[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

说明书

本发明公开了一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置及施工方法，该装置包括掘进头、注浆管、注气装置以及监测和控制装置，所述掘进头与注浆管连接，所述掘进头端部设有注浆口，所述注浆管上安装有用于采集孔隙水压力信息的孔隙水压力计和监测土体电阻率的金属电极环，所述注浆管内设置注气管，所述注气管的注气口设置在注浆管上，所述注气管尾端连接注气装置，所述掘进头、孔隙水压力计、金属电极环通过注浆管内部安装的集成线缆与监测和控制装置连接。本发明可以应用于既有建筑物下方可液化地基土层，能够在施工过程中精确控制可液化地基处置深度和位置、持续监测抗液化处置效果，成本低廉、操作简便，可以有效地降低地基的液化风险。

技术领域

本发明涉及可液化地基处理装置及其方法，尤其涉及一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置及施工方法。

背景技术

在地震发生时，地震动作用下可液化地基容易发生液化灾害，导致地基上结构的不均匀沉降、倾斜和其他形式的破坏等，造成巨大的经济损失甚至人员伤亡。地基液化是岩土地震工程面临的主要问题之一。传统液化地基处理方法有刚性桩法和柔性桩法，刚性桩法包括钻孔灌注桩、水泥搅拌桩等，柔性桩法包括挤密砂桩、碎石桩等，这些液化地基处理方法均是在建筑物建造前对地基进行处理，而无法应用于既有建筑物下的地基抗液化处置，而且存在成本较高且技术复杂的问题。减饱和法是通过在饱和土体中注入性质稳定且不溶于水的气泡，降低土体饱和度，增强地基抗液化性能的一种新型液化地基处理技术。中国专利CN201410226587.8公开了一种微纳米气泡处理可液化地基装置及操作方法，注入微纳米气泡和水的混合体，微纳米气泡可长久滞留于土体中，降低其饱和度，增加土体的抗剪强度，从而显著加强了可液化砂层的抗液化能力，但是存在无法精确控制可液化地基处置深度和位置、无法监测处理效果等缺点。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种能精确控制可液化地基处置深度和位置、持续监测处置效果、操作简便的建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置及施工方法。

技术方案：本发明所述的一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理装置，包括掘进头、注浆管、注气装置以及监测和控制装置，所述掘进头与注浆管连接，所述掘进头端部设有注浆口，所述注浆管上安装有用于采集孔隙水压力信息的孔隙水压力计和监测土体电阻率的金属电极环，所述注浆管内设置注气管，所述注气管的注气口设置在注浆管上，所述注气管尾端连接注气装置，所述掘进头、孔隙水压力计、金属电极环通过注浆管内部安装的集成线缆与监测和控制装置连接。

优选地，所述掘进头为可视化遥控掘进头。

优选地，所述掘进头上部安装有摄像头和照明装置。

优选地，所述摄像头和照明装置通过集成线缆与监测和控制装置连接。

优选地，所述注气管的注气口处安装带有铁丝网的土工织物。

本发明所述的一种建筑物地基自掘进注气抗液化处理的施工方法，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，通过监测和控制装置调整掘进头掘进方向和速度，同时从注浆管进行注浆；

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

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

(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。

优选地，所述步骤(c)中，掘进头深度通过孔隙水压力计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：