一种自钻式超孔隙水消散套管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及预压固结排水地基处理技术领域，具体是一种自钻式超孔隙水消散套管。
【背景技术】
[0002]近年来，我国沿海地区基础建设得到了日新月异的发展，在沿海地区建设了大量的厂房、港口、码头等基础设施，然而目前不经过处理而直接利用的天然优良地基很少，很多建筑物不得不建造在软弱地基上。我国沿海地区广泛分布着滨海相沉积的淤泥土层，这种土强度低、压缩性大、透水性差，在建筑物荷载下会产生很大的沉降，从而影响建筑物的正常使用。此外，滨海相淤泥土层作为地基土会有地基承载力不足和稳定性不够等缺点，不能满足工程要求。因此通常需要采取处理措施，堆载预压排水固结法是处理这种地基土的有效方法之一。
[0003]不同建筑物对地基的要求不同，在选择地基处理方法之前必须根据地基特点、当地经验及经济有效的因素选择有效处理方法。预压排水固结法作为地基处理方法的一种，主要应用于渗透性低的软土，通过荷载的预压作用，将孔隙中的一部分水慢慢挤出，土的孔隙比减小，以达到强度增长和消除一部分变形的目的。预压排水固结法是在建筑物建造之前，在场地上进行加载预压，使土体中部分孔隙水逐渐排出，加快地基土体固结，土体强度逐渐提高。根据固结理论，软土层很厚时固结过程需要优化排水边界条件，工程常用的由砂井或塑料排水板构成的竖向排水系统以及由砂层构成的横向排水系统，在荷载作用下促使孔隙水由水平向流入砂井，可大大缩小固结时间。由于工程中砂井施工步序较慢，特别在海相沉积的软弱黏土层中预压固结施工中工期较长。常规孔隙水消散装置机械化程度不高、超孔隙水消散速度较慢，无法适应实际施工需求。预压排水施工过程中产生的超孔隙水，极大的影响着地基土体的固结，实际工程中亟需一种能够优化竖向排水系统、有效消散超孔隙水压力、便于机械化施工的超孔隙水消散套管。
【发明内容】
[0004]为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种自钻式超孔隙水消散套管，本套管可用于预压排水固结处理滨海相沉积的淤泥土层场地，形成快速排水通道，优化了工程常用的竖向排水系统，促使超孔隙水由水平向流入消散套管，可大大缩短土体固结时间，本套管在使用时不需要在地层中预先钻孔，大大提高了施工效率。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]—种自钻式超孔隙水消散套管，包括套管，所述套管的外壁上设有旋进叶片和若干个通孔。
[0007]进一步的，所述套管的前端设有尖锐的掘进头。
[0008]进一步的，所述套管的内壁是带有网孔的柔性塑料网。
[0009]进一步的，所述套管的外壁材质是树脂纤维。
[0010]进一步的，所述旋进叶片的材质是树脂纤维。
[0011]本发明的有益效果:
[0012]1、本发明可利用机械将套管旋转压入地基中，压入过程中，旋进叶片边缘靠以套管端头为中心的旋转力矩旋入土中，预压排水固结过程中超孔隙水通过通孔流入到套管内，当套管内超孔隙水到达一定量时，利用排水装置排出；该结构优化了工程中常用的竖向排水系统，可大大缩短固结时间，提高施工效率。
[0013]2、本发明的尖形的掘进头可插入土层进行定位，之后方便套管主体旋入地基。
[0014]3、本发明的套管内壁可以过滤掉套管旋入土中时从通孔进入的部分泥沙，放置泥沙堵塞套管，同时旋进过程中一部分地基土被挤入套管内，从而减少旋进阻力。
[0015]4、本发明的套管外壁和旋进叶片由树脂纤维制成，便于套管自钻旋入土体和旋出土体。
【附图说明】
[0016]附图1为本发明的结构示意图。
[0017]附图中所示标号:1、套管;2、旋进叶片;3、掘进头;4、内壁;5、通孔;6、外壁。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0019]如附图1所示，本发明的套管1的管体细长，其管长可根据土层实际厚度进行设置，套管1的外壁6上设置旋进叶片2，旋进叶片2沿套管1的轴向螺旋设置，套管1在旋入地下时，通过机械驱动套管1主体旋转，通过旋紧叶片2前端边缘靠以套管端头为中心的旋转力矩旋入土中，驱动套管1的机械可采用可调整钻进速度和扭矩大小的调速柴油钻机;通孔5的设置是为了在预压排水固结过程中使超孔隙水通过通孔5流入到套管1内，通孔5的数量可以根据地基场地预压排水固结的具体要求效果进行设置。
[0020]较佳的，套管1前端设有尖锐的掘进头3，掘进头3插入土层定位后，用机械驱动所述套管1的主体旋转，由所述旋进叶片2的掘进使超孔隙水消散套管贯入地基中。
[0021 ]较佳的，套管1的外壁6和旋进叶片2的材料使用树脂纤维，套管1的内壁4材料使用带网孔的且具有一定柔性的塑料网，可以过滤掉套管1旋入土中时从通孔5进入的部分泥沙，防止泥沙堵塞套管1，同时旋进过程中一部分地基土被挤入套管1中，从而减少旋紧阻力。
