[发明专利]一种用于含气土层中预制桩施工的可控排气装置及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种排气装置及其施工方法，更具体地说，涉及一种用于含气土层中预制桩施工的可控排气装置及其施工方法。

背景技术

含气土层以分布在沼泽湿地、河口、三角洲以及湖泊和海床中的含气沉积物最为常见。我国的长江三角洲、辽东湾滩海地区、黄河三角洲外海海域、山东半岛滨浅海、南黄海、杭州湾、舟山群岛、长江口、珠江口、东海和南海陆架的地质普查中均发现海床浅部存在浅层气的赋存证据，显示出我国近海海域从北到南分布有大面积的含气土层。含气土层中的浅层气埋藏浅，成因复杂。一般从地表以下20m到1500m的各类地层均有分布，而又相对集中在第四系和第三系。个别地区存在于石炭一二叠系，更老的地层因受储盖层条件的限制而分布较少。从气源条件来看，既有生物气，又有煤成气、油型气、水溶气，甚至还有生物降解气和低成熟气等。从分布的地层来看，第四系以生物气为主，第三系以油型气为主，石炭一二叠系含煤地层以煤层气为主。上海及其它一些东南沿海城市如杭州、广州等，是我国经济发展最快的地区，在这些地区开发利用地下空间的步伐正日益加快，而在这些沿海地区都有浅层气的分布，土中蕴含的大量气体也逐渐成为重要工程灾害源。为了消除或减轻浅层气地质灾害对地下工程的影响，保证地下工程的安全施工和运营，有必要对浅层气地质灾害进行深入的研究，制定出合理、可靠的工程处理方式。目前，各类基础设施建设陆续会在含气土层地质区域内开展，由于桩基是富含含气土区域经常采用的基础形式，而灌注桩已被工程实践证明不适用于含气土层，所以预制桩是一种相对可行的桩型。但预制桩施工又会涉及施工的可靠性和工后沉降问题，所以迫切需要即能够在含气土层施工，又可以提高含气土层承载力的装置和方法，最好还能有效利用这种清洁能源。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服上述的不足，提供了一种用于含气土层中预制桩施工的可控排气装置及其施工方法，采用本发明的技术方案，作用机理符合含气土层桩基施工的灾变规律，设计中充分考虑了含气土的工程特性，布置形式简单，布置灵活，施工操作简便，适用于各种含气土层的预制桩施工，可防止含气土层中气体喷发引起的工程灾害，降低人员和财产损失，可增强含气土层范围内桩端和桩侧土体承载能力，降低施工后桩基的沉降变形。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于含气土层中预制桩施工的可控排气装置，包括预制空心桩，所述的预制空心桩底部设置有由钢或混凝土制成的闭口桩尖，所述的闭口桩尖前端设置有排气装置；所述的排气装置包括下端密封的排气管道和设于排气管道内的排气/液管、高压注水/浆管，所述的排气管道内设有分隔板，位于分隔板上方的排气管道穿过闭口桩尖伸入预制空心桩内，位于分隔板下方的排气管道管壁上设置多个滤孔；所述的高压注水/浆管上端连接止回阀后与注水机或注浆机连通，高压注水/浆管下端穿过分隔板伸至排气管道底部；所述排气/液管上端连接流量表和压力控制阀后与排气/液阀相连，排气/液管下端伸至排气管道底部。

更进一步地，位于所述的分隔板下方的高压注水/浆管管壁上开设有多个注水/浆孔；位于所述的分隔板下方的排气/液管管壁上开设有多个进气/液孔。

更进一步地，所述的多个注水/浆孔三个一组被分为多组，间隔分布在高压注水/浆管管壁不同的截面上，同一截面上的三个注水/浆孔相互错开布置；所述的多个进气/液孔四个一组被分为多组，间隔分布在排气/液管管壁不同的截面上，同一截面上的四个进气/液孔相对布置；所述的多个滤孔五个一组被分为多组，间隔分布在排气管道管壁不同的截面上，同一截面上的五个滤孔相对布置。

更进一步地，所述的排气/液阀的出口连接气液分离装置。

更进一步地，所述的预制空心桩为预制混凝土管桩或预制混凝土空心方桩或预制空心钢桩。

更进一步地，所述的预制空心桩与闭口桩尖采用焊接或胶接的方式连接。

本发明的一种用于含气土层中预制桩施工的可控排气装置的施工方法，其步骤为：

1)闭口桩尖前端设置有排气装置，排气装置中位于分隔板上方的排气管道穿过闭口桩尖，排气装置中排气/液管的下端穿过分隔板伸至排气管道底部，排气装置中高压注水/浆管下端穿过分隔板伸至排气管道底部；

2)将排气装置内的排气/液管上端和高压注水/浆管上端分别通过弯管与预制空心桩内的排气/液管和高压注水/浆管连接，再将闭口桩尖采用焊接或胶接的方式连接于预制空心桩底部；

3)采用动力或静力压桩法，进行预制空心桩施工；