[发明专利]天然沉积软黏土地基扰动密实法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然沉积软土地基加固方法，尤其是一种高灵敏度天然沉积软黏土地基扰动密实法，属于建筑地基处理技术领域。

背景技术

随着我国基础设施的建设规模日益扩大，重要港口及经济发达城市的机场、码头、高速公路、铁路等大型建筑物大多建在沿海地区的天然沉积软黏土地基上。有专家通过大量钻孔资料分析，明确得出如下结论：我国东部沿海有平原发育的地方，基本都曾经遭受第四纪海侵海退的影响，海相沉积分布范围可以从现代海岸向内陆延伸近百公里【汪品先, 闵秋宝, 卞云华, 成鑫荣 (1981). 我国东部第四纪海侵地层的初步研究. 地质学报, 1981(1): 1-13】。海侵期间在海水环境下沉积形成的天然沉积黏土地基，经历全新世后期至今的海岸线东移、陆地外伸、上游径流的渗入以及降水、河水和灌溉水对地下水的补给，使得在海水环境下沉积形成的海相土经受盐分溶滤的影响，此外，第四纪时期的数次海侵海退，以及全新世后期至今的海岸线东移，陆地外伸，上游径流的渗入以及降水、河水和灌溉水对地下水的补给，除基岩山区外，地下水经历了淡水形成-海水入侵咸化-淡化等不同阶段【任美锷, 许廷官, 朱秀文 (1986). 江苏省海岸带和海涂资源综合调查. 北京: 海洋出版社】。

在盐分溶滤作用下，天然沉积海相黏土的液限大幅度降低，导致土体天然含水率高于液限，扰动重塑后的不排水强度很低，甚至呈现流动性液态。这样的天然沉积海相黏土灵敏度很高，土体结构不稳定，在外部环境（如建筑物荷载、基坑开挖、施工扰动、交通荷载、地震荷载等）作用下，原状样的土体结构容易遭受破坏而失稳，导致天然沉积海相黏土地基经常遇到滑动破坏、建筑物倾斜、沉降量过大等工程事故。

为了解决建造在软土地基之上的结构物基础的稳定安全问题，常用的地基处理手段包括堆载预压固结、真空预压固结和真空联合堆载预压固结等成熟的排水固结技术。这些方法通过堆载产生的超静孔隙水压力或真空负压荷载，迫使土体发生固结排水，实施时在地基中打设塑料排水板，加快排水速率，进而达到地基加固的效果。但是，采用已有的这些排水固结技术处理高灵敏度海相沉积土地基时，必然遇到以下两个主要工程问题：1）天然沉积海相土在长期的沉积和后沉积过程中，土体的固结屈服压力在时间效应的作用下大幅度提高，具有正常固结历史的天然沉积海相土的固结屈服压力经常大于其有效上覆压力，当外加荷载小于固结屈服压力时变形很小，从而使得堆载、真空预压的荷载中相当一部分用于克服天然沉积土体的固结屈服压力，导致地基加固效果不明显；2）土体结构稳定性差，建造的结构物容易受到周边施工扰动、交通荷载、地震荷载等影响而失稳。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种可以有效解决高灵敏度天然沉积软黏土上建造结构物容易滑动破坏传统难题，从而减少土体含水率、提高土体抗剪强度和软土地基加固质量的天然沉积软黏土地基扰动密实法。

本发明的高灵敏度天然沉积软黏土地基扰动密实法包括以下步骤：

第一步、地基土扰动——将搅拌机（其典型结构参见专利申请号为95224572.8的中国专利文献《钻杆角度可调兼可插筋式深层搅拌机》）安置在待处理土层上，启动后借助钻杆上的叶片旋转切土，逐渐下沉搅拌地基土，达到预定处理深度，形成搅拌土柱；之后提出钻杆并移位，重复上述过程；直至在待处理土层上形成边缘交叠的蜂窝状搅拌土柱；

第二步、安插排水板——在已进行扰动的地基土上以预定间隔插设排水板（其典型结构参见专利申请号为200620014821.1的专利文献《排水板》）至所述处理深度； 

第三步、管路连接——在表层土上铺设一端接射流真空泵的集水管，并将集水管与各排水板上端的出水孔接通；

第四步、覆盖密封——在完成管网连接的待处理土层管路上覆盖至少一层土工布，然后铺设至少一层密封膜；

第五步、真空负压排水——开启真空射流泵，通过排水板在待处理土层中建立负压，实现排水固结。

在第一步的搅拌机施工过程中，为了满足后续排水板插设等施工所需要的地基承载力要求，钻杆从地表到地下0.8±0.2m的范围内，叶片旋转速率设置在15r/min以下低速旋转，以减少对表层土层结构强度的破坏，之后，即在0.8±0.2m 以下，叶片处于将地基土层结构完全破坏的常规旋转状态（转速为30~80r/min）。

此外，第五步启动射流真空泵后，宜连续抽真空，通过调控使密封膜下真空度稳定在＞75kPa，直至地基土排水稳定，达到不排水抗剪强度＞30kPa。