围堰回填加固地基及施工方法

技术领域

本发明属于围堰加固技术领域，更具体地说，是涉及一种围堰回填加固地基及用于制作上述围堰回填加固地基的施工方法。

背景技术

随着国家对土地资源需求的不断增长，围海造地项目越来越多。由于海边的地基为软土，所以需要设置围堰结构进行降水后，才能进行地基的加固。围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施修建的临时性围护结构。

在施工中，近海地区需要从水中施工转化为陆地施工，钢板桩围堰以其施工速度快、拆装方便、可重复使用等优点被日益广泛应用。

但是，现有的施工过程中，仅通过围堰进行区域的分界很难达到有效的降水作用，所以目前通过围堰和回填结合的方式难以对近海区域的地基进行有效加固，难以保证施工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种围堰回填加固地基及施工方法，以解决现有技术中存在的近海区域降水作用不明显，回填效果差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种围堰回填加固地基，包括钢板桩，砾石集水层、导水管、若干个排水板以及管桩：钢板桩下部延伸至软土地基中以形成围堰；砾石集水层设置于围堰内，且位于软土地基的上部；导水管设置于砾石集水层的底部，用于向围堰外导送泥水，导水管连接有抽水设备；排水板沿上下方向分布于围堰内，且连接有真空抽提设备，用于抽取围堰内的泥水；管桩埋设于软土地基的底部，且位于围堰内。

作为本申请另一实施例，所述排水板在所述软土地基上设有若干排，相邻两排排水板之间设有排水支管，所述排水支管通过排水总管与所述真空抽提设备相连。

作为本申请另一实施例，导水管在围堰的周向上设有至少四个，四个导水管分别贯穿钢板桩设置，且与钢板桩之间通过密封胶密封。

作为本申请另一实施例，围堰回填加固地基还包括铺装于砾石集水层上的回填土层以及设置于回填土层上的混凝土层，混凝土层内设有钢筋网架。

作为本申请另一实施例，管桩为钢管桩，管桩向上延伸至凸出于砾石集水层，钢筋网架与管桩的上端相连。

本发明还提供了一种围堰回填加固地基的施工方法，包括以下步骤：

打设管桩至软土地基内以形成围堰；

铺设导水管至软土地基的外缘处，导水管贯穿钢板桩；

铺设砾石集水层至软土地基上以使泥水流至导水管内，并经抽水设备排至围堰外部；

打设排水板至软土地基内，并连接排水板的上口至真空抽提设备上；

开启真空抽提设备，真空抽吸软土地基内的泥水。

作为本申请另一实施例，在铺设砾石集水层至软土地基上前，下压软土地基的外沿使软土地基自中心至外周向下倾斜；导水管的倾斜角度与软土地基的倾斜角度一致。

作为本申请另一实施例，在开启真空抽提设备，真空抽吸软土地基内的泥水后，铺设回填土层至砾石集水层上。

作为本申请另一实施例，回填土层包括碎石土层和灰土层，碎石土层设置于砾石集水层上，且碎石土层的厚度小于砾石集水层的厚度；灰土层设置于碎石土层上，且灰土层的厚度大于碎石土层的厚度。

作为本申请另一实施例，在铺设回填土层至砾石集水层上后，铺设钢筋网架至回填土层上，并浇筑混凝土至钢筋网架上形成混凝土层。

本发明提供的围堰回填加固地基的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的围堰回填加固地基，利用钢板桩形成封闭的围堰，在软土地基的底层设置管桩，增强了软土地基的底部支撑强度，砾石集水层铺设在软土地基的表层，具有良好的集水作用，借助贯穿围堰设置的导水管将泥水导送至围堰的外部，再利用排水板和真空抽提设备的共同作用，实现软土地基内部水分的真空抽提，最大限度地降低软土地基的含水率，提高地基的受力稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的围堰回填加固地基施工过程中的俯视结构示意图；

图2为图1提供的围堰回填加固地基施工过程中的主视剖视结构示意图；

图3为图2提供的围堰回填加固地基加固完成后的主视剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、围堰；11、钢板桩；2、砾石集水层；3、导水管；31、抽水设备；4、排水板；41、真空抽提设备；42、排水总管；43、排水支管；5、回填土层；51、碎石土层；52、灰土层；6、混凝土层；61、钢筋网架；7、软土地基；71、管桩。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的围堰回填加固地基及施工方法进行说明。围堰回填加固地基，包括钢板桩11，砾石集水层2、导水管3、若干个排水板4以及管桩71：钢板桩11向下延伸入软土地基7中并形成围堰1；砾石集水层2设置于围堰1内，且位于软土地基7的上部；导水管3设置于砾石集水层2的底部，用于向围堰1外导送泥水，导水管3连接有抽水设备31；排水板4沿上下方向分布于围堰1内，且连接有真空抽提设备41，用于抽取围堰1内的泥水；管桩71埋设于软土地基7的底部，且位于围堰1内。

