一種新型局部深層增壓式真空預(yù)壓處理軟土地基的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]此發(fā)明屬于軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體是涉及一種局部深層增壓式真空預(yù)壓處理軟土地基的方法，其主要適用于軟土地基的排水加固處理。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的沿江沿海地區(qū)分布著大量的軟土以及淤泥質(zhì)土，如何對(duì)軟土地基進(jìn)行處理使之滿足工程建設(shè)的需要，一直以來(lái)都是一個(gè)技術(shù)難題。尤其是在沿海地區(qū)，如何對(duì)深厚海相土的處理，已成為交通、港口以及城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]在軟土地基處理中常用的一般有排水固結(jié)法、換填法、強(qiáng)夯法、注漿法、水泥土攪拌法、堆載預(yù)壓法、土工聚合物以及托換技術(shù)等。
[0004]我國(guó)自上世紀(jì)八十年代開(kāi)始引進(jìn)并研宄真空預(yù)壓法在處理軟土地基中的應(yīng)用，通過(guò)不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，先后產(chǎn)生了無(wú)砂墊層真空預(yù)壓技術(shù)，直排式真空預(yù)壓技術(shù)、增壓式真空預(yù)壓技術(shù)、長(zhǎng)短板聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)、電滲聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)、堆載聯(lián)合真空預(yù)壓技術(shù)等，并都在實(shí)際工程中取得較好的加固效果。目前真空預(yù)壓法在處理軟土地基中已經(jīng)得到了廣泛的使用。
[0005]真空預(yù)壓處理軟土地基的實(shí)質(zhì)是一個(gè)排水固結(jié)的過(guò)程。其排水過(guò)程主要由兩部分組成:一部分是由于抽真空的作用使膜下真空度迅速增加，即氣壓迅速變小，這樣就在密封膜的內(nèi)外形成了一個(gè)氣壓差，這個(gè)氣壓差在密封膜的表面豎直作用于土體，相當(dāng)于堆載的作用，這樣土體中的孔隙水會(huì)在豎向荷載的作用下發(fā)生滲流以達(dá)到排水固結(jié)的效果；另一部分就是由于真空度沿豎向排水板的傳遞使豎向排水板和周圍的土體形成一個(gè)氣壓差，即真空吸力。這樣，豎向排水板周圍土體中的孔隙水就會(huì)在真空吸力的作用下被吸至豎向排水板處而排出。所以，真空預(yù)壓法排水的實(shí)質(zhì)是在真空吸力作用下的滲流過(guò)程，即排水板與周圍土體的氣壓差越大，滲流也就越快。現(xiàn)有的真空預(yù)壓技術(shù)通常將豎向排水板同作為橫向排水體系的波紋濾管綁扎連接而組成排水體系，這樣在抽真空的過(guò)程中，由于綁扎處以及波紋濾管的非密封性，膜下真空度迅速增長(zhǎng)，有利于表層土體的加固，但會(huì)導(dǎo)致真空度向豎向排水板處的傳遞有一定的衰減，加之真空度在排水板處傳遞的沿程損失，使插入土體較深處的排水板獲得的真空度較小，這樣在深層排水板和其周圍的土體中形成的真空吸力也就較少，使深層土體得不到有效的加固。
[0006]當(dāng)針對(duì)增壓以提高土體中的真空吸力時(shí)，現(xiàn)有的增壓技術(shù)是將增壓濾管與不透氣的密封管相連接插入土體，增壓濾管的頂端埋入土體一定深度，下端略短于豎向排水板的深度，通過(guò)向增壓濾管中充氣以達(dá)到增壓的目的。在增壓的過(guò)程中沿增壓濾管向下傳遞的過(guò)程中會(huì)逐漸向土體中擴(kuò)散，這樣導(dǎo)致傳入深層的氣壓低于上層的，即增壓濾管與豎向排水板之間形成的真空吸力會(huì)沿深度的增加而逐漸的衰減。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研宄，導(dǎo)致增壓效果僅局限于增壓濾管的有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)，對(duì)增壓管長(zhǎng)度范圍外的土體影響較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的主要是克服上述缺陷，實(shí)現(xiàn)深層增壓真空預(yù)壓處理軟土地基的方法。達(dá)到增加淺層土體與深層土體間的真空吸力并實(shí)現(xiàn)將增壓氣流由深層向淺層的流動(dòng)，以帶動(dòng)土中的孔隙水向淺層土體以及豎向排水板的滲流來(lái)達(dá)到深層土體的加固目的。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案:本方法涉及一種新型局部深層增壓式真空預(yù)壓法，排水體系采用專利CN 102733371 A中提到的真空預(yù)壓法，豎向增壓管采用密封的鋼絲軟管或PVC塑料管，底部接一個(gè)錐形噴氣頭，錐形噴氣頭的底面密封，側(cè)面透氣，以達(dá)到深層增壓的效果。
