专利名称：横向加压加固软土地基施工工艺及专用充气带压入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地基施工技术领域，尤其涉及一种加压加固软土地基的施工工 艺，以及一种专用于该施工工艺的充气带压入装置。
背景技术：
在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱粘土层，这种土的特点是 含水量大、压縮性高、强度低、透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大 的沉降。对于该种地基，在进行施工时需要对地基进行加固。
目前对软土地基进行加固常用的排水固结方法，其主要是利用土体自重、 在地基上堆载、在地基土层中产生真空负压等荷载作用，以及通过在地基中埋 设的竖向排水装置，使地基土中的孔隙水通过水平径向排至排水装置，再通过 排水装置将水排至地表，与此同时地基逐步实现固结。
现有方法的主要问题是，由地表竖向加压作用而产生的土中应力对土的水 平向固结效应较小，导致水平的径向排水固结时间较长，需要较长的时间才能 达到工程要求，影响工期，也影响工程造价。
这些负面影响对软土地基尤甚。尤其是对具有大孔隙比、高含水量、低渗 透性、低强度的饱和软土等不良土体，国内外有关教课书和施工规范中一般都 规定在采用排水固结法时要采取一定的专门措施，并要达到较长的加载固结时 间。这也是针对现有的排水固结法是基于竖向加压产生土中应力与固结提出 的。这种工艺难以在短时间内加固饱和软土。
在现有的排水固结法的施工工艺下，若要在短时间内加固地基，必须加大 地面荷载，而地面荷载的增加并不会根本改变地基中的水平径向渗透固结速 度，反而会使得地基土在重荷载作用下产生的应力使饱和软土的原始结构遭到 严重破坏，导致其渗透性明显降低而使孔隙水压力难以消散而居高不下，导致 地基加固的失败，严重时，导致地基失稳。
因此，现有技术中又提出了一种新的方法，即在软土中埋入高气压膨胀管 产生侧向膨胀，在软土中以水平方式挤压土体，使土体主动排水。但该方法要
求预压持续时间超过12小时以使土体中的空隙水压力上升，土体侧向挤压，
并伴随空隙水压力消散，促使地表充分回落沉降，然后再可对土体进行下一轮 的加压。由此，使用该方法会使得施工周期较长。此外，由于仅采用自然排水， 因此土体的承载力并未得到显著改善。因此，本领域的技术人员长期以来一直致力于开发一种预压持续时间短、 排水固结效果好的软基加固施工工艺。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明 所要解决的技术问题是提供一种 预持续时间短、排水固结效果好的横向加压加固软土地基施工工艺。
为实现上述目的，本发明的横向加压加固软土地基施工工艺至少包括步 骤一，将多个可膨胀部件压入所述地基土体至预定深度；步骤二，使所述可膨
胀部件膨胀并挤压所述地基土体；步骤三，将所述可膨胀部件从所述地基土体 中取出，以在所述地基土体中形成空腔；步骤四，在所述空腔中填充填料以形 成排水通道。
较佳地，所述步骤一中多个所述可膨胀部件成阵列分布。
较佳地，所述阵列中位于相邻行、列的所述可膨胀部件相互错位分布。
较佳地，所述步骤二中，首先使位于间隔的行列的所述可膨胀部件膨胀，
然后使剩余的所述可膨胀部件膨胀。
较佳地，还包括步骤五，对所述填料进行振捣以使其相对密实。
较佳地，在执行步骤一至四之前，首先在所述地基土体的表面铺设垫层，
所述垫层为30 80cm厚的砂砾层。
较佳地，所述可膨胀部件为10 15cm直径的圆柱形气带。 本发明的施工工艺由于在地基土体中形成空腔后，对所述空腔回填砂料，
形成砂井，在地基土体中形成了畅通的排水通道，大大縮短了现有技术中预压
工序的持续时间。增加的回填砂料形成砂井，起到了复合地基的效果，具有显
