一种软土路基施工方法与流程

1.本发明涉及一种地基施工技术领域，尤其涉及一种软土路基施工方法。

背景技术：

2.传统的用于加强软土路基强度的施工处理方法主要有排水固结法和复合地基法两大类。
3.排水固结法常见的有真空预压、堆载预压、真空联合堆载预压。此类方法的常规施工方法是在软土地基中按一定的间距打入一定深度的排水板或者砂井，利用大气压作用或者利用堆载自重，亦或二者结合，对软土地基进行加压，软土地基孔隙中的超孔隙水通过排水板或者砂井排出，促使地基土发生固结，以此过程来提高地基承载力，中国专利cn110029656b就公开了一种常用于软基的排水固结施工方法；但由于软土地基渗透性极差，排水困难，此类方法施工周期长，造价较高；另外，由于加载原理的限制，施工过程中加载有限，最终处理后的地基承载力一般不超过80kpa，工后沉降及差异沉降也较大，很难满足现代工程建设的需要。
4.复合地基法又细分有粘结强度桩法和无粘结强度桩法。有粘结强度桩是通过特制的搅拌机械在地基深处将水泥类固化剂与软土进行强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，或者是通过钻机在土体内成孔，再向孔内灌入或填入有粘结强度的材料，如混凝土、水泥土等，材料凝结后形成桩体，无粘结强度桩是通过钻机在土体内成孔，再向孔内填入散体材料，如碎石、砂石等经振动或者夯实后形成桩体，复合地基法施工效率低下，且施工过程中需要消耗大量的固化剂或者散体材料，会对环境造成一定污染和破坏，造价高。
5.由此可见，目前的软土地基施工方法，其原理都是通过增大地基土体的致密度来实现地基强度的增强，但前者存在的问题是处理后地基承载力有限，难以满足后续需求，后者存在的问题则是施工过程需要消耗大量材料，成本极高。因此，如何能够将两种方式进行有机的结合，从而实现一种地基承载力高，且施工成本较低的软基施工工艺，就成为了技术人员研究的重点。

技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提出了一种软土路基施工方法，用于解决目前的两种软基施工方法，分别存在的施工完毕后地基承载力较低，以及施工成本高周期长的问题。
7.本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种软土路基施工方法，包括以下步骤，步骤一，清理场地及平整场地，在场地上开设若干竖孔，若干竖孔沿行与列两个相垂直的水平方向呈矩阵均匀布设，在竖孔内设置抽真空排水的管筒，将若干管筒同时与真空泵连接；步骤二，启动真空泵同时对若干管筒进行抽真空排水；步骤三，完成抽真空排水后，在场地上均匀布设桩点，相邻两列竖孔之间设置至少一列桩点，然后对每个桩点依次进行钻扩或者冲扩成桩孔，再向桩孔内分层回填具有吸水粘结性能的复合材料，每填充一层
复合材料后对复合材料层进行挤压，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔，完成对软土路基施工。
8.在以上技术方案的基础上，优选的，在步骤一中，管筒包括第一管体及第二管体，真空泵包括第一泵体及第二泵体，第一管体及第二管体交替布设，若干第一管体同时与第一泵体连接，若干第二管体同时与第二泵体连接。
9.更进一步优选的，在步骤一中，每间隔一列的竖孔列中同时设置第一管体及第二管体；每列设置有第二管体的竖孔列中，相邻两个第二管体之间设置两个第一管体。
10.更进一步优选的，第二管体埋设在土体内的长度大于第一管体埋设在土体内的长度，第二管体的管径不小于第一管体的管径。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括步骤四，在步骤三中，相邻两列竖孔之间对称设置两列桩点，并对沿行与列两个方向每间隔一个的桩点依次进行冲扩成第一孔井，然后向第一孔井内分层回填复合材料层并对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔之后，进行步骤四；步骤四，启动真空泵同时对若干管筒进行第二轮抽真空排水，完成抽真空排水后，对步骤三中剩余的桩点依次进行冲扩成第二孔井，然后向第二孔井内分层回填复合材料层并对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔，完成对软土路基施工。
