一种侧挤联合真空多向预压的地基处理方法与流程

本发明属于岩土工程领域，尤其涉及到地基基础处理领域，具体说来是一种侧挤联合真空多向预压的地基处理方法。

背景技术：

随着经济的飞速发展，沿海的发达国家和地区，大量厂房，港工，住房建设使得土地资源愈发紧张。围海造地成为解决“人地矛盾”最为有效的方法。开山采石作为最初造陆材料的来源手段，因山体资源紧张，对自然生态影响大等原因已在很多地区被明令禁止；近岸采砂也有对岸边建构筑物以及航道通航安全影响颇大等缺点，加之砂源紧缺人们不得不考虑采用其他材料吹填。我国每年的江、河、湖泊中的清淤工程会产生大量的疏浚淤泥，疏浚淤泥需要大面积的场地堆积且对环境影响大，而将疏浚淤泥作为吹填材料不仅解决了填料来源还解决了疏浚淤泥的堆放难题，降低了工程成本，保护了自然环境。因此疏浚淤泥已成为当下围海造陆工程中的首选材料。

然而吹填淤泥因其含水率高，自重固结尚未完成，尚且处于沉积阶段。因此需经过人工处理后方能使用，目前常用的地基处理方法有：堆载预压法，真空预压法，超高压喷射注浆液法，深层搅拌法等。真空预压法因其施工工艺、设备简单，能耗低，作业效率高，加固费用低，无需大量堆载，无噪声，无振动，无环境污染等优点已被广泛运用沿海软土地基处理中，取得了良好的社会、经济效益。然而传统的真空预压法在加固软土地基过程中仍然存在真空度随深度损失大，对深部位置土体的加固效果不佳，加固周期较长，加固后地基承载力提高有限等问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题本文提供了一种侧挤联合真空多向预压的地基处理方法，具体包含以下步骤：

1，大型机械大致整平场地，做好临时排水沟确保可及时将地表水引出地基加固处理范围。

2，砂垫层摊铺，确保其平整度，摊铺厚度，密实度达到设计要求。

3，施工人员在已确定的加固范围内用经纬仪等定出排水板、带有气囊的钢管的打设位置，插设塑料排水板和带有气囊的钢管至设计位置，控制垂直度偏差不得大于1.5％。

4，铺设真空管网以及充气管路，真空官网和充气管路可铺设在同一高程，做好充气管路与带有气囊的钢管端部的搭接工作。

5，开挖密封沟，密封沟深度不小于1.5m。

6，铺设密封膜，铺膜前检查土工布的平顺性，除去土工布上的尖利杂物，然后将密封膜按设计层数依次铺盖在加固区上，密封膜采用热粘方法搭接，搭接长度不小于15mm。将膜四周沿密封沟内壁埋入密封沟内，用粘土回填密封沟并灌水。

7，真空管网通过出膜器与真空泵连接密封，充气管路通过出膜器与充气泵连接密封，出膜器连接必须密封牢固。

8，启动真空泵抽真空，将密封膜下土体中的水和空气抽出来，持续抽真空直至预压结束，预压过程中确保真空度达到80kpa且维持稳定。

9，抽真空同时启动充气泵向带有气囊的钢管内充气，钢管内气压值根据设计要求和现场试验确定，预压过程中需达到设计要求的压力值且维持稳定。

10，预压结束后，松开阀门待气囊和钢管内的气体排出后上提钢管上的滑杆至初始位置，拆卸环扣，气囊，滑杆，滑动环。

11，向带有气囊的钢管内灌注水灰比为0.5∶1的水泥浆液，注浆结束后上提钢管，回收待下次使用。

所述的带有气囊的钢管由扩大的桩尖，桩身，环形卡扣，充气嘴，滑杆，滑动环，气囊，活塞等组成。

所述的钢管内径为48mm，壁厚为3.5mm，侧壁预留有φ15mm，孔中心间距35mm的出气注浆口，且其侧壁对称位置预留有宽15mm贯穿侧壁的竖向轨轴，钢管侧壁内设活塞，滑杆穿过钢管内的活塞与环绕在钢管侧壁的滑动环连接固定，钢管上端部连接有一环形卡扣，卡扣上端连接有螺纹式充气嘴，充气嘴内置气门芯。

所述的气囊材质为丁基胶橡胶，橡胶气囊一端密封固定在环形卡扣上端，一端密封固定在滑动环四周。

所述的真空管网和充气管路可布置在同一高程。

所述的扩大桩尖最大处直径为钢管的直径的1.2-1.8倍。

所述的带有气囊的钢管其内部气压值根据设计要求和现场试验确定，预压过程中需维持其内部气压稳定。

本发明通过在塑料排水板之间打设带有气囊的钢管至设计高程后，钢管内径为48mm，壁厚为3.5mm，侧壁预留有φ15mm，孔中心间距35mm的出气注浆口，且其侧壁对称位置预留有宽15mm贯穿侧壁的竖向轨轴。将滑杆穿过钢管内的活塞与环绕在钢管侧壁的滑动环连接固定。装配钢管上端部的环形卡扣，连接卡扣上端的螺纹式的充气嘴。气囊的一端固定在环扣的上端部，气囊的另一端固定在滑动环上且连接需固定密封。施工过程中，带有气囊的钢管通过螺纹式气嘴和充气管路相连，充气过程中气体压力推动活塞向下运动，活塞带动滑杆沿着轨轴向下运动、滑动环随着滑杆向下运动。气囊固定在环扣上端部的不动，固定在滑动环上的一端随着滑动环向下运动。原本环绕堆积在环扣周围的丁基橡胶气囊逐渐展开，桩身位置预留的孔洞对外漏气使得气囊内充气膨胀，待滑杆落至扩大桩尖位置处，丁基胶气囊完全展开，持续充气直至达到设计荷载。预压结束后，松开阀门，待气囊和钢管内气体排除后上拔滑杆，拆卸环扣、活塞、滑动环和滑动杆，向侧壁预留有孔洞的钢管内灌注水灰比0.5∶1的水泥浆液至浆液填满原扩大气囊所在的空间，上拔钢管回收待下次使用。