著的进步。
本发明的施工工艺在具体实施中，如何将可膨胀部件快速、基本垂直地插 入地基土体并形成空腔，成为本发明实施的关键。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种专用于本发明的施工工艺的充 气带压入装置，包括埋入件及按压件；所述埋入件包括一设置有导杆的导向头， 所述按压件为一空心杆件；所述导向头与所述导杆的连接部形成一承压面用于 承接来自所述按压件的施压；所述承压面上还设置有多个用于钩挂所述充气带 的带钩；所述带钩为半环形并具有一单向阀。
本发明的充气带压入装置由于采用了上述结构设计，通过空心的按压件对 埋入件施加压力，同时埋入件通过带钩将充气带带入土体，实现了本发明的施 工工艺中，使压入装置能以基本垂直的状态插入地基土体。
以下将结合附图对本发明 的构思、具体结构及产生的技术效果作进一 步说明，以充分地了解本发明 的目的、特征和效果。
图1是本发明的充气带压入装置的结构示意图2是本发明的充气带压入装置中带钩的局部结构示意图3是图2中带钩关闭状态的结构示意图4是本发明的充气带压入装置中带钩与充气带的结构示意图； 图5是本发明的施工工艺一实施例中充气带的阵列状态示意图； 图6是本发明的施工工艺另一实施例中充气带的阵列状态示意图。
具体实施例方式
本发明的充气带压入装置主要包括一埋入件及一按压件。
如图1所示，埋入件1主要包括一体的两部分， 一部分为一圆锥形的导向 头11，另一部分为位于导向头11尾部的导杆12。在外型上，导杆12的正投 影完全落在导向头11的正投影范围内，以保证导杆12与导向头11下压形成
的地基孔的孔壁基本无摩擦。
导杆12与导向头11的连接面形成一承压面13，承压面13用于承接来自 按压件2的施压。按压件2为一空心杆件，用于传递来自地基上的外加压力。
如图2、图3所示，承压面13上还设置有多个用于钩挂充气带3的带钩 14;带钩14为半环形并具有一单向阀15。单向阀15通过限位铰链来实现单向 开启。
如图4所示，当按压件2施压埋入件1时，带钩14上固定连接的充气带3 就会随着埋入件1一同以基本垂直的方向进入地基土体下。
当压入装置在上提过程中时，按压件2上提，此时，埋入件1与充气带3 以原姿态保留在地基土体下。
通过反复多次操作，可以将多个充气带以阵列的方式基本垂直地插设到地 基土体中。由于地基土体情况基本相似，压入装置的受力状况也基本相似，因 此多个充气带可以以基本相同的角度和姿态保留在地基土体下。多个充气带的 间距基本相同，形成一阵列。
以下详细描述本发明的横向加压加固软土地基施工工艺。
第一实施例
(1) 对待处理的软土地基进行平整，在地表铺设垫层，该垫层为50cm厚 的砂砾层。
(2) 根据土质条件及地基加固要求，采用多个直径10 15cm的气带。该 气带的一端封闭， 一端开口。利用本发明的充气带压入装置，将气 带封闭的一端埋入土体至设计深度。这些气带在土体中排列成矩阵。
(3) 通过该开口对这些气带进行充气加压，使它们充分膨胀至气带的圆柱形尺寸，从而对土体进行挤压。由此，可在软土中形成圆柱形的 孑L。加压速率可根据土体的性质决定。 (4)对气带进行放气，使气带恢复原状后拔起气带，在软土中形成的孔 中填入粗砂，从而在软土中形成砂井。该砂井用作软土中的排水通 道。从砂井中排出的水体通过砂砾垫层排出场地。随着土体中水体 的不断排出，土体得到逐渐固结，达到软土加固目的。 根据上述横向加压加固软土地基施工工艺，由于在对土体进行挤压之后， 在由挤压形成的孔中填入粗砂作为填料以在该土体中形成排水通道，以使该土 体中的水体快速排除土体，縮短了施工周期，减少了工程造价。此外，该砂井 在成为排水通道的同时，亦形成了具有一定置换率的复合地基。 下面描述根据本发明的第二实施例。
第二实施例与第一实施例基本相同，其不同之处在于气带的排列方式。如