12.更进一步优选的，还包括步骤五，在完成步骤四中的挤扩桩孔后，启动真空泵同时对若干管筒进行第三轮抽真空排水，完成抽真空排水后，拆除各管筒，并平整碾压场地。
13.更进一步优选的，任意相邻的第一孔井与第二孔井之间的间距相同。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，桩孔内每层回填的复合材料层的厚度沿回填顺序逐层增大。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，复合材料包括nf材料及山皮土，nf材料及山皮土按2:8的体积比均匀拌合。
16.本发明的一种软土路基施工方法相对于现有技术具有以下有益效果：
17.(1)本发明利用管网经过多个周期降排水后，可以较快速的降低地基土体的含水率，即降低了土体的饱和度，为土体被挤密发生压缩固结提供孔隙条件；同时每周期降水后，在土体内夯扩成孔，孔内填入复合吸水粘结性材料，逐层回填逐层夯扩夯实成桩，一方面，在夯扩成孔及夯扩夯实成桩的两个夯扩过程中，地基土径向上受到挤压，迫使土体孔隙内的水进一步向真空管汇聚被排出，发生排水固结，排水挤压效果好；另一方面，填入夯扩孔内的桩体材料具有复合吸水粘结性，桩体材料可以物理性及化学性吸收地基土内的水分，消耗地基土孔隙内的水，进一步促进地基土固结，并使每个桩孔内扩夯实成桩后的单桩承载力较高，从而提高了地基承载力。
18.(2)本发明通过调整夯扩成桩的间距及桩径，可以对地基土施加不同大小的挤压力，可以解决传统的堆载预压堆载荷载受限的问题；同时还可根据地基地层差异针对性的设计桩的桩间距、桩径及桩长，处理后的复合地基不但承载力高，而且可以有效减小工后沉降及差异沉降。
19.(3)本发明的复合材料是以粘性土的山皮土为主要原料，拌合吸水固化类nf材料而成，主原料来源广泛，也可根据条件就地取材，拌合的nf材料为作为辅料，在保证成桩质量的前提下掺入量低，综合造价低。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的施工方法的俯视示意图。
22.图中：10、竖孔；20、桩孔；201、第一孔井；202、第二孔井；2、管筒；21、第一管体；22、第二管体；3、管筒；31、第一泵体；32、第二泵体。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
24.实施例一：
25.如图1所示，本发明的一种软土路基施工方法，包括以下步骤：
26.步骤一，清理场地及平整场地，施工前排尽场地积水，进行表层清理，清除原场地表层杂草、杂树、垃圾，再清淤30cm，局部沟塘区域要适当增大清淤厚度，清表清淤完成后回填20cm砂石垫层，其含泥量不大于10％，整平测量地面高程后开始后续布管施工。
27.布管施工时，根据预设布设方案测放各管筒2的位置，并插竹签撒白灰做好标志。然后，采取长螺旋钻机成孔，从而在场地上开设若干竖孔10，若干竖孔10沿行与列两个相垂直的水平方向呈矩阵均匀布设，成孔后及时在竖孔10内设置抽真空排水的管筒2，并在管筒2与竖孔10孔壁间填充黄砂作为滤料，最后将若干管筒2同时与真空泵3连接。
28.步骤二，在真空泵3安装后，对真空泵3本身、管筒2以及管网接头作一次全面细致的检查，合格后进行试抽水，直到真空泵3排出的水由混变清，达到正常出水量才符合施工要求。试抽水满足要求后即进入第一周期排水，启动真空泵同时对若干管筒2进行抽真空排水。管网系统真空度不大于-0.08mpa。
29.通常会来说，还会按区设置地下水监测管，每10000m2设置不少于3个地下水监测管，观测并记录地下水降深情况，根据降水情况调整降水周期；还需要按区设置孔隙水压力监测计，每10000m2设置不少于3组孔隙水压力监测计，每组包含3个孔隙水压力监测计，从地面往下按3m、4m、5m深度埋设，监测并记录土体孔隙水水压力变化情况，以及每轮夯扩挤密桩施工后土体超孔隙水水压力消散情况，根据孔隙水水压力消散情况调整每轮夯扩挤密桩施工开始时间。