[0009]本方案的實(shí)施步驟包括以下內(nèi)容:在需要處理的軟土地基上鋪設(shè)第一層編織布；打設(shè)豎向排水板和豎向增壓管；鋪設(shè)水平排水體系以及水平增壓體系；鋪設(shè)二層編織布；鋪設(shè)一層土工布；鋪設(shè)一層密封膜；連接抽真空設(shè)備和增壓設(shè)備。
其中，所述真空系統(tǒng)包括橫向排水主管，橫向排水支管以及豎向排水板通過(guò)手型接頭相連接，由主管接入抽真空設(shè)備。
其中，所述局部深層增壓系統(tǒng)，在深層增壓施工中，將不透氣的密封管與噴氣頭通過(guò)雙通管接頭連接后插入土體，再與水平增壓管系通過(guò)三通接頭相連接，最后由主管接入增壓設(shè)備以實(shí)現(xiàn)向深層土體增壓的目的。
其中，所述局部深層增壓系統(tǒng)，噴氣頭做成圓錐體，圓錐體的上表面與豎向密封輸氣管相連接，底面為密封面，側(cè)面為噴氣面。這樣可以使氣壓從垂直于側(cè)面方向斜向上噴出，以達(dá)到迅速向深層土體增壓的目的。
其中，真空系統(tǒng)的豎向排水板應(yīng)正方形布置，在正方形的中心處布設(shè)深層增壓管，即增壓管在由豎向排水板組成的正方形網(wǎng)格的中心處間隔布置。
其中，當(dāng)其用于吹填土處理時(shí)應(yīng)先進(jìn)行真空預(yù)壓，待土體失去流動(dòng)性之后再開(kāi)始增壓。 其中，當(dāng)其用于處理軟土地基時(shí)，可在土體中的真空度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)開(kāi)始增壓。
其中，當(dāng)需要改變深層土體的滲透性時(shí)，控制增壓設(shè)備處的閥門，根據(jù)增壓表的讀數(shù)適時(shí)地開(kāi)閥增壓，充入土體中的氣體會(huì)在增壓噴頭和其外圍土體間形成氣壓差，從而產(chǎn)生對(duì)土顆粒向氣壓較小處移動(dòng)的作用力，推動(dòng)土顆粒的移動(dòng)。由于土顆粒移動(dòng)的不均勻性會(huì)在深層土體中產(chǎn)生許多微小的孔洞，進(jìn)而增大深層土體的滲透性，促使孔隙水的迅速流動(dòng)。
其中，真空系統(tǒng)的豎向排水板間距0.6-2.0m，增壓系統(tǒng)的豎向輸氣系統(tǒng)的埋置深度等于豎向排水板的插入深度或低于豎向排水板20-50cm，增壓壓力介于10-50kpa，間隔增壓。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1——本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0011]圖2—一本發(fā)明的橫向排水體系和橫向增壓體系示意圖
[0012]圖3——本發(fā)明的豎向增壓體系構(gòu)造示意圖
[0013]圖4——本發(fā)明的豎向排水板和豎向增壓體系布置示意圖
[0014]圖中:1、抽真空設(shè)備，2、增壓設(shè)備，3、密封體系，4、橫向排水支管，5、密封的手型接頭，6、編織布，7、豎向排水板，8、豎向輸氣管，9、噴氣頭，10、橫向增壓支管，11、橫向排水主管，12、橫向增壓主管。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在具體實(shí)施時(shí)，在需要處理的軟土地基上鋪設(shè)一層編織布，之后再打設(shè)豎向排水板和豎向增壓體系。把豎向排水板和橫向的排水支管相連接，豎向輸氣管和橫向增壓支管相連接，將橫向排水支管和橫向排水主管相連接，橫向增壓支管和橫向增壓主管相連接，鋪設(shè)密封系統(tǒng)，將橫向排水主管和抽真空設(shè)備連接，橫向增壓主管和增壓設(shè)備連接。
[0016]當(dāng)采用本發(fā)明用于處理吹填土?xí)r，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行真空預(yù)壓處理，待土體失去流動(dòng)性后或流動(dòng)性較弱時(shí)開(kāi)始增壓，在加壓時(shí)應(yīng)根據(jù)增壓速率的大小控制加壓時(shí)間，當(dāng)增入壓力大于4kg/cm2時(shí)，可以每24小時(shí)增壓15分鐘，當(dāng)增入壓力在1.5kg/cm2?2.5kg/cm2時(shí)，可以每24小時(shí)增壓2小時(shí)。
