本发明专利技术涉及一种软土地基处理装置及方法，包括：气砂混合输送装置，包括用于将砂料进行流化形成气砂混合流体的混合室以及气体产生装置；气砂喷射装置，包括用于向下插入软土层中钻杆组件，该钻杆组件与输料管相连通，钻杆组件上具有用将气砂混合流体向外喷出的第一喷射孔；动力装置，用于驱动钻杆组件上下移动以及带动钻杆组件绕自身轴线转动。软土地基处理装置能够将气砂混合流体喷射在软土层中形成透水良好的水平排水砂层，在气力作用下铺设形成的水平排水砂层具有一定的强度及厚度，不容易发生变形而使排水通道阻塞，能协调软土不均匀沉降，由于水平排水砂层的存在，增加了土体中的附加应力，提高了排水的均匀性及排水效率。
A soft soil foundation treatment device and method
【技术实现步骤摘要】
一种软土地基处理装置及方法
本专利技术涉及软土地基处理
，尤其涉及一种软土地基处理装置及方法。
技术介绍
随着社会发展的需要，越来越多的软土将作为建筑物地基。软土作为地基或其他用途时，需要对其进行加固处理，由于软土具有高含水量、高孔隙比和高流塑性等性质，目前针对此类工程，排水固结法是一种常用的地基处理办法，其原理是通过设置砂井或塑料排水板等竖向排水体,使土层中的孔隙水主要从水平方向通过竖向排水体排出，从而增加土层的排水途径，缩短排水距离,在荷载作用下，加速土体排水固结，使土体在短时间内发生较大沉降，从而达到提高土体强度，减少工后沉降的目的，但这种传统的地基处理方式，只设置排水板作为竖向排水体，以上面的砂垫层为水平排水体，而地下软土中没有增加水平排水通道，因而排水效率不高，其具有工期长、造价高、施工作业复杂的局限性。为了能在地下软土中没有增加水平排水通道，进而加快地基排水速度，提高地基处理效率，申请号为CN201611224965.4(授权公告号为CN106677156B)，公开了《一种应用气溶胶对软土地基进行扰动处理的方法》，设置排水体、垫层和排水沟、护筒或冲孔通道后，将喷射管穿过护筒或者冲孔通道，将气溶胶发生器中的液体或者固体气溶胶原料进行雾化，形成气溶胶，并以施以高压喷射入土体内部，喷射的气溶胶在土体中形成微小厚度的水平切割面，形成了水平排水通道，缩短了排水距离，达成快速排水的效果。但在实际操作时，上述专利中的软土地基处理方式还存在有一定的不足，首先，这种喷射气溶胶在软土中形成的水平排水通道只为临时排水层，其主要靠添加在其中的一定量的无机高阳离子材料与相应的两亲性高分子聚合物材料对相接触的淤泥进行改性而形成微表排水体系，这种微表排水体系的水平排水通道的厚度很小，水平排水通道容易因软土层局部区域的不均匀沉降而阻塞，造成一定水平范围内的排水不均匀，影响整体的排水效率；其次，软土地基处理方式仍需要间隔设置较多的竖向排水体，造成了资源的浪费，此外添加有功能材料的气溶胶成本也相对较高，这增加了软土地基处理的成本。因而如何提供一种能在软土中形成稳定的水平排水层进而保证排水效率的地基处理方式成为了本
人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能在软土中形成稳定的水平排水层进而保证排水效率的软土地基处理装置。本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能在软土中形成稳定的水平排水层进而保证排水效率的软土地基处理方法。本专利技术解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种软土地基处理装置，包括：气砂混合输送装置，包括用于将砂料进行流化形成气砂混合流体的混合室以及向混合室提供气体动力的气体产生装置，所述混合室具有砂料进口、空气进口以及出料口，所述气体产生装置连接所述混合室的空气进口，所述出料口连接有用于输送气砂混合流体的输料管；气砂喷射装置，包括用于向下插入软土层中钻杆组件，该钻杆组件与所述输料管相连通，所述钻杆组件上具有用将气砂混合流体向外喷出的第一喷射孔；动力装置，用于驱动所述钻杆组件上下移动以及带动钻杆组件绕自身轴线转动。