30.步骤三，第一周期降水满足要求并完成抽真空排水后，可以开始进行第一轮夯扩挤密桩施工。在场地上均匀布设桩点，即根据夯扩挤密桩布设方案测放各桩点位置，并插竹签撒白灰做好标志，具体来说是相邻两列竖孔10之间设置至少一列桩点，然后对每个桩点依次进行冲扩成桩孔20，夯扩挤密桩采用柴油锤冲扩成孔，成孔直径不小于600mm，成孔深度不小于10m；成孔后再向桩孔20内分层回填具有吸水粘结性能的复合材料，桩孔20内每层回填的复合材料层的厚度不大于2m，孔内夯实夯锤直径550mm，锤重3t，每层夯击次数4-6
击，夯扩密实后方可填料，每填充一层复合材料后对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔20，边夯边填，直至夯至地面，从而完成对单桩施工，夯扩成桩直径不小于900mm，桩体夯实系数大于0.94。另外需要说明的是，桩孔20内每层回填的复合材料层的厚度是根据地基情况确定的，在某些情况下，桩孔20内每层回填的复合材料层的厚度可以随着回填的顺序逐层增大，从而逐渐提高挤扩桩孔20的效果。
31.另外还需要说明的是，在本实施例中，桩孔20是通过夯机夯扩成孔，但对于不同路基情况进行实施时，可以夯扩挤密、静压挤密、亦或螺旋挤密等，凡是以实现挤密为目的，在挤密实现形式上做出的变化都应落入本专利的保护范围。
32.其中，复合材料包括nf材料及山皮土，nf材料及山皮土按2:8的体积比均匀拌合，混合物28天无侧限抗压强度不小于1.2mpa，拌和时可以根据山皮土含水率情况适当加水增湿，以达到最优含水率。nf材料是一种具有吸水粘结能力的新型材料，为高分子有机物，由于本案并不涉及对于nf材料的改进，因此并未详细说明nf材料的配方。山皮土则是常见的粘性土，可以就地取材，因此施工成本极低。同时，形成挤密桩的填料多种多样，针对于不同的路基情况，可以使用水泥土，也可以使用石灰土，亦可以使用砂石、碎石等散体材料，凡是以形成挤密桩为目的，在桩体填料上做出的变化都应落入本专利的保护范围。另外，尽管在本案中复合材料是由nf材料及山皮土按照一定的比例拌合而成，但根据不同的路基情况，二者的配比可以根据情况进行调整，可以是3：7，或者2：8，亦或者其他比例，在桩体填料的配比上做出的变化都应落入本专利的保护范围。
33.在实际施工中，会将施工场地分成若干个分区，施工时以单个分区为单位，以上述步骤开展流水作业，从而内能够大幅提高施工效率，同时也不会相互影响施工效果。
34.另外，一般在施工后，会对施工情况进行工后检测，检测可采用平板载荷试验、静力触探、钻孔取样及钻芯取样进行土工试验的方法。
35.具体来说，平板载荷检测中，最大加载量不应小于设计要求的承载力特征值的2倍。检测点数量按每个分区不小于3个点；静力触探中，每个分区随机选取不少于3个点进行静力触探检测，检测深度12m，测出工后贯入阻力ps值随深度的变化，以评价地基处理的影响深度及强度增强情况；钻孔取样中，每个分区随机选取不少于3个点进行钻孔取样土工试验检验，检测深度12m，检测地基处理后的土体物理力学性质参数指标，以评价地基处理效果，并复核工后沉降；钻芯取样中，每个分区随机选取不少于6根桩进行钻芯取样检验，检测深度10m，每桩取2组芯样，检测夯扩挤密桩的桩长、桩身材料强度及桩身完整性。
36.通常采用本发明的方法施工后，进行了平板载荷及静力触探检测，检测结果显示桩间土也得到了明显的挤密加固，处理后的地基承载力明显提高，满足大于150kpa的设计要求，经过复核，工后沉降也小于30cm。因此，采用本施工方法不仅在技术上可行，而且与传统的工法比较，工期短，造价低，综合优势明显。
37.实施例二：
38.在实施例一的基础上，为了取得更充分的排水效果，在步骤一中，管筒2包括第一管体21及第二管体22，真空泵3包括第一泵体31及第二泵体32。
39.其中，第一管体21及第二管体22交替布设，若干第一管体21同时与第一泵体31连接，若干第二管体22同时与第二泵体32连接。
40.在步骤一中，每间隔一列的竖孔10列中同时设置第一管体21及第二管体22；每列
