【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软土地基加固处理，具体涉及一种气浪加热联合真空预压软土地基加固结构及方法。
技术介绍
1、近年来，随着我国沿海地区经济的快速发展，各沿海城市的规模不断扩大，铁路公路建设不断增大，在建设过程中出现了越来越多的软基处理工程。我国沿海地区大多存在近代沉积的软弱黏土层，这种软弱黏土具有含水率高、压缩性大、渗透性差、强度低、土层厚和分布极不均匀等特点，若在这些土层上建造建筑物将会遇到地基失稳、沉降和不均匀沉降显著等问题，因此需要进行地基加固处理。
2、真空预压法能有效对大面积软土地基进行排水固结，具有地基固结效果较好、工后沉降较小且均匀、节能环保、工程造价低等优点。但是，在地层深厚且土质复杂的新近吹填软土地基固结工程的应用中，这种技术逐渐暴露出一些问题，例如：真空预压法处理深度有限，深层土壤的固结效果不佳；真空预压法固结效果有限，仅能在土壤表层和内部提供不超过一个大气压的压强差，处理后的地基不能满足强度变形要求；真空预压法施工周期长，导致了一些工期较紧的工程无法及时竣工。
3、对此，为解决现有技术中存在的问题，本领域技术人员做出了诸多努力，例如中国专利申请cn 117822547a提出了一种组合排水板的真空预压超软土地基加固方法，通过采用组合排水板和加热装置等方式对超软土地基加固，提高了脱水固结的效率，使地基承载力得到有效提升，但对于高含水率、高孔隙比、高压缩性和低渗透性的软土地基的处理效率仍然有所欠缺。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供
2、为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：
3、一种气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，包括抽气排水系统、热气增压系统和密封系统；所述抽气排水系统和所述热气增压系统并列设置于地表下方；所述密封系统设于地表上方，用于对所述抽气排水系统和所述热气增压系统形成密封作用；所述热气增压系统包括气源、气体加热装置和多个热浪管；所述气源和所述气体加热装置均设置于地表上方，多个所述热浪管设于地表下方；所述气源通过管线依次连接气体加热装置和多个热浪管。
4、进一步的，所述热浪管呈并联式与所述气体加热装置连接，包括密闭段和透气段；所述密闭段管径小于所述透气段管径，上端通过防气流冲刷接头与所述管线连接，下端通过变径接头与所述透气段连接。
5、进一步的，所述透气段以弹簧为骨架，底部连接有保护头；所述弹簧外侧包裹有2-3层透气层。
6、进一步的，所述抽气排水系统包括真空泵和多个排水板；所述真空泵设于地表上方；多个所述排水板设于地表下方；多个所述排水板通过管线和手型接头呈并联式与所述真空泵连接。
7、进一步的，所述密封系统包括密封层和压膜沟；所述密封层覆盖于地表上；；所述密封层的边角均通过所述压膜沟埋入地表下方。
8、一种气浪加热联合真空预压软土地基加固方法，该方法包括以下步骤：
9、步骤s1：在待处理软土地基表面铺设砂垫层并整平地表，铺设编织布，四周设置压膜沟和排水渠；
10、步骤s2：将排水板与手型接头连接，再将排水板插入软土地基中，并布置管线，通过管线将排水板与真空泵连接；
11、步骤s3：将热浪管与防气流冲刷接头连接，插入软土地基中，再布置管线，通过管线将热浪管依次连接气体加热装置和气源，并使用保温棉套包裹管线；
12、步骤s4：于地表上铺设若干层土工布和密封膜，通过压膜沟将土工布和密封膜四周埋入土中密封，并在密封膜上方覆水，提供水载压力；
13、步骤s5：开启真空泵进行抽真空操作，并控制期间膜下真空度不小于-85kpa；
14、步骤s6：观测软土地基应变固结度，当地基应变固结度为40％～80％时，开启热气增压系统，采取间歇式热气增压方法进行增压，增压压强在热浪管中为20kpa～40kpa，气浪温度为100℃～200℃；
15、步骤s7：观测软土地基应变固结度，当观测软土地基应变固结度不低于85％时，且地基沉降量小于2mm/day时，停止抽真空，并进行卸载。
16、进一步的，步骤s2中，多个排水板的布置方式为：多个排水板构成n个a*a规格的正方形的平面布置形式。
17、进一步的，步骤s3中，所述热浪管的深度大于2m；所述热浪管的布置方式为：于每个由排水板构成的正方形中心位置布置一根热浪管。
18、进一步的，步骤s6中，采取间歇式热气增压方法进行增压的具体过程为：当膜下真空度降低为-60kpa后，停止热气增压，待膜下真空度恢复至-80kpa时，重新开启热气增压系统；每天增压一组，并保证热气增压期间气流温度大于150℃的时间不少于2h。
19、本专利技术所述的技术方案取得有益效果为：
20、1.本专利技术通过结合抽气排水系统和热气增压系统，通过真空泵实行抽真空操作之外，额外利用注入高温压缩空气的方法，能够提高土体渗透性，并加快土中孔隙水的蒸发，同时还可以在土中形成微小裂缝，从而加快土体的排水固结作用，对于对常规方法难以解决的高含水率、高孔隙比、高压缩性和低渗透性的软土地基进行高效、快速加固处理。
