[发明专利]一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置及施工方法

权利要求书

1.一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置，其特征在于，包括掘进头(1)、注浆管(2)、注气装置(7)以及监测和控制装置(8)，所述掘进头(1)与注浆管(2)连接，所述掘进头(1)端部设有注浆口(9)，所述注浆管(2)上安装有用于采集孔隙水压力信息的孔隙水压力计(3)和监测土体电阻率的金属电极环(4)，所述注浆管(2)内设置注气管(6)，所述注气管(6)的注气口设置在注浆管(2)上，所述注气管(6)尾端连接注气装置(7)，所述掘进头(1)、孔隙水压力计(3)、金属电极环(4)通过注浆管(2)内部安装的集成线缆(5)与监测和控制装置(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置，其特征在于，所述掘进头(1)上部安装有摄像头(10)和照明装置(11)。

3.根据权利要求2所述的一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置，其特征在于，所述摄像头(10)和照明装置(11)通过集成线缆(5)与监测和控制装置(8)连接。

4.根据权利要求1所述的一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置，其特征在于，所述注气管(6)的注气口处安装带有铁丝网的土工织物。

5.一种利用权利要求1所述的装置对建筑物地基注气抗液化处理的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)在目标建筑物周围选择平坦地面放坡开挖工作井；

(b)启动掘进头(1)，通过监测和控制装置(8)调整掘进头掘进方向和速度，同时从注浆管(2)进行注浆；

(c)监测和控制装置(8)控制掘进头(1)深度，当到达指定深度时，启动注气装置(7)通过注气管(6)向目标建筑物下方可液化土层注气，从而降低其饱和度；

掘进头(1)深度通过孔隙水压力计(3)采集的掘进头周围土层的孔隙水压力信息来确定，并通过下式计算：

式中，S为此时的掘进头深度，ΔH为地下水位到地表的距离，U为孔隙水压力计采集得到的孔隙水压力，ρ_w为此处地下水密度，g为重力加速度；

(d)监测和控制装置(8)通过金属电极环(4)监测掘进头周围土层的电阻率变化率，并换算饱和度；当土体饱和度达到指定值后，停止注气，控制掘进头(1)回退；

(e)回填工作井，完成对目标建筑物下方可液化地基的注气减饱和处理。

6.根据权利要求5所述的一种建筑物地基注气抗液化处理的施工方法，其特征在于，所述步骤(d)中，注气过程中，监测和控制装置(8)向金属电极环(4)持续输出恒定电流I，电阻率变化率的计算公式为：

式中，Δρ为周围土层的电阻率变化率，V为注气后金属电极环两端电压，V₀为注气前金属电极环两端的初始电压。

7.根据权利要求5所述的一种建筑物地基注气抗液化处理的施工方法，其特征在于，所述步骤(d)中土体饱和度根据周围土层的电阻率变化率通过下式换算：

S_r＝1-nΔρ

式中，S_r为周围土层的饱和度，n为取原位砂样进行的室内电阻率试验所测定的系数，Δρ为周围土层的电阻率变化率。