设置有第二管体22的竖孔10列中，相邻两个第二管体22之间设置两个第一管体21，采用上述两套管网同时进行降排水，能够最大程度的提高降排水效果。
41.一般会来说，第二管体22为真空套管结构，其外管处的钻孔孔径300mm，钻孔深度为12m，第一管体21处的钻孔孔径100mm，钻孔深度为6～8m，深浅交替，第一管体21及第二管体22完成后，沿工区边线布置两个水平管，通过三通接头将第一管体21及第二管体22分别与不同的水平管连接，水平管再分别与两个真空泵3连接形成管网，通过真空泵3抽真空排出地基土体中的水。
42.具体来说，第一管体21的外管为管径φ160mmpe管，单管长12米，相邻第一管体21的间距12m*8m，正方形布置；外管沿管底以上5m范围布置梅花型透水孔，孔径1cm，孔间距10cm*10cm，管底及透水段用100目尼龙滤网包裹；第一管体21的内管为管径φ32mmpvc管，单管11.8m，插在真空大套管外管内，管底开口，并用100目尼龙滤网包裹。
43.第二管体22可以采用6至8m深浅管交替布置，间距4m，排距4m，局部视地层情况适当调整加密；第二管体22为32mmpvc管，沿管底以上3m范围布置梅花型透水孔，孔径0.5cm，孔间距5cm*5cm，管底及透水段用100目尼龙滤网包裹。
44.水平管为管径φ50mmpvc管，根据真空大套管及真空管排距线性布置。
45.实施例三：
46.在实施例一的基础上，为了提高对地基的加强效果，还包括步骤四及步骤五。
47.其中，在步骤三中，相邻两列竖孔10之间对称设置两列桩点，并对沿行与列两个方向每间隔一个的桩点依次进行冲扩成第一孔井201，然后向第一孔井201内分层回填复合材料层并对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔20之后，进行步骤四。
48.步骤四中，在步骤三的第一轮夯扩挤密桩施工完成后，启动真空泵同时对若干管筒2进入第二周期的降水，降水过程中要加强对管网的检查和维护，确保管网的真空度，同时要做好地下水位及孔隙水压力的监测，根据地下水位降幅及孔隙水水压力消散情况调整第二周期的排水时长，合理开展第二轮夯扩挤密桩施工。
49.完成抽真空排水后，对步骤三中剩余的桩点依次进行冲扩成第二孔井202，即第二轮夯扩挤密桩与第一轮夯扩挤密桩呈正方形布置，两轮夯扩挤密桩施工后各桩间距为2m，然后向第二孔井202内分层回填复合材料层并对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔20。
50.步骤五，在完成步骤四中的第二轮挤扩桩孔20后，启动真空泵3同时对若干管筒2进行第三轮抽真空排水，降水过程中要加强对管网的检查和维护，确保管网的真空度，同时要做好地下水位及孔隙水压力的监测，根据地下水位降幅及孔隙水水压力消散情况调整第三周期的排水时长；完成抽真空排水后，拆除各管筒2，并平整碾压场地。
51.一般来说，第一轮夯扩挤密桩间距2m*4m，第二轮夯扩挤密桩间距2m*4m，并与第一轮夯扩挤密桩呈正方形布置。考虑到施工范围内的地层差异，具体施工时结合工程地质断面图作对应调整，针对局部软弱土层较厚的区域，可调整夯扩挤密桩间距或桩长，确保地基处理效果。
52.另外，第一周期排水6至8天，待场地地下水位降至地面以下3.0m后进行第一轮夯扩挤密桩施工。第二周期排水5至7天，待场地地下水位降至地面以下5.0m，且第一轮夯扩挤
密桩施工产生的超孔隙水压力消散80％以上后进行第二轮夯扩挤密桩施工。第三周期排水2至3天，且第二轮夯扩挤密桩施工产生的超孔隙水压力消散80％以上后，拆除场地上的管网，拔除真空大套管及真空管。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种软土路基施工方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，清理场地及平整场地，在场地上开设若干竖孔(10)，若干竖孔(10)沿行与列两个相垂直的水平方向呈矩阵均匀布设，在竖孔(10)内设置抽真空排水的管筒(2)，将若干管筒(2)同时与真空泵(3)连接；步骤二，启动真空泵(3)同时对若干管筒(2)进行抽真空排水；步骤三，完成抽真空排水后，在场地上均匀布设桩点，相邻两列竖孔(10)之间设置至少一列桩点，然后对每个桩点依次进行钻扩或者冲扩成桩孔(20)，再向桩孔(20)内分层回填具有吸水粘结性能的复合材料，每填充一层复合材料后对复合材料层进行挤压，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔(20)，完成对软土路基施工。