[发明专利]冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的装置和方法

权利要求书

1.冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的装置，包括点阵分布埋设在待排水加固软土内的冷冻管（14），其特征在于，还包括点阵分布埋设在待排水加固软土内的塑料排水板（12），冷冻管（14）与塑料排水板（12）错开分布，塑料排水板（12）通过真空射流泵（11）与集水箱（19）连通，冷冻管（14）一端与盐水循环箱（5）连通，另一端通过盐水泵（6）与盐水循环箱（5）连通，盐水循环箱（5）与盐水冷却装置连接。

2.根据权利要求1所述的冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的装置，其特征在于，所述的盐水冷却装置包括设置在盐水循环箱（5）内的箱内氨循环管路（5a），箱内氨循环管路（5a）一端通过氨压缩机（4）与列管式循环冷凝器（3）连接，列管式循环冷凝器（3）与冷却塔（1）连接，冷却塔（1）通过冷却水泵（2）与箱内氨循环管路（5a）另一端连接。

3.根据权利要求2所述的冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的装置，其特征在于，还包括均按照设定间距布置的水平向真空排水支管（13）和真空排水主管（16），塑料排水板（12）的顶部与真空排水支管（13）连接，真空排水主管（16）与真空射流泵（11）连接，真空射流泵（11）与集水箱（19）连接。

4.根据权利要求3所述的冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的装置，其特征在于，所述的冻结管（14）一端与盐水去路支管（9）连接，另一端与盐水回路支管（10）连接，盐水去路支管（9）连接盐水去路主管（7），盐水回路支管（10）连接盐水回路主管（8），盐水去路主管（7）连接盐水循环箱（5），盐水回路主管（8）通过盐水泵（6）连接盐水循环箱（5）。

5.根据权利要求4所述的冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的装置，其特征在于，所述的冷冻管（14）构成加固区，加固区上覆盖密封膜，加固区周边的密封膜置于待排水加固软土中。

6.冻胀融缩法结合真空预压加速软土固结的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在待排水加固软土上，铺设砂垫层，在砂源紧缺或待排水加固软土为超软淤泥土（15）时，铺设一层编织布并加铺无纺土工布；

步骤2、将冷冻管（14）以点阵分布打设进入待排水加固软土中，各个冷冻管（14）形成加固区，并使冷冻管（14）上顶端没入待排水加固软土表面设定深度；

步骤3、将冻结管（14）一端连接盐水去路支管（9），另一端连接盐水回路支管（10），盐水去路支管（9）连接盐水去路主管（7），盐水回路支管（10）连接盐水回路主管（8），盐水去路主管（7）直接连接盐水循环箱（5），盐水回路主管（8）连接盐水泵（6），盐水泵（6）连接盐水循环箱（5），盐水循环箱（5）中的箱内氨循环管路（5a）连接氨压缩机（4）；氨压缩机（4）连接列管式循环冷凝器（3），列管式循环冷凝器（3）与冷却塔（1）相连，冷却塔（1）与冷却水泵（2）连接，冷却水泵（2）与盐水循环箱（5）中的箱内氨循环管路（5a）连接；

步骤4、成排插入的塑料排水板（12），在平面布置上与冷冻管（14）错开并以点阵状布置，并使塑料排水板（12）上端出露于无纺土工布或砂垫层上；

步骤5、按照设定间距布置水平向真空排水支管（13）；

步骤6、按照设定间距布置水平向真空排水主管（16）；

步骤7、在塑料排水板（12）的上端出露位置，将塑料排水板（12）用无纺土工布条与水平向真空排水支管（16）的对应开口处绑扎连接；

步骤8、加固区上方铺设密封膜，并将加固区周边密封膜置入待排水加固软土中；

步骤9、布设真空射流泵（11）；

步骤10、开启真空射流泵（11），使塑料排水板（12）、水平向真空排水支管（13）、水平向真空排水主管（16）处于负压状态；

步骤11、通过监测密封膜下真空度的真空表（17），调整射流泵（11）的功率或数量，整个密封膜下真空度稳定在设定范围，每间隔设定时间使整个密封膜下真空度呈阶段性递增变化一次；

步骤12、通过集水箱（19）统计集水速率的变化情况，绘制集水速率与时间关系曲线，在集水速率与时间关系曲线的达到斜率为0时，开启盐水泵（6）、冷却水泵（2）和氨压缩机（4）；

步骤13、继续通过集水箱（19）监测和绘制集水速率与时间关系曲线，待集水速率与时间关系曲线的斜率再次为0时，关闭盐水泵（6）、冷却水泵（2）和氨压缩机（4）使土体自然解冻产生融缩裂隙，待土体完全解冻后设定时间间隔后再次开启盐水泵（6）、冷却水泵（2）和氨压缩机（4）；

步骤14、重复上述步骤12、13，直至待排水加固软土的土体含水率、静力触探的贯入应力和十字板剪切测试的剪切强度达到设定要求。