套管内穿过与端头的锚靴相连，插板施工机械就位，驱动套管在设定位置下沉至设计深度，套管顶住锚靴将排水带插到设计深度，拔起套管，完成一个排水孔插排水带操作，施工其他塑料排水带。塑料排水带是常规定型产品，宽度约100mm，厚度约4mm。采用常用插板施工机械施工。
参见图3，图4，步骤2、在处理区域表面覆盖各排水带的位置铺垫数层粗颗粒材料，形成砂石排水垫层2。粗颗粒材料可以是碎石、卵石、砾石或粗砂等。采用分层铺填施工。由塑料排水带1和砂石排水垫层2组合形成地下水疏通排出的通道。
参见图5，步骤3、按设计要求的夯点位置和施工参数，在砂石排水垫层2上用夯锤3进行强夯。强夯为至少一次强夯。强夯每夯点一般需要夯击多次。
参见图6，步骤4、在每个强夯位置形成夯坑4。每夯点的夯击次数达到设计要求后，夯坑形成，夯击能破坏土的结构性，土中水被强力挤压产生超孔隙水压力5。
参见图7，步骤5、由于塑料排水带、砂石排水垫层的渗透性非常好，排水系统周边土中的地下水很快沿排水系统排出，一旦水开始排出，则排出端水压力降低，地下水在水头压力作用下，自然在土中形成指向排水系统的有序水流，待地基中的地下水渗入各塑料排水带1，通过塑料排水带流向砂石排水垫层2，通过砂石排水垫层汇集至夯坑4中，将汇集于夯坑中的地下水6抽排出施工场地外。
参见图8，步骤6、随着地下水排出，超孔隙水压力逐渐消散，排出的地下水也越来越少，待排水基本结束后，回填夯坑并找平。完成第一遍点夯。
本发明采用塑料排水带1和砂石排水垫层2形成组合排水系统。先施工塑料排水带，后施工砂石排水垫层。其施工均属于常规施工，按相应规范规程设计施工即可。
本发明的技术关键问题是组合排水系统的施工质量和排水效果。
本发明在施工前，需完成以下的设计，确定基本设计参数：
1，选定塑料排水带的型号，确定排水带的长度、排列方式、间距等。
2，确定砂石排水垫层厚度、材料，分层回填施工参数等。
3，确定强夯的夯击能量、夯距、夯点布置、夯击间隔时间、夯击次数等施工参数等。
本发明可以通过多次处理，逐次提高地基承载力和模量，以满足工程设计要求。但在经过每次DCD强夯处理后，浅层地基土中的塑料排水带和砂石排水垫层会由于施工扰动被损毁，影响排水效果，需要重新施工塑料排水带或砂石排水垫层，恢复组合排水系统后，方可进行下一次DCD强夯处理。