[发明专利]一种软土地基气水置换固结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软土地基的排水固结技术，尤其涉及一种软土地基气水置换固结方法。

背景技术

软土地基天然含水量高，强度极低，压缩性大，透水性差，地基承载力低，需要进行加固处理，才能进行工程建设。目前常用的方法有桩基法、换土法、灌浆法、排水固结法和加筋法等。排水固结法具有费用较低和对环境影响小的特点而被广泛应用于大范围软土地基的处理。排水固结法由排水系统和加压系统两部分组合而成，在地基中设置排水体，在地基表面铺设砂垫层，在垫层上加载。

目前排水固结法加固软土地基常用的有三种类型：(1)加载预压法，在软基上打设砂井或排水带并铺上砂垫层，在垫层面上施加堆载预压，对地基加载是填料的自重，当填筑到其要求的高度及固结度时，预压完成，其缺点是软土的排水速度缓慢并有侧向位移挤出，要控制加载速率，固结时间完成时间长，对建筑软基加固，当达到所要求固结度后，还需卸载，工序复杂，时间长，造价高；(2)降水预压法，在软基上打设约6～8米的下端带有滤管的金属井管并将管顶连成管路，借真空泵的吸力使地下水位下降，减少土中的浮力增加土层的有效重量达到预压目的，对加固渗透性差的淤泥地基的固结时间长，软土层较深效果较差；(3)真空预压或真空联合加载预压法，该法是一种经济有效的软基加固方法，但工序复杂，处理时间长，造价也较高。

当前排水固结法加固软土地基存在的主要问题：对深部软土的排水固结效果差，固结处理要求的时间长，工程费用高；对水下岸坡、潮间带等复杂环境地基的加固处理工艺复杂，施工难度大。

发明内容

为了克服当前软土地基处理技术对深部软土的排水固结效果差、固结处理时间长等缺点，本发明提供一种软土地基气水置换固结方法，该方法施工过程简单、形成深部软土加固效果时间短、适用于复杂环境软土地基加固处理。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种软土地基气水置换固结方法，该方法包括以下步骤：

(1)对需要加固的软土区域按5～10米间隔纵横布置钻孔，钻孔的深度为软土层厚度的90％以上；钻孔内插入输气管，插入钻孔的输气管分为钻孔孔壁封闭段和钻孔孔壁透气段两部分，钻孔孔壁封闭段和钻孔孔壁透气段的长度比一般为2∶1；用输气管和四通气阀连接空气压缩机和插入钻孔的各输气管，各钻孔之间设置纵横排水沟；

(2)向各钻孔压入空气，对需要加固的地基土层进行充气，充气压力由小到大；通过空气压力挤出软土地层中的地下水，实现气水置换，使待加固的软土层处于非饱和状态；待压入气体在地表冒出，且钻孔中的气压不再上升后，停止向地层压入空气，并快速放气，迅速降低土层中的气压，使非饱和土层在上覆土层荷载作用下产生压缩变形，达到加固地基土的目的。

本发明的有益效果是：应用本发明，软土地基排水固结的深度不受限制，工程造价低，工程实施过程操作简便，可以快速产生深部软土地基的加固效果，适用于包括水下岸坡等复杂环境地基的加固处理，可以方便地与堆载预压法和真空预压法联合使用。

附图说明

图1是本发明软土地基气水置换固结方法实施工作示意图；

图中：空气压缩机1，输气管2，四通气阀3，钻孔4，钻孔孔壁封闭段5，钻孔孔壁透气段6，排水沟7。

具体实施方式

本发明的原理是在软土层的深部压入气体，利用高压气体置换软土地基中的地下水，然后快速排气减压，使非饱和土层产生压缩变形。具体来说，首先在待加固地基上钻探形成一系列钻孔，插入输气管，采用空压机向各钻孔压入高压气体，在软土地基深部土层中利用高压气体置换地基中的地下水，使地基土层处于非饱和状态，待压入高压气体的气压不再上升后，快速放气降低土层中的气压，使非饱和土层在上覆土层荷载作用下产生压缩变形，达到加固地基土。向地基土充气和放气过程可多次反复。

下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，根据地基工程地质条件的勘察结果，对需要加固的软土区域按5～10米间隔纵横布置钻孔4，根据软土层厚度，确定钻孔4深度，孔深一般为软土层厚度的90％以上。钻孔4内插入输气管2，插入钻孔4的输气管2分为钻孔孔壁封闭段5和钻孔孔壁透气段6两部分，钻孔孔壁封闭段5和钻孔孔壁透气段6的长度比一般为2∶1。用输气管2和四通气阀3连接空气压缩机1和插入钻孔4的输气管2，各钻孔4之间设置纵横排水沟。