一種振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固系統(tǒng)和方法，屬于巖土工程中軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市可資利用土地的減少以及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，近年來人們?cè)谘睾！⒑?、江邊軟地基工程日益增多。特別是新近吹填土，含水量很高、排水固結(jié)時(shí)間慢，必須經(jīng)過處理才能滿足使用要求，就目前土地資源緊缺及國家有關(guān)圍海造地規(guī)劃來看，這類工程今后還會(huì)大量增加，因而在軟地基處理領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]對(duì)于新近吹填軟土，目前軟土常用的處理方法主要有排水固結(jié)法、振沖法、降水強(qiáng)夯法等，這些方法都有各自的適用范圍，排水固結(jié)法適用于除了滲透性能極差的泥炭土外的幾乎大部分軟地基，主要包括堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法，堆載預(yù)壓法是指在場(chǎng)地臨時(shí)堆填土石等，對(duì)地基處理加載預(yù)壓，使地基沉降量能夠提前完成，并通過地基土固結(jié)提高地基承載力，達(dá)到要求后再卸去預(yù)壓荷載，該方法有三點(diǎn)不足:其一需要附近有大量土石方，造價(jià)比較高；其二堆載高度過大會(huì)帶來邊坡穩(wěn)定性問題；其三工期較長。真空預(yù)壓法是在擬處理地基上鋪設(shè)砂墊層，并設(shè)置豎向排水通道(塑料排水板或砂井)，然后再用薄膜密封砂墊層，用真空泵對(duì)砂墊層及豎向排水通道進(jìn)行抽氣，使薄膜下真空度降低，同時(shí)在大氣壓力作用下加速地基固結(jié)，達(dá)到要求后停止抽氣，該方法的不足之處為:其一處理地基承載力有限，一般SOkPa左右；其二工期較長；其三不適用于滲透性能較好的砂層。振沖法是通過振動(dòng)使土體液化密實(shí)，所產(chǎn)生的自重水需要自流排走，另外由于表層沒有壓力作用，對(duì)于表層土的加固效果不好。降水強(qiáng)夯法是先通過降水使地下水降低，再通過強(qiáng)夯工藝加固土體，該方法將降水與強(qiáng)夯振動(dòng)分為一前一后兩道工序，工期較長，無法調(diào)整振動(dòng)頻率，對(duì)于粘粒含量較高的土體，容易形成“彈簧土”現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固系統(tǒng)和方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固系統(tǒng)，包括振動(dòng)器、振動(dòng)板、真空管、噴氣管；所述振動(dòng)器固定在振動(dòng)板上，組成振動(dòng)系統(tǒng)；所述振動(dòng)板上設(shè)有真空管接口和噴氣管接口，所述真空管、噴氣管分別通過螺栓連接真空管接口和噴氣管接口，置于振動(dòng)板底部，所述真空管上端連接真空泵，組成抽真空系統(tǒng)，所述噴氣管上端連接高壓氣泵，組成壓氣系統(tǒng)。
[0006]所述振動(dòng)器能夠產(chǎn)生頻率為10~30Hz的與土體自振頻率相近的中低頻率，根據(jù)不同地基的土質(zhì)土性調(diào)節(jié)振動(dòng)器產(chǎn)生不同振動(dòng)頻率、不同振動(dòng)力和不同振動(dòng)次數(shù)的振動(dòng)，使其更適合待處理軟土地基。
[0007]所述抽真空系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)和壓氣系統(tǒng)根據(jù)需要選擇其中任意兩種進(jìn)行組合。
[0008]所述抽真空系統(tǒng)與振動(dòng)系統(tǒng)和壓氣系統(tǒng)相分離，直接作用于待處理軟土地基上。
[0009]一種振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固方法，應(yīng)用上述的振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固系統(tǒng)，具有以下步驟:
