本發(fā)明屬于巖土工程，尤其涉及一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法。

背景技術(shù)：

1、我國東南沿海地區(qū)作為經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)地區(qū)近年來進(jìn)行著大量項目工程建造建設(shè)。這些地區(qū)廣布深厚軟基(高含水率淤泥質(zhì)軟土或吹填土)，部分工程軟土層(待處理層)厚度可達(dá)20m以上，在工程建設(shè)前必須進(jìn)行地基處理。常規(guī)處理深厚軟基的方法為真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓或真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。不論何種方法均需要在土體中打設(shè)額外排水通道——排水板，進(jìn)而對排水板施加負(fù)壓(真空預(yù)壓法)或?qū)ν馏w施加上部堆載正壓(堆載預(yù)壓法)，促使地基孔隙水向排水板滲流聚集并最終排出地表，達(dá)到使地基滲流固結(jié)并提高強(qiáng)度的效果。

2、然而現(xiàn)有方法在處理深厚軟土地基時常面臨處理時間長、處理效果不佳、工后沉降大等問題。究其原因，對于真空預(yù)壓法，所能提供的最大真空負(fù)壓為90kpa左右，考慮真空壓力在排水板內(nèi)沿豎向的衰減為5～10kpa/m，最大有效處理深度為10m左右。對于堆載預(yù)壓法，考慮到深厚軟基土體初始強(qiáng)度較低，因此堆載壓力需要逐級施加，否則地基可能在堆載壓力下出現(xiàn)整體滑移失穩(wěn)。

3、在堆載引起的附加應(yīng)力驅(qū)動下，軟土地基中的孔隙水會向排水板滲流匯集，并最終沿著排水板板芯向上流出地表(排水板板芯內(nèi)水的匯集和流動過程類似于集水井內(nèi)水的匯集和水面上漲過程)。但如前所述，前期堆載壓力小，軟土滲流固結(jié)的驅(qū)動力不足，地基處理效果有限。即使是后期堆載壓力滿載了，附加應(yīng)力也會隨著地基深度出現(xiàn)自然衰減(根據(jù)布西涅斯克解答)，使得排水板深部位置土體的固結(jié)壓力不足，導(dǎo)致固結(jié)效果差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，且受油井氣舉增產(chǎn)的啟發(fā)，本發(fā)明提供一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法，通過氣舉的方式排空堆載預(yù)壓法中排水板內(nèi)存水，短時間內(nèi)清零排水板板芯的靜水壓力，顯著加大板土之間的滲流壓差；同時，可在板周土體內(nèi)形成劈裂裂縫，縮短土體徑向排水距離并提升土體滲透系數(shù)，提升堆載預(yù)壓中土體滲流固結(jié)效率。此外，為保證板底正壓氣體有足夠的壓力或流速，本發(fā)明還對氣舉管路走線進(jìn)行了設(shè)計，減少了氣舉管路在宕渣堆載下的壓縮變形，保證了氣舉時壓縮氣體在氣舉管路中通暢通過。

2、為提升常規(guī)堆載預(yù)壓的地基處理效果，尤其是排水板深部土體的滲流固結(jié)程度，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法，適用于軟土地基的堆載預(yù)壓排水處理，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

4、s1：改造排水板；

5、在排水板的底部安裝接頭，用以連接通氣管；

6、s2：通氣管與上述底部的接頭相連，通過打板機(jī)與排水板一同打設(shè)進(jìn)軟土地基內(nèi)；

7、s3：待排水板全部打入軟土地基后，鋪設(shè)砂墊層；

8、s4：將氣舉管路鋪在砂墊層上方，且與空氣壓縮機(jī)相連，并由空氣壓縮機(jī)處延伸至各個排水板處；

9、s5:將氣舉管路與通氣管相連，并在氣舉管路上鋪設(shè)兩層無紡布；

10、s6：機(jī)械進(jìn)場開始逐級堆載，同時通過間歇性開啟空氣壓縮機(jī)進(jìn)行氣舉。

11、進(jìn)一步的，在步驟s6中，氣舉的具體流程如下：

12、由空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮氣體沿氣舉管路通入排水板的底部，以氣水兩相流的形式將排水板板芯的存水?dāng)y帶至頂部，從而排空排水板板芯存水，清零排水板板芯的靜水壓力，加大板土之間的滲流壓差，從而顯著提升土體固結(jié)壓力。

13、進(jìn)一步的，在步驟s6中，所述堆載預(yù)壓過程中，可以根據(jù)堆載期間荷載的分級、土體固結(jié)速率、排水板周圍土體孔隙水壓、排水板內(nèi)水位上升速度因素來間歇式的采取氣舉法通氣，氣舉操作間隔為6h/次～24h/次。