[0022]本发明可广泛用于滨海相沉积的淤泥土层的预压固结地基处理，能有效排出超孔隙水，大大缩短固结时间。
[0023]实施例:本实施例为碱厂仓库地基处理工程，该地基加固场地位于海边，场地原为废弃的盐田，地面比较平整，地下为埋深15m左右的滨海相沉积淤泥，该土层强度低、压缩性大、渗透性差，是典型的软弱土层。由于该地基土层承载力和变形均不能满足建仓库的要求，必须进行大面积的地基处理。拟用7米高的河砂进行堆载预压加固，同时采用本发明进行预压排水过程中超孔隙水的消散。该地基场地具体土质情况如下:
[0024]第一层为厚度15米左右的滨海相沉积淤泥层，属于软塑-可塑状态，中间夹有亚黏土层。该土层现场十字板剪切强度为llKPa，天然地基承载力为30KPa左右，渗透系数为7XΙθΛπι/s，水平方向和竖直方向固结系数相近，为3.0 X 10—4cm2/S，土中黏粒含量为70 %，含水率较大。第二层为亚黏土层，属于高压缩性土，厚度2m。第三层，轻亚黏土层，厚度为5.2m，属于中压缩性土。第二层和第三层土的承载力可以满足要求，该次地基处理主要是加固第一层土层。
[0025]在堆载预压排水固结前对地基土进行现场十字板强度检测、地基土含水率检测、单位质量密度检测、孔隙比检测，埋设孔隙水压力测头测量孔隙水压力。采用本发明一种自钻式超孔隙水消散套管来排出预压排水过程中产生的超孔隙水。具体施工步骤如下:
[0026]a.用钻机或者人力将自钻式超孔隙水消散套管旋入地层中，套管1打设深度为12m，具体间距为1.5m，采用梅花形的布置方式；
[0027]b.铺设地表用于加载的砂层，进行堆载预压；
[0028]c.堆载预压过程中通过孔隙水压力测头测量孔隙水压力并做好记录；
[0029]d.施工结束后进行一些现场试验。具体为现场十字板强度检测、单位质量密度检测、加固后的地基土含水率检测、孔隙比检测。
[0030]本实施例的有益效果:通过对比加固前后测量数据，十字板强度检测结果显示，地面以下9m内强度有大幅提高，最大增长为32KPa，最小增长也在12KPa以上;整个地基范围内土层十字板平均强度由llKPa提高到28KPa;加固后土层含水率平均降低12%，最大降低18%; 土体单位质量密度平均提高8%，最大提高16% ;孔隙比平均减少20%，最大减小51%;孔压测量结果显示，预压开始阶段孔隙水压力增大，随着时间的变化，孔隙水压力逐渐变小，土中孔隙水压力的降低，反映出有效应力的增长。
[0031 ]通过堆载预压结合本发明中自钻式超孔隙水套管的应用，原来强度较低的土层得到较大的改善，地基整体稳定性也得到了较大的提高，可以满足碱厂仓库建设的地基要求。通过分析可知，以往海淤土地基处理工程单纯采用堆载预压固结处理，未考虑预压过程中产生的超空隙水，造成预压过程中大量超孔隙水聚集，有效应力增长缓慢，土体固结减慢，造成整体预压加固效果不理想。采用了自钻式超孔隙水消散套管，有效排出超孔隙水，消散超孔隙水压力，降低了土的含水率和孔隙比，加快了土体固结，加固效果比较理想;套管可利用机械或者人力钻入地层，不需要在地层中预先钻孔，大大提高了施工效率;套管内内壁可以防止大粒泥沙堵塞套管，同时旋进过程中一部分地基土被挤入管中，从而减少旋进阻力;施工结束后将套管旋出地层回收，降低了地基处理成本。
【主权项】
1.一种自钻式超孔隙水消散套管，其特征在于:包括套管(1)，所述套管(1)的外壁(6)上设有旋进叶片(2)和若干个通孔(5)。2.如权利要求1所述的一种自钻式超孔隙水消散套管，其特征在于:所述套管(1)的前端设有尖锐的掘进头(3)。3.如权利要求1所述的一种自钻式超孔隙水消散套管，其特征在于:所述套管(1)的内壁(4)是带有网孔的柔性塑料网。4.如权利要求1所述的一种自钻式超孔隙水消散套管，其特征在于:所述套管(1)的外壁(6)材质是树脂纤维。5.如权利要求1所述的一种自钻式超孔隙水消散套管，其特征在于:所述旋进叶片(2)的材质是树脂纤维。
【专利摘要】本发明提供一种自钻式超孔隙水消散套管，包括套管，所述套管的外壁上设有旋进叶片和若干个通孔，套管的前端设有尖锐的掘进头，套管的外壁和掘进头材质是树脂纤维，套管的内壁是带有网孔的柔性塑料网。本发明可用于预压排水固结处理滨海相沉积的淤泥土层场地，形成快速排水通道，优化了工程常用的竖向排水系统，促使超孔隙水由水平向流入消散套管，可大大缩短土体固结时间，本套管在使用时不需要在地层中预先钻孔，大大提高了施工效率。
【IPC分类】E02D3/10
【公开号】CN105484228
【申请号】CN201510817808
【发明人】黄峥, 黄士君, 储方舟, 丁静鹄, 黄涛, 马金荣, 陶祥令, 尹可心
【申请人】南京电力工程设计有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月23日