[发明专利]侧胀挤密复合真空排水型软基加固系统及施工方法

说明书

本发明公开了一种侧胀挤密复合真空排水型软基加固系统，包括水平排水系统和串式侧胀排水钢管；水平排水系统与真空泵连通，通过真空泵为水平排水系统提供负压；串式侧胀排水钢管竖直钻进待处理地基中，其顶端与水平排水系统连通；串式侧胀排水钢管由钻头、气囊管段和滤水管段连接组成；钻头位于串式侧胀排水钢管的最底端，内部气管安装在串式侧胀排水钢管内部，与气囊管段上的气囊腔体连通，内部气管顶部与地面之上的气泵连通，通过气泵经内部气管控制各个气囊管段上的气囊腔体充气情况。气囊充气膨胀后，对周围土体产生预压挤密作用，同时使土体内产生超孔隙水压力，加速孔隙水沿滤水管排出，从而对地基土达到排水、预压挤密双重加固的效果。

技术领域

本发明属于软土地基加固技术领域，具体涉及一种侧胀挤密复合真空排水型软基加固系统及施工方法。

背景技术

近些年，随着沿海地区经济的快速发展，土地资源紧缺成为制约城市发展的重要问题，因此涌现出大规模的围海造陆工程，而危害造陆通常采用吹填方法，即因地制宜的将疏浚航道或扩建泊位的挖掘出的泥砂吹填至设计区域，由于吹填土以淤泥质土、粉质黏土为主，且在吹填过程中，土的结构性被破坏，致使造路区域土体强度极低，压缩性极高，如不对其进行加固处理，将无法满足后续施工要求。

对于吹填软土地基加固通常采用真空预压法，目前，该方法在工程应用中存在以下问题：①真空预压法对于真空度的要求较高，施工现场密闭系统往往很难保证，因此效果很难达到要求；②真空预压法一般采用抽水泵进行排水，但抽水泵吸程普遍偏低，通常膜下真空度只能达到600mmHg，等效荷重为80kPa，约相当于4m-5m堆土荷载，对于饱和软土地基，该载荷只能排出土体中的自由水，对于土体中的结合水排出效果不佳；③大量工程实践表明，饱和软黏土地基经真空预压加固后，土体含水率通常在液限附近(含水率为36％-40％)，即土体处于可塑与流动状态之间，所对应的地基承载力特征值约为80kPa左右，不能进一步提高；④施工成本较高，施工周期较长，因排水板、塑料膜无法回收利用，不仅造成资源浪费，且对土地造成污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种侧胀挤密复合真空排水型软基加固系统及施工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种侧胀挤密复合真空排水型软基加固系统，包括真空泵、水平排水系统、串式侧胀排水钢管、气泵以及内部气管；

水平排水系统与真空泵连通，通过真空泵为水平排水系统提供负压；

所述串式侧胀排水钢管竖直钻进待处理地基中，其顶端与水平排水系统连通；

所述串式侧胀排水钢管由钻头、气囊管段和滤水管段连接组成；钻头位于串式侧胀排水钢管的最底端，所述内部气管安装在串式侧胀排水钢管内部，与气囊管段上的气囊腔体连通，内部气管顶部与地面之上的气泵连通，通过气泵经内部气管控制各个气囊管段上的气囊腔体充气情况；

所述气囊管段包括钢管基体、弹性气囊皮、抱箍和气嘴，钢管基体外壁上设置有一圈凹槽，所述弹性气囊皮包裹在该凹槽之上，弹性气囊皮的两端通过抱箍密封连接在凹槽两端的槽顶部，凹槽和弹性气囊皮之间形成气囊腔体；凹槽的两端还设置有扩径阶梯，该扩径阶梯的直径与滤水管段的直径相等；所述气嘴与弹性气囊皮内腔连通，气嘴与内部气管连通。

在上述技术方案中，气囊管段和滤水管段的个数根据土层加固深度增减，气囊管段和滤水管段交替进行连接。

在上述技术方案中，所述钻头采用螺旋式绞龙叶片钻头，长度为0.5-1.0m。

在上述技术方案中，钻头、气囊管段和滤水管段之间通过螺纹连接。

在上述技术方案中，所述滤水管段采用长度为1.0-1.5m、直径5-10cm的钢管，表面设有滤水孔，滤水孔直径为6-8mm，滤水管组装完成后，表面应绑扎滤布；滤水管段的两端设置有螺纹，用于连接钻头或者气囊管段。