本发明的有益效果有：

1，本发明通过在竖向打设带有气囊的钢管并向其内部充气，可提供一个远大于真空荷载的横向作用力，增大土体的先期固结压力，提高土体固结过程中的强度，减小地基在使用荷载下的沉降，改善加固效果。

2，本发明通过水平向充气产生正的超静孔隙水压力，真空预压形成负的超静孔隙水力，两者联合可增大水力梯度，加速孔隙水的排出，缩短施工工期。

3，本发明通过向钢管内灌注水泥浆液可进一步提高工后的地基承载力。

4，本发明所述的带有气囊的钢管可工厂化生产，工业化组装，可回收，具有良好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明带有气囊的钢管的结构示意图。

图2是采用侧挤联合真空多向预压的地基处理方法的地基处理示意图。

图3是分别为充气前，充气中，充气后三个不同时段内带有气囊的钢管结构示意图。

图4是本发明带有气囊的钢管滑杆所在位置的剖面图。

图中：1，扩大的桩尖；2，滑动环；3，滑杆；4，活塞；5，丁基胶气囊；6，桩身侧壁预留的充气，注浆口；7，轨轴；8，环形卡扣；9，螺纹式气嘴；10，塑料排水板；11，钢管；12，密封沟；13，充气泵；14，充气管路；15，真空管；16，真空泵；17，砂垫层；18，密封膜。

具体实施方式

参见图1-4，一种侧挤联合真空多向预压的地基处理方法，所采用的带有气囊的钢管包括丁基胶气囊5，螺纹式气嘴9，环形卡扣8，侧壁预留的充气注浆口6，扩大的桩尖1，滑动环2，活塞4，竖向预留轨轴7，滑杆3。钢管内径为48mm，壁厚为3.5mm，侧壁预留有φ15mm，孔中心间距35mm的出气注浆口，且其侧壁对称位置预留有宽15mm贯穿侧壁的竖向轨轴7，钢管侧壁内设活塞4，滑杆3穿过钢管内的活塞4与环绕在钢管侧壁的滑动环2连接固定，钢管上端部连接有一环形卡扣8，卡扣上端密封连接有螺纹式充气嘴9，充气嘴9内置气门芯。

本发明所述的一种侧挤联合真空多向预压的地基处理方法，包括以下步骤：

1，大型机械进场，平整场地，开挖做好临时排水沟确保可及时将地表水引出地基加固处理范围。

2，测量工程师用水准仪和经纬仪对砂垫层17摊铺范围测放，机械摊铺砂垫层并由人工配合将砂料摊铺平整，确保其平整度，密实度满足设计要求。

3，预制相应尺寸形状的钢管11和丁基橡胶气囊5，钢管内径为48mm，壁厚为3.5mm，侧壁预留有φ15mm，孔中心间距35mm的出气注浆口，且其侧壁对称位置预留有宽15mm贯穿侧壁的竖向轨轴7，钢管侧壁内设活塞4，滑杆3穿过钢管内的活塞4与环绕在钢管侧壁的滑动环2连接固定，钢管上端部连接有一环形卡扣12，卡扣上端连接有螺纹式充气嘴9，充气嘴9内置气门芯，橡胶气囊5一端密封固定在环形卡扣8上端，一端密封固定在滑动环2四周，连接需保证密封。

4，施工人员在已确定的加固区定位出带有气囊的钢管和塑料排水板10的孔位，机于1.5％。

5，铺设真空管网，充气管路，充气管路和真空官网可铺设在同一高程，充气管和带有气囊的钢管之间采用螺纹式气嘴连接密封。

6，开挖密封沟12，密封沟12深度不小于1.5m。

7，铺设密封膜18，铺膜前检查土工布的平顺性，除去尖利的杂物，然后按设计层数依次铺盖在加固区上，密封膜采用热粘方法搭接，搭接长度不小于15mm。将膜四周沿密封沟内壁埋入密封沟内，用粘土回填密实并灌水密封。

8，真空管15通过出膜器与真空泵16连接密封，充气管14通过出膜器与充气泵13连接密封，出膜器连接必须密封牢固。

9，启动真空泵16抽真空，将密封膜下土体中的水和空气抽出来，持续抽真空直至预压结束，预压过程中确保真空度达到80kpa且维持稳定。

10，启动真空泵16同时启动充气泵13向充气管14内充气，钢管内气压值根据设计要求和现场试验确定，预压过程中需达到设计要求的压力值且维持稳定。

11，预压结束后，松开阀门，待气囊5和钢管11内气体排出后，上提带有气囊的钢管上的滑杆3至初始位置，拆卸环扣8，气囊5，滑杆3，滑动环2。

12，向钢管11内灌注水灰比为0.5∶1的水泥浆液直至浆液填满原扩大气囊所在的空间，上拔钢管11回收待下次使用。