1)根據(jù)待處理軟土地基的土質(zhì)土性，通過計(jì)算確定真空管的間距、真空度、真空抽水時(shí)間，以及振動(dòng)器的振動(dòng)頻率、振動(dòng)力、振動(dòng)次數(shù)參數(shù)；
2)采用起吊裝置把振動(dòng)板吊起，將若干真空管，噴氣管分別與振動(dòng)板上的真空管接口，噴氣管接口通過螺栓連接；
3)至擬加固地基地點(diǎn)，保持振動(dòng)板與地面平行，使真空管，噴氣管豎直無傾斜，然后緩慢下壓振動(dòng)板，直至真空管和噴氣管完全壓入擬加固軟土地基中；真空管上端連接抽真空系統(tǒng)，噴氣管上端連接高壓氣泵；
4)開啟振動(dòng)器，對(duì)土體施加水平振動(dòng)力荷載，振動(dòng)能量通過振動(dòng)板和噴氣管向周圍擴(kuò)散，加速土體液化現(xiàn)象的發(fā)生；
5)在振動(dòng)板底面和周圍出現(xiàn)冒水現(xiàn)象時(shí)，表示土體已經(jīng)液化，此時(shí)開啟高壓氣泵，通過噴氣管向土體內(nèi)灌入高溫高壓氣體，并同時(shí)啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)，通過真空管進(jìn)行抽真空，使土體中的水快速排出；
6)待出水量減少至預(yù)定要求時(shí)，關(guān)閉振動(dòng)器、高壓氣泵和抽真空系統(tǒng)，緩慢拔出真空管和噴氣管，再把設(shè)備吊移至下一個(gè)擬加固地基地點(diǎn)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明方法工期短，通過振動(dòng)、氣壓和真空結(jié)合，快速液化、快速抽排水，快速固結(jié)，處理完場(chǎng)地馬上就可以使用；結(jié)合了排水、振密、自重三種作用荷載，土體表層強(qiáng)度很快得到提高，對(duì)于要求預(yù)處理或短時(shí)間內(nèi)要求滿足施工條件的場(chǎng)地具有明顯優(yōu)勢(shì)；對(duì)施工條件的適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)于作業(yè)空間狹小的復(fù)雜場(chǎng)地也完全可以施工。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為振動(dòng)板俯視圖。
[0012]圖2為圖1中A-A截面示意圖。
[0013]圖3為噴氣管，真空管接口局部放大圖。
[0014]圖4，圖5為將抽真空系統(tǒng)從振動(dòng)系統(tǒng)和壓氣系統(tǒng)相分尚的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1至圖3所示，一種振動(dòng)-壓氣-真空聯(lián)合地基加固系統(tǒng)，包括振動(dòng)器2、振動(dòng)板3、真空管4、噴氣管5 ;所述振動(dòng)器2固定在振動(dòng)板3上，組成振動(dòng)系統(tǒng)；所述振動(dòng)板3上設(shè)有真空管接口 6和噴氣管接口 7，所述真空管4、噴氣管5分別通過螺栓8連接真空管接口 6和噴氣管接口 7，置于振動(dòng)板3底部，所述真空管4上端連接真空泵，組成抽真空系統(tǒng)，所述噴氣管5上端連接高壓氣泵，組成壓氣系統(tǒng)。
[0017]所述振動(dòng)器2能夠產(chǎn)生頻率為10~30Hz的與土體自振頻率相近的中低頻率，根據(jù)不同地基的土質(zhì)土性調(diào)節(jié)振動(dòng)器2產(chǎn)生不同振動(dòng)頻率、不同振動(dòng)力和不同振動(dòng)次數(shù)的振動(dòng)，使其更適合待處理軟土地基。
[0018]所述抽真空系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)和壓氣系統(tǒng)根據(jù)需要選擇其中任意兩種進(jìn)行組合。
[0019]如圖4和圖5所示，所述抽真空系統(tǒng)與振動(dòng)系統(tǒng)和壓氣系統(tǒng)相分離，直接作用于待處理軟土地基上。