图5所示，被压入土体的气带l呈梅花形，即相邻两行(或两列)中的气带交
错布置。采用此种方式来布置气带，可使得土体受力均匀。 下面描述本发明的第三实施例。
第三实施例与第二实施例基本相同，其不同之处在于气带的充气加压方
式。如图6所示，先对第1、第3、第5、第7、第9及第11行的气带1进行 充气。与第一实施例类似，对这些已进行充气的气带进行放气起拔后，在该土 体中形成的孔中填入粗砂以形成砂井。
接着，对第2、第4、第6、第8、第IO及第12行的气带进行充气加压以 在土体中形成孔。随后，在这些孔中填入粗砂形成砂井。
在本实施例中，首先对气带中的一部分进行充气、放气、起拔以及在所形 成的孔中灌入粗砂。在土体中的一部分的孔内灌有粗砂的情况下，对剩余的一 部分气带进行充气、放气、起拔以及在所形成的孔中灌入粗砂。由此，土体受 力均匀，砂井形态不会被破坏，可保持排水通道的畅通。
综上所述，本说明书中所述的只是本发明 的几种较佳具体实施例。凡 本技术领域中技术人员依本发明 的构思在现有技术的基础上通过逻辑分 析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明 的权利要求 保护范围内。
权利要求
1、一种横向加压加固软土地基施工工艺，至少包括步骤一，将多个可膨胀部件压入所述地基土体至预定深度；步骤二，使所述可膨胀部件膨胀并挤压所述地基土体；步骤三，将所述可膨胀部件从所述地基土体中取出，以在所述地基土体中形成空腔；步骤四，在所述空腔中填充填料以形成排水通道。
2、 如权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，所述步骤一中多个所 述可膨胀部件成阵列分布。
3、 如权利要求2所述的施工工艺，其特征在于，所述阵列中位于相邻 行、列的所述可膨胀部件相互错位分布。
4、 如权利要求2所述的施工工艺，其特征在于，所述步骤二中，首先 使位于间隔的行列的所述可膨胀部件膨胀，然后使剩余的所述可膨 胀部件膨胀。
5、 如权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，还包括步骤五，对所 述填料进行振捣以使其相对密实。
6、 如权利要求1所述的施工工艺，其特征在于，在执行步骤一至四之 前，首先在所述地基土体的表面铺设垫层，所述垫层为30 80cm厚 的砂砾层。
7、 如权利要求1至6任一所述的施工工艺，其特征在于，所述可膨胀 部件为10 15cm直径的圆柱形气带。
8、 一种专用充气带压入装置，其特征在于，包括埋入件及按压件；所 述埋入件包括一设置有导杆的导向头，所述按压件为一空心杆件； 所述导向头与所述导杆的连接部形成一承压面用于承接来自所述按 压件的施压；所述承压面上还设置有多个用于钩挂所述充气带的带 钩；所述带钩为半环形并具有一单向阀。
全文摘要
本发明提供了一种软土地基施工工艺，包括步骤一，将多个可膨胀部件压入所述地基土体至预定深度；步骤二，使可膨胀部件膨胀并挤压地基土体；步骤三，将可膨胀部件从地基土体中取出，以在地基土体中形成空腔；步骤四，在空腔中填充填料以形成排水通道。本发明还提供了一种专用于本发明的施工工艺的充气带压入装置，包括埋入件及按压件；埋入件包括一设置有导杆的导向头，按压件为一空心杆件；导向头与导杆的连接部形成一承压面用于承接来自按压件的施压；承压面上还设置有多个用于钩挂充气带的带钩。本发明的充气带压入装置使压入装置能以基本垂直的状态插入地基土体，本发明的施工工艺大大缩短了现有技术中预压工序的持续时间，提高了软土地基处理效果。
文档编号E02D3/00GK101538851SQ20091004921
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者项培林 申请人:上海市城市建设设计研究院