[发明专利]一种深层快速降水动力固结装置及方法

权利要求书

1.一种深层快速降水动力固结装置，其特征在于:包括水环式真空泵(1)、连接管路(2)、水气分离罐(3)、强夯机(4)、降水管路(5)及深层井式降水装置(6)；加固土体的地面设有若干成孔，深层井式降水装置(6)插设于成孔内，深层井式降水装置(6)顶部通过降水管路(5)与水气分离罐(3)进行连接，水气分离罐(3)与水环式真空泵(1)连接，

深层井式降水装置(6)包括圆锥状的塑料堵头(61)、竖向降水管(62)、空心管状的透水体(63)、固定卡扣(64)、软管(65)、转换接头(66)、水平向降水管(67)、粘土回填密封段(68)；

塑料堵头(61)位于透水体(63)的下端，其上端设有凸起部，凸起部插入透水体(63)内部；固定卡扣(64)设置在透水体(63)的上端起到固定透水体(63)的作用；竖向降水管(62)的一部分插入透水体(63)内，另一部分被粘土回填密封段(69)所包裹；竖向降水管(62)的上端与软管(65)相套接，软管(65)的另一端通过转换接头(66)和水平向降水管(67)的一端相连接；水平向降水管(67)的另一端和水气分离罐(3)的输入端相连；

所述透水体(63)为规则或不规则的三维立体网状结构，其外周包覆有滤布。

2.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置，其特征在于:所述软管(65)为PVC钢丝软管。

3.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置，其特征在于:所述透水体(63)也可采用透水波纹管、滤管代替。

4.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置，其特征在于:所述固定卡扣(64)为上窄下宽的中空环状结构，注塑制作而成，通过插入销钉起到固定透水体(63)的作用。

5.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置，其特征在于:所述竖向降水管(62)为PVC管或钢管，长度和直径可根据需要进行调整，一端插入透水体(63)，另一端与软管(65)相连。

6.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置，其特征在于:所述透水体(63)的三维立体网状结构，为塑料丝相互缠绕构成的塑料芯体，塑料丝之间形成细小空隙，起到对砂石的过滤作用；塑料芯体是在塑料热熔状态下，通过喷嘴挤压出细的塑料丝条，再通过成型装置将挤出的塑料丝在结点上熔接，形成三维立体网状结构。

7.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置，其特征在于:所述转换接头(66)为变径三通或四通，所述水平向降水管(67)也可以通过转换接头(66)和多个深层井式降水装置(6)的软管(65)相连接。

8.根据权利要求1所述的深层快速降水动力固结装置的固结方法，其特征在于包括如下步骤:

步骤1：施工区域清理

施工场地先进行清表，排除施工区域内的表面积水，清除表面杂草以及树根；并进行场地形成粗平；清表后，在施工范围内回填不小于50cm的碎石或砂砾层；

步骤2：开挖深排水沟

深排水沟的位置应结合场地情况，尽可能布置在场地外围，累计挖深达到2.5m—3m；因地下水位较高，表层2米左右主要为回填粘性土，深沟无法一次成型，需经多次、逐步加深，以阻断外部表层地下水和确保大雨天的排水，同时便于真空泵抽出的地下水通过深沟排走；

步骤3：开挖浅排水沟

根据现场情况，浅排水沟的位置应选在真空泵附近，沟底标高要控制好，沟内不能有积水；以便于真空泵抽出的地下水通过浅沟有序排出；如果浅沟开挖在施工场区内，进行排水前，应在沟底部以及边铺设一层防水材料，以防止渗水；

步骤4：抽真空设备配置，安装深层井式降水装置及降水管路

抽真空设备采用水环式真空泵(1)并配合若干水气分离罐(3)；单台水气分离罐内内置潜水泵，当水气分离罐内水位到达一定高度之后自动开启将罐体内的水排出；

先进行深层井式降水装置(6)装配、采用振动沉管打设井孔、将组装后的低位集成吊装入井孔内，回填粘土密封、连接PVC钢丝软管和水平向降水管、连接水平向降水管和抽真空装置、启动抽真空装置抽真空、降水；

使用机械设备安装深层井式降水装置，下部透水芯体长度为3m至1m；横管采用Φ50mmPVC给水管，，降水井与横管采用变径三通连接；

深层井式降水装置(6)连接运行，同时设置水位观测孔，每天早晚各一次观测水位变化，当水位达到地表3米以下，开始第一遍点夯；

步骤5：进行降水强夯施工

5.1.第一遍降水

深层井式降水装置(6)同时设置水位观测孔，每天早晚各一次观测水位变化，在实际施工是可根据现场土质条件进行适当调整，时间为2～3天，降水深度大于3.0米，以保证降水的效果，在地下水位满足夯坑无水的条件下，进行第一遍点夯；

5.2.第一遍点夯

强夯采用的夯锤质量以满足夯击能为主，底面积直径2.1-2.5m；夯点间距、夯击能量、每点夯击数，具体根据试夯时的每击贯入量、夯坑深度、周边隆起量确定，相关参数详见下表；

5.3.第二遍降水

第一遍点夯结束后，未拔井管继续第二遍降水，时间间隔为3-4天，降水深度大于5.0米；

5.4.第二遍点夯

待上一次强夯作用在地层中产生的超孔隙水压力消散80％～90％后，进行第二遍满夯，要求与第一遍点夯相同；

5.5.第三遍降水

第二遍点夯结束后，进行第三遍降水，保证夯坑内无积水，撤掉降水系统，推平夯坑，进行最后一遍满夯；

5.6.第三遍满夯

待上一次强夯作用在地层中产生的超孔隙水压力消散80％～90％后，进行第三遍满夯，满夯夯印搭接1/4，夯击能量不少于为1000kN·m，每点2击；满夯结束后平整场地，消散期过后交付检测。