本发明提供的一种围堰回填加固地基，与现有技术相比，本发明提供的围堰回填加固地基，利用钢板桩11形成封闭的围堰1，在软土地基7的底层设置管桩71，增强了软土地基7的底部支撑强度，砾石集水层2铺设在软土地基7的表层，具有良好的集水作用，借助贯穿围堰1设置的导水管3将泥水导送至围堰1的外部，再利用排水板4和真空抽提设备41的共同作用，实现软土地基7内部水分的真空抽提，最大限度地降低软土地基7的含水率，提高地基的受力稳定性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，排水板4在软土地基7上设有若干排，相邻两排排水板4之间设有排水支管43，排水支管43通过排水总管42与真空抽提设备41相连。

本实施例中，排水板4为平行设置的若干排，排水板4自上而下向软土地基7的底部延伸，排水板4的外周壁上设有若干个排水孔，在真空抽提设备41的抽提作用下，软土地基7内部的水分被快速地吸入排水板4内，并沿排水板4向上流动直至汇集在排水总管42内，以排至围堰1的外部，形成对软土地基7内水分的收集和排出，有效的降低了软土地集的含水率。

相邻两排排水板4之间设置有水平延伸的排水支管43，两排排水板4分别对称分布于排水支管43的两侧，能够将两侧的多个排水板4中的水进行初步汇集，然后多个排水支管43再汇集进入排水总管42中，便于排水板4在围堰1内均匀布设，减少了真空抽提设备41的设置，提高了真空抽提设备41的使用效率。

进一步的，还可以根据围堰1的大小对应设置两个、三个或多个真空抽提设备41，每个真空抽提设备41的进口端连接一个排水总管42，一个排水总管42的进口端连接多个排水支管43，以实现对多个排水板4内水分的有效汇集，增大了降水速度，提高了施工效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，导水管3在围堰1的周向上设有至少四个，四个导水管3分别贯穿钢板桩11设置，且与钢板桩11之间通过密封胶密封。

本实施例中，在软土地基7的上面设置了砾石集水层2，砾石集水层2中的砾石具有较大的颗粒外径，砾石的外径多为30mm-50mm，相邻的砾石之间具有较大缝隙，泥水具有良好的通过性。将砾石集水层2铺设在软土地基7上，在砾石集水层2的重力作用下，软土地基7内的水分被挤出至软土地基7的表层，并进入砾石集水层2内的间隙中，导水管3设置在砾石集水层2的边缘处，具有向外下方倾斜的角度，结合抽水设备31的抽吸作用将水快速的导送至围堰1的外部。

进一步的，还可以下压砾石集水层2，使得砾石集水层2中的水分能够更顺畅的径导水管3流出。

导水管3穿过钢板桩11向外导送泥水，导水管3的外周与钢板桩11上供导水管3穿过的孔壁之间还设有密封胶，避免外部的泥水流入围堰1内。导水管3将围堰1内部软土地基7表层的泥水快速的向外导送，降低了水位高度，同时还有助于后续真空抽提操作的顺利进行，降低了真空抽提所需的能量消耗，提高了软土地基7的固化效率，进而提高了施工效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，围堰回填加固地基还包括铺装于砾石集水层2上的回填土层5以及设置于回填土层5上的混凝土层6，混凝土层6内设有钢筋网架61。

本实施例中，利用砾石集水层2、导水管3和抽水设备31的综合作用，将泥水向围堰1的外部导送。另外，还通过真空抽提设备41和排水板4，将软土地基7深处的水分向上抽提，降低了软土地基7表层及中底部的整体含水量。

在此基础上，在砾石集水层2的上方设置了灰土层52和混凝土层6。灰土层52采用3:7灰土，具有良好的防渗水效果。灰土层52采用分层回填并夯实的方式回填，每层回填厚度为150-200mm，然后进行逐层夯实，以保证压实效果，提高软土地基7承载的可靠性。

混凝土层6内设有钢筋网架61，钢筋网架61提高了混凝土层6的整体强度，结合混凝土层6的设置，有效的保证了软土地基7表面的整体强度，便于为后续施工提供可靠的基础。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，管桩71为钢管桩71，管桩71向上延伸至凸出于砾石集水层2，钢筋网架61与管桩71的上端相连。