14、本發(fā)明通過氣舉將排水板板芯存水排空的方式來提升固結(jié)壓力。所謂“氣舉”，是一種利用氣體的浮力原理來提升液體或固體顆粒的工藝技術(shù)，它通過在管道中注入氣體，使氣體與液體或顆?；旌闲纬蓺庖簝上嗔鲃樱瑥亩鴮崿F(xiàn)物料向上提升的目的。

15、本發(fā)明通過從排水板底部通入一定壓力和流速的氣舉加壓氣體，氣體沿著排水板板芯向上流動，在其流動過程中將板芯內(nèi)的水?dāng)y帶向上，直至帶出排水板；通過氣舉清空排水板板芯存水，清零排水板板芯的靜水壓力，加大板土之間的滲流壓差，從而顯著提升土體固結(jié)壓力。氣舉加壓氣體通入期間，由于排水板板面濾膜透水，在氣舉板內(nèi)水體向上運(yùn)動同時，大量正壓氣體將從排水板內(nèi)透過濾膜逸出，板周土體將形成劈裂裂隙，縮短土體徑向排水距離并提升土體滲透系數(shù)，從而加快土中水滲流速度，以此有效提高堆載預(yù)壓土體固結(jié)的效率。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

17、1、本發(fā)明的氣舉加壓方法十分簡便，位于地面即可操作；且主要裝置儀器都位于土體上部，易于安裝與維護(hù)，可以廣泛推廣于工程實踐中。

18、2、本發(fā)明堆載預(yù)壓加入氣舉法后，在各個荷載階段能夠加快土體固結(jié)速率；并且在實際施工過程中，對傳統(tǒng)排水板改裝簡易，施工工藝也較為簡單，而且考慮到壓縮氣體管線的安放和走位。

19、3、本發(fā)明通過氣舉的方式排空堆載預(yù)壓法中排水板內(nèi)存水，短時間內(nèi)清零排水板板芯的靜水壓力，顯著加大板土之間的滲流壓差；同時，可在板周土體內(nèi)形成劈裂裂縫，縮短土體徑向排水距離并提升土體滲透系數(shù)，提升堆載預(yù)壓中土體滲流固結(jié)效率。

20、4、本發(fā)明通過氣舉管路在排水板底部通入一定壓力和流速的正壓氣體，正壓氣體驅(qū)動排水板板芯存水以氣水兩相流的形式排出地表。一旦板芯存水排空，則停止通氣，此時板芯內(nèi)水頭為零，但排水板周圍地基中水頭仍然為自重水頭，使得板土之間的水頭差明顯增大，從而顯著加速軟土滲流固結(jié)。

21、5、在本發(fā)明中，當(dāng)?shù)鼗幚砩疃葹?0m時，板芯存水在板底的靜水壓可達(dá)200kpa。當(dāng)氣舉排空板芯存水后，板底位置的板芯靜水壓變?yōu)?kpa，而板底深度處的周圍土體內(nèi)的靜水壓力仍有200kpa，顯然在板土之間形成了200kpa的壓差，能有效加速孔隙水向排水板滲流聚集。

技術(shù)特征：

1.一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法，適用于軟土地基的堆載預(yù)壓排水處理，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法，其特征在于，在步驟s6中，氣舉的具體流程如下：

3.如權(quán)利要求1所述的一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法，其特征在于，在步驟s6中，所述堆載預(yù)壓過程中，可以根據(jù)堆載期間荷載的分級、土體固結(jié)速率、排水板周圍土體孔隙水壓、排水板內(nèi)水位上升速度因素來間歇式的采取氣舉法通氣，氣舉操作間隔為6h/次～24h/次。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氣舉聯(lián)合堆載預(yù)壓的軟土地基高效處理方法，適用于軟土地基的堆載預(yù)壓排水處理，包括：S1：在排水板的底部安裝接頭，用以連接通氣管；S2：通氣管與上述底部的接頭相連，通過打板機(jī)與排水板一同打設(shè)進(jìn)軟土地基內(nèi)；S3：待排水板全部打入軟土地基后，鋪設(shè)砂墊層；S4：將氣舉管路鋪在砂墊層上方，且與空氣壓縮機(jī)相連，并由空氣壓縮機(jī)處延伸至各個排水板處；S5:將氣舉管路與通氣管相連，并在氣舉管路上鋪設(shè)兩層無紡布；S6：機(jī)械進(jìn)場開始逐級堆載，同時通過間歇性開啟空氣壓縮機(jī)進(jìn)行氣舉。本發(fā)明通過氣舉管路在排水板底部通入一定壓力和流速的正壓氣體，正壓氣體驅(qū)動排水板板芯存水以氣水兩相流的形式排出地表，顯著提升土體固結(jié)壓力。

技術(shù)研發(fā)人員：史吏,何晨陽,姚康,林馨貝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18