为了将气砂混合流体能够稳定地向一侧喷出形成水平排水层，所述钻杆组件包括空心钻杆以及设于所述空心钻杆中的导料管，所述导料管的上端与所述输料管相连通，所述导料管的下部的侧壁上还连接有延伸至所述空心钻杆的外壁上的喷射管，所述喷射管的端口形成所述的第一喷射孔。为了进一步增大水平排水层的铺设范围，所述喷射管为能沿所述空心钻杆的径向方向向外延伸的伸缩管，该所述伸缩管能向内缩回而收容在所述空心钻杆与所述导料管之间形成的空腔内。当空心钻杆向下钻进或向上提升时，喷射管能够收容在所述空心钻杆与所述导料管之间形成的空腔内，避免对空心钻杆的上下移动造成干涉。作为改进，所述喷射管为一级伸缩管、两级伸缩管或者多级伸缩管中的其中一种。可以根据实际作业需求将喷射管设计为一级伸缩管、两级伸缩管或者多级伸缩管。为了保证伸缩管能够稳定地伸出并缩回，所述喷射管为二级伸缩管，包括沿长度方向依次连接的第一管件、第二管件和第三管件，所述第一管件连接在所述空心钻杆与所述导料管之间，所述第一管件的壁上设有与第一管件同轴设置的第一环形槽液腔，该第一环形槽液腔与外部液压管路相通，所述第二管件沿轴向活动地设于所述第一环形槽液腔中并能在液压作用下向外伸出，所述第二管件的壁上设有与第二管件同轴设置的第二环形槽液腔，该第二环形槽液腔与第一环形槽液腔相通，所述第三管件沿轴向活动地设于所述第二环形槽液腔中并能在液压作用下向外伸出，所述的第一喷射孔位于所述第三管件的外端部。当需要将喷射管伸出空心钻杆外时，可通过相应的液压控制系统，将液体注入第一环形槽液腔及第二环形槽液腔中，驱动第三管件及第二管件相对第一管件向外伸出；当需要将喷射管缩回空心钻杆内时，通过相应的液压控制系统，使第一环形槽液腔及第二环形槽液腔中液体泄压回流，驱动第二管件及第三管件相对第一管件向内缩回。其中，液压控制系统的液力介质可以为水也可以为油液等液体，为了方便密封、润滑以及避免管件生锈，优选为采用油液；液压系统若采用不锈钢材料，宜优先采用水液。为了提高水平排水层的铺设速度，所述喷射管沿所述导料管的长度方向对应设有多组，每组喷射管包括三个喷射管，该三个喷射管沿所述导料管的圆周方向均匀间隔设置。为了能在钻杆组件向上提升过程中形成与上述的水平排水砂层相接合的竖向排水砂井，所述导料管的下端连接在所述空心钻杆的底部，导料管的下端具有供气砂混合流体向下喷射出的第二喷射孔，所述第二喷射孔上设有能封闭或打开的第二喷射孔的第二活门，所述第一喷射孔上也设有能封闭或打开的第一喷射孔的第一活门。钻杆组件在一次钻进及钻出软土层的过程中，能够一次形成水平排水砂层及竖向排水砂井，这有效提高了地基处理的速度，且避免了额外铺设其他的竖向排水体，节省了成本。作为改进，所述气体产生装置为空压机。本专利技术解决第二个技术问题所采用的技术方案为：软土地基处理方法包括以下步骤：步骤1、铺设垫层，在待处理的软土地基表面铺设垫层；步骤2、设置气砂混合输送装置及钻杆组件，通过动力装置驱动钻杆组件穿过垫层打入软土中，并将气体产生装置与混合室的进气口连接，将输料管与混合室的出口及钻杆组件连接；步骤3、喷射形成水平排水砂层，通过砂料进口向混合室中加入砂料，开启气体产生装置向混合室中输入气体，使气砂在混合室中充分混合后形成气砂混合流体，然后经输料管送至钻杆组件中，同时动力装置驱动钻杆组件旋转，使气砂混合流体经钻杆组件的第一喷射孔向侧部喷出形成水平排水砂层；步骤4、喷射形成竖向排水砂井，在水平排水砂层喷射完成后，通过动力装置提升钻杆组件，同时开启对应设于在钻杆组件的下端部的第二喷射孔，使气砂混合流体经第二喷射孔向下喷出，以在钻杆组件向上提升过程中形成与上述的水平排水砂层相接合的竖向排水砂井；步骤5、构建纵横立体排水网，在其余设定位置，依次重复步骤2-步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