2.根据权利要求1所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：在步骤一中，管筒(2)包括第一管体(21)及第二管体(22)，真空泵(3)包括第一泵体(31)及第二泵体(32)，所述第一管体(21)及第二管体(22)交替布设，若干第一管体(21)同时与第一泵体(31)连接，若干第二管体(22)同时与第二泵体(32)连接。3.根据权利要求2所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：在步骤一中，每间隔一列的竖孔(10)列中同时设置第一管体(21)及第二管体(22)；每列设置有第二管体(22)的竖孔(10)列中，相邻两个第二管体(22)之间设置两个第一管体(21)。4.根据权利要求2所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：第二管体(22)埋设在土体内的长度大于第一管体(21)埋设在土体内的长度，第二管体(22)的管径不小于第一管体(21)的管径。5.根据权利要求1所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：还包括步骤四；在步骤三中，相邻两列竖孔(10)之间对称设置两列桩点，并对沿行与列两个方向每间隔一个的桩点依次进行冲扩成第一孔井(201)，然后向第一孔井(201)内分层回填复合材料层并对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔(20)之后，进行步骤四；步骤四，启动真空泵(3)同时对若干管筒(2)进行第二轮抽真空排水，完成抽真空排水后，对步骤三中剩余的桩点依次进行冲扩成第二孔井(202)，然后向第二孔井(202)内分层回填复合材料层并对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔(20)，完成对软土路基施工。6.根据权利要求5所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：还包括步骤五，在完成步骤四中的挤扩桩孔(20)后，启动真空泵(3)同时对若干管筒(2)进行第三轮抽真空排水，完成抽真空排水后，拆除各管筒(2)，并平整碾压场地。7.根据权利要求5所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：任意相邻的第一孔井(201)与第二孔井(202)之间的间距相同。8.根据权利要求1所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：桩孔(20)内每层回填的复合材料层的厚度沿回填顺序逐层增大。9.根据权利要求1所述的一种软土路基施工方法，其特征在于：复合材料包括nf材料及山皮土，nf材料及山皮土按2:8的体积比均匀拌合。

技术总结

本发明提出了一种软土路基施工方法，包括以下步骤，在场地上开设若干竖孔，在竖孔内设置抽真空排水的管筒，将若干管筒同时与连接；启动真空泵同时对若干管筒进行抽真空排水；在场地上均匀布设桩点，相邻两列竖孔之间设置至少一列桩点，然后对每个桩点依次进行冲扩成桩孔，再向桩孔内分层回填具有吸水粘结性能的复合材料，每填充一层复合材料后对复合材料层进行夯实，使复合材料层形成致密体并通过挤压土体来挤扩桩孔；利用管网经降排水可以降低地基土体含水率，对桩孔内的填料逐层回填逐层夯扩夯实成桩，迫使土体孔隙内的水向真空管汇聚被排出，且填料吸收地基土内的水分以消耗地基土孔隙内的水，使每个桩孔内扩夯实成桩后的单桩承载力较高。承载力较高。承载力较高。