本实施例中，打入软土地基7底部的管桩71能够为软土地基7提供良好的基础支撑效果。在铺设完灰土层52后，浇筑混凝土层6前，先铺设钢筋网架61到灰土层52上，并将钢筋网架61和管桩71之间相连接，实现了软土地基7的底部与上部构件之间的可靠连接，增强了混凝土层6与软土地基7之间的结合效果，增大了软土地基7抵抗变形的能力，对上方构件具有良好的承托效果。

进一步的，管桩71采用钢管桩71，一方面钢管桩71加工方便，另一方面，钢管桩71的内部腔体内充满软土，使得钢管桩71与软土之间形成有效结合，便于提高整个软土地基7的支撑强度。在上述二者结合的基础上，再将钢筋网架61与钢管桩71相连，可以提高上部混凝土层6与软土地基7之间的结合强度，提高软土地基7的整体承载能力。

本发明还提供了一种围堰回填加固地基的施工方法，包括以下步骤：

打设管桩71至软土地基7内以形成围堰1；

压低软土地基7的外缘，并铺设导水管3至软土地基7的外缘处，导水管3贯穿钢板桩11，下压砾石集水层2以使泥水经导水管3排至围堰1外部；

铺设砾石集水层2至软土地基7上以使泥水流至导水管3内，并经抽水设备31排至围堰1外部；

打设排水板4至软土地基7内，并连接排水板4的上口至真空抽提设备41上；

开启真空抽提设备41，真空抽吸软土地基7内的泥水。

本实施例中，先将钢板桩11打入所需加固的软土地基7的外周，使钢板桩11在待加固地基的外周形成一个封闭的围堰1，将围堰1内外不同位置的软土地基7分隔开，便于后续针对性的对围堰1内部的软土地基7进行对应的降水加固操作。

然后，铺设砾石集水层2至软土地基7上，受到砾石集水层2的压力作用软土地基7内部的水分被挤出至软土地基7上方，并进入砾石集水层2的间隙中，此时达到降水条件。设置在砾石集水层2外周位置的多个导水管3可以将上述水分进行导送，在抽水设备31的抽吸作用下，泥水被大量的抽吸至围堰1的外部，使得软土地基7内的泥水含量得到有效降低，便于后续进一步进行真空抽提处理。

接着，利用插板机打设排水板4至软土地基7内，并连接排水板4的上口至真空抽提设备41上。排水板4为塑料材质构件，排水板4在水平面上呈矩阵排布，且相邻两个排水板4之间的间距为0.8-1.2米，排水板4露出砾石集水层2的长度为0.5-0.7米。排水板4的布设数量能够保证排水板4对周围软土地基7覆盖的全面性。排水板4的上端露出砾石集水层2一定长度，用于与排水支管43的连接。

优选的，排水板4的上端通过蝶形接头与排水支管43相连，相邻两排排水板4连接至同一排水支管43上。多个排水支管43汇总至一个排水总管42上，并与真空抽提设备41相连，便于对软土地基7进行抽真空处理，在保证负压作用的同时，便于减少了真空抽提设备41的排布数量，提高了操作效率。

相邻两个排水板4的排布间距为1米，该布设密度能够保证排水板4对周围软土地基7覆盖的全面性。排水板4的上端露出污泥长度0.6米，用于与排水支管43连接。排水板4的上端通过蝶形接头与排水支管43相连。

排水支管43和排水总管42均为柔性螺纹硬塑料管，二者的设计抗压强度大于400kPa。柔性螺纹硬质塑料管具有螺纹伸缩的功能，便于进行拐弯位置的布设，硬性材质能够避免后续抽真空时排水支管43和排水总管42的变瘪、影响排水板4的排水。

为了提高真空抽提效率，可在砾石集水层2上方铺设土工布以及密封膜，便于将软土地基7密封在密封环境中，促进下方软土地基7形成真空环境。

土工布指的是土工织物，具有抗拉强度高，在含水量较高、承载力较低的优点，为后续插板机进行排水板4的插入提供可靠的承托基础。同时，土工布还能对上方的密封膜形成一定程度的保护，避免尖锐物体直接接触密封膜造成密封膜的破损，进而影响真空环境的形成。

土工布采用短丝针刺无纺土工布，规格在100g/㎡-600g/㎡之间，主要原材料是采用涤纶短纤或丙纶短纤，通过针刺法制成。本实施例中，选用规格为200g/㎡的短丝针刺无纺土工布，即可达到承受插板机荷载的作用。