种软土地基处理装置，其特征在于包括：/n气砂混合输送装置，包括用于将砂料进行流化形成气砂混合流体的混合室(10)以及向混合室(10)提供气体动力的气体产生装置，所述混合室(10)具有砂料进口、空气进口以及出料口，所述气体产生装置连接所述混合室(10)的空气进口，所述出料口连接有用于输送气砂混合流体的输料管(11)；/n气砂喷射装置，包括用于向下插入软土层中钻杆组件(20)，该钻杆组件(20)与所述输料管(11)相连通，所述钻杆组件(20)上具有用将气砂混合流体向外喷出的第一喷射孔(31)；/n动力装置，用于驱动所述钻杆组件(20)上下移动以及带动钻杆组件(20)绕自身轴线转动。/n
【技术特征摘要】
1.一种软土地基处理装置，其特征在于包括：
气砂混合输送装置，包括用于将砂料进行流化形成气砂混合流体的混合室(10)以及向混合室(10)提供气体动力的气体产生装置，所述混合室(10)具有砂料进口、空气进口以及出料口，所述气体产生装置连接所述混合室(10)的空气进口，所述出料口连接有用于输送气砂混合流体的输料管(11)；
气砂喷射装置，包括用于向下插入软土层中钻杆组件(20)，该钻杆组件(20)与所述输料管(11)相连通，所述钻杆组件(20)上具有用将气砂混合流体向外喷出的第一喷射孔(31)；
动力装置，用于驱动所述钻杆组件(20)上下移动以及带动钻杆组件(20)绕自身轴线转动。
2.根据权利要求1所述的软土地基处理装置，其特征在于：所述钻杆组件(20)包括空心钻杆(21)以及设于所述空心钻杆(21)中的导料管(22)，所述导料管(22)的上端与所述输料管(11)相连通，所述导料管(22)的下部的侧壁上还连接有延伸至所述空心钻杆(21)的外壁上的喷射管(40)，所述喷射管(40)的端口形成所述的第一喷射孔(31)。
3.根据权利要求2所述的软土地基处理装置，其特征在于：所述喷射管(40)为能沿所述空心钻杆(21)的径向方向向外延伸的伸缩管，该所述伸缩管能向内缩回而收容在所述空心钻杆(21)与所述导料管(22)之间形成的空腔(200)内。
4.根据权利要求3所述的软土地基处理装置，其特征在于：所述喷射管(40)为一级伸缩管、两级伸缩管或者多级伸缩管中的其中一种。
5.根据权利要求3所述的软土地基处理装置，其特征在于：所述喷射管(40)为二级伸缩管，包括沿长度方向依次连接的第一管件(41)、第二管件(42)和第三管件(43)，所述第一管件(41)连接在所述空心钻杆(21)与所述导料管(22)之间，所述第一管件(41)的壁上设有与第一管件(41)同轴设置的第一环形槽液腔(410)，该第一环形槽液腔(410)与外部液压管路相通，所述第二管件(42)沿轴向活动地设于所述第一环形槽液腔(410)中并能在液压作用下向外伸出，所述第二管件(42)的壁上设有与第二管件(42)同轴设置的第二环形槽液腔(420)，该第二环形槽液腔(420)与第一环形槽液腔(410)相通，所述第三管件(43)沿轴向活动地设于所述第二环形槽液腔(420)中并能在液压作用下向外伸出，所述的第一喷射孔(31)位于所述第三管件(43)的外端部。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的软土地基处理装置，其特征在于：所述喷射管(40)沿所述导料管(22)的长度方向对应设有多组，每组喷射管(40)包括三个喷射管(40)，该三个喷射管(40)沿所述导料管(22)的圆周方向均匀间隔设置。
7.根据权利要求2所述的软土地基处理装置，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯清波，孙继光，
申请(专利权)人：冯清波，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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