[0017]當(dāng)采用本發(fā)明處理一般的軟土地基(即土體的流動(dòng)性較弱)時(shí)，可在土體中的真空度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)開(kāi)始增壓，具體增壓時(shí)間和上述相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型局部深層增壓式真空預(yù)壓處理軟土地基的方法，其特征在于:在需要處理的軟土地基上鋪設(shè)第一層編織布；打設(shè)豎向排水板和豎向增壓管；鋪設(shè)水平排水體系以及水平增壓體系；鋪設(shè)二層編織布；鋪設(shè)一層土工布；鋪設(shè)一層密封膜；連接抽真空系統(tǒng)設(shè)備和增壓系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述真空系統(tǒng)包括橫向排水主管，橫向排水支管以及豎向排水板通過(guò)手型接頭相連接，由主管接入抽真空設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述局部深層增壓系統(tǒng)，在深層增壓施工中，將不透氣的密封管與噴氣頭通過(guò)雙通管接頭連接后插入土體，再與水平增壓管系通過(guò)三通接頭相連接，最后由主管接入增壓設(shè)備以實(shí)現(xiàn)向深層土體增壓的目的。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述局部深層增壓系統(tǒng)，噴氣頭做成圓錐體，圓錐體的上表面與豎向密封輸氣管相連接，底面為密封面，側(cè)面為噴氣面。這樣可以使氣壓從垂直于側(cè)面方向斜向上噴出，以達(dá)到迅速向深層土體增壓的目的。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:真空系統(tǒng)的豎向排水板應(yīng)正方形布置，在正方形的中心處布設(shè)深層增壓管，即增壓管在由豎向排水板組成的正方形網(wǎng)格的中心處間隔布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:當(dāng)其用于吹填土處理時(shí)應(yīng)先進(jìn)行真空預(yù)壓，待土體失去流動(dòng)性之后再開(kāi)始增壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:當(dāng)其用于處理軟土地基時(shí)，可在土體中的真空度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)開(kāi)始增壓。
8.如權(quán)利I所述的方法，其特征在于:當(dāng)需要改變深層土體的滲透性時(shí)，控制增壓設(shè)備處的閥門，根據(jù)增壓表的讀數(shù)適時(shí)地開(kāi)閥增壓，充入土體中的氣體會(huì)在增壓噴頭和其外圍土體間形成氣壓差，從而產(chǎn)生對(duì)土顆粒向氣壓較小處移動(dòng)的作用力，推動(dòng)土顆粒的移動(dòng)。由于土顆粒移動(dòng)的不均勻性會(huì)在深層土體中產(chǎn)生許多微小的孔洞，進(jìn)而增大深層土體的滲透性，促使孔隙水的迅速流動(dòng)。
9.如權(quán)利I所述的方法，其特征在于:真空系統(tǒng)的豎向排水板間距0.6-2.0m，增壓系統(tǒng)的豎向輸氣系統(tǒng)的埋置深度等于豎向排水板的插入深度或低于豎向排水板20-50cm，增壓壓力介于10-50kpa，間隔增壓。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型局部深層增壓式真空預(yù)壓處理軟土地基的方法，該技術(shù)包括以下內(nèi)容：豎向排水體系、橫向排水體系、抽真空設(shè)備、增壓體系、增壓設(shè)備以及密封體系，豎向排水板采用新型防淤堵排水板，打設(shè)豎向排水板時(shí)分兩部分打入，一部分打入土體之中，一部分露出土體表面。利用此技術(shù)可以使深層土體獲得較高的氣壓，并使之與上層土體以及豎向排水板處能夠形成較大的壓力差，促使深層土體中的自由水能夠快速的向上層土體以及排水板處流動(dòng)，另外，從噴氣頭出來(lái)的氣流的流向斜向上指向排水板處，因此能夠加速深層土體中的孔隙水向排水板處的滲流，從而使深層土體得到較好的加固效果。
【IPC分類】E02D3-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104631428
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510002764
【發(fā)明人】蔡袁強(qiáng), 王軍, 衛(wèi)會(huì)星, 王鵬, 符洪濤, 金亞偉, 丁光亞, 胡秀青, 谷川 , 郭林
【申請(qǐng)人】王軍
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日