土工布能够避免污泥中的水分向土工布的上层渗透，密封膜为黑色的PVC密封膜，保证真空抽提的稳定性，也可最大限度的避免能量的损耗，提高真空抽提的速度和效率。

完成软土地基7中的降水后，在砾石集水层2的上方设置了灰土层52和混凝土层6。灰土层52采用3:7灰土，具有良好的防渗水效果。灰土层52采用分层回填并夯实的方式进行逐层的回填，每层回填厚度为150-200mm，然后进行逐层夯实，以保证压实效果，提高软土地基7承载的可靠性。

混凝土层6内设有钢筋网架61，钢筋网架61提高了混凝土层6的整体强度，结合混凝土层6的设置，有效的保证了软土地基7表面的整体强度，便于为后续施工提供良好的，可靠的基础。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，在铺设砾石集水层2至软土地基7上前，下压软土地基7的外沿使软土地基7自中心至外周向下倾斜；导水管3的倾斜角度与软土地基7的倾斜角度一致。

本实施例中，软土地基7的表面设置成中间高外边缘低的形式，自围堰1的中心位置至外周外置具有一定的坡度。在铺设砾石集水层2至软土地基7上时，砾石集水层2的底面具有与软土地基7的顶面相同的倾斜角度，该倾斜角度与导水管3的倾斜角度相匹配，便于将软土地基7渗出至上方砾石集水层2内的水有效的向外导送。

在具有自然的倾斜下降角度的前提下，利用抽水设备31对导水管3进行抽吸作用，使围堰1内部的泥水快速的转移至围堰1外部，实现对软土地基7内水分的快速去除，提高了降水效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，在开启真空抽提设备41，真空抽吸软土地基内的泥水后，铺设回填土层5至砾石集水层上。回填土层5包括碎石土层51和灰土层52，碎石土层51设置于砾石集水层2上，且碎石土层51的厚度小于砾石集水层2的厚度；灰土层52设置于碎石土层51上，且灰土层52的厚度大于碎石土层51的厚度，灰土层52为3：7的灰土作回填土。

回填土层5的设置，进一步增强了砾石集水层上方的整体强度，便于为上方构件提供稳定的基础。碎石土层51和灰土层52的结合，便于防止水分向上方渗出，提高地基的稳定性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，在铺设回填土层5至砾石集水层2上后，铺设钢筋网架61至回填土层5上，并浇筑混凝土至钢筋网架61上形成混凝土层6。

本实施例中，在混凝土层6铺设前，在砾石集水层2上铺设回填土层5。回填土层5的底层为碎石土层51，与砾石集水层2进行充分衔接。碎石土层51内的碎石的尺寸小于砾石的尺寸，碎石之间的间隙尺寸小于砾石之间的间隙，可对砾石集水层2内的大缝隙进行有效填充，保证地基稳定性的同时，提高了地基承受荷载的能力。

进一步的，碎石土层51上方的灰土层52采用粒径更小的灰土填充，能够对碎石层之内的间隙进行有效的填充，实现自下而上由大到小粒径的物料的过渡，便于提高软土地基7的稳定性，为后续混凝土层6的浇筑提供良好的支撑力，避免出现受力不稳造成的局部塌陷。

钢筋网架61铺设在回填土层5的表面，铺设好后将钢筋网架61与管桩71的顶端焊接连接，实现整个框架对软土地基7的支撑效果。完成焊接后，浇筑混凝土至钢筋网架61上形成混凝土层6，为上层构件的设置提供了可靠的基础。

本发明提供的围堰回填加固地基的施工方法，适用于围堰回填加固地基，先将钢板桩11打入所需加固的软土地基7的外周，使钢板桩11在待加固地基的外周形成一个封闭的围堰1，将围堰1内外不同位置的软土地基7分隔开，便于后续针对性的对围堰1内部的软土地基7进行对应的降水加固操作。

然后，铺设砾石集水层2至软土地基7上，受到砾石集水层2的压力作用软土地基7内部的水分被挤出至软土地基7上方，并进入砾石集水层2的间隙中，此时达到降水条件。设置在砾石集水层2外周位置的多个导水管3可以将上述水分进行导送，在抽水设备31的抽吸作用下，泥水被大量的抽吸至围堰1的外部，使得软土地基7内的泥水含量得到有效降低，便于后续进一步进行真空抽提处理。

接着，利用插板机打设排水板4至软土地基7内，并连接排水板4的上口至真空抽提设备41上。排水板4为塑料排水板4，排水板4在水平面上呈矩阵排布，且相邻两个排水板4之间的间距为0.8-1.2米，排水板4露出砾石集水层2的长度为0.5-0.7米。排水板4的布设数量I应能够保证排水板4对周围软土地基7覆盖的全面性。排水板4的上端露出砾石集水层2一定长度，用于与排水支管43的连接，便于实现真空降水作用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。