21、2.本专利技术通过使排水板和热浪管呈交错的方式布置，使得当注入高温压缩气体时，气浪管可以提供横向的气流和压强，促进土中孔隙水横向运移至临近排水板中，进而被排水板抽出，排放至地表，达到促进地基土排水固结的目的，能够通过高温压缩气体对排水板产生气流冲刷的效果，从而能够减小排水板发生淤堵的可能性，从而降低了工程失败的风险。
22、3.通过控制真空泵以及空压机的开启顺序，使得真空泵开启后，待处理地层中出现真空渗流场，对地基进行排水固结，待真空泵开启一段时间后，土体固结度提高，排水固结的效果减弱，此时再开启空压机能够提供额外的横向压强，增加了地基固结的效率。
23、4.通过采用间歇性增压的方法，一方面能够避免真空泵长时间开启后固结效果减弱的问题，另一方面能够避免长时间热气增压造成的真空度逐渐降低的现象，对土体在真空荷载的固结产生负面影响，从侧面提高了软土地基固结的效率。
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1.一种气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，包括抽气排水系统、热气增压系统和密封系统；所述抽气排水系统和所述热气增压系统交错设置于地表下方；所述密封系统设于地表上方，用于对所述抽气排水系统和所述热气增压系统形成密封作用；所述热气增压系统包括气源(5)、气体加热装置(6)和多个热浪管(7)；所述气源(5)和所述气体加热装置(6)均设置于地表上方，多个所述热浪管(7)设于地表下方；所述气源(5)通过管线(2)依次连接气体加热装置(6)和多个热浪管(7)。
2.根据权利要求1所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述热浪管(7)呈并联式与所述气体加热装置(6)连接，包括密闭段(10)和透气段(11)；所述密闭段(10)管径小于所述透气段(11)管径，上端通过防气流冲刷接头(9)与所述管线(2)连接，下端通过变径接头(111)与所述透气段(11)连接。
3.根据权利要求2所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述透气段(11)内部以弹簧(114)为骨架，底部连接有保护头；所述弹簧(114)外侧包裹有2-3层透气层(
4.根据权利要求1所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述抽气排水系统包括真空泵(1)和多个排水板(4)；所述真空泵(1)设于地表上方；多个所述排水板(4)设于地表下方；多个所述排水板(4)通过管线(2)和手型接头(3)呈并联式与所述真空泵(1)连接。
5.根据权利要求1所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述密封系统包括密封层(12)和压膜沟(14)；所述密封层(12)覆盖于地表上；；所述密封层(12)的边角均通过所述压膜沟(14)埋入地表下方。
6.一种气浪加热联合真空预压软土地基加固方法，基于权利要求1所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固方法，其特征在于，步骤S2中，多个排水板的布置方式为：多个排水板构成n个a*a规格的正方形的平面布置形式。
8.根据权利要求7所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固方法，其特征在于，步骤S3中，所述热浪管的深度大于2m；所述热浪管的布置方式为：于每个由排水板构成的正方形中心位置布置一根热浪管。
9.根据权利要求6所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固方法，其特征在于，步骤S6中，采取间歇式热气增压方法进行增压的具体过程为：当膜下真空度降低为-60kPa后，停止热气增压，待膜下真空度恢复至-80kPa时，重新开启热气增压系统；每天增压一组，并保证热气增压期间气流温度大于150℃的时间不少于2h。
...【技术特征摘要】
1.一种气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，包括抽气排水系统、热气增压系统和密封系统；所述抽气排水系统和所述热气增压系统交错设置于地表下方；所述密封系统设于地表上方，用于对所述抽气排水系统和所述热气增压系统形成密封作用；所述热气增压系统包括气源(5)、气体加热装置(6)和多个热浪管(7)；所述气源(5)和所述气体加热装置(6)均设置于地表上方，多个所述热浪管(7)设于地表下方；所述气源(5)通过管线(2)依次连接气体加热装置(6)和多个热浪管(7)。
2.根据权利要求1所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述热浪管(7)呈并联式与所述气体加热装置(6)连接，包括密闭段(10)和透气段(11)；所述密闭段(10)管径小于所述透气段(11)管径，上端通过防气流冲刷接头(9)与所述管线(2)连接，下端通过变径接头(111)与所述透气段(11)连接。
3.根据权利要求2所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述透气段(11)内部以弹簧(114)为骨架，底部连接有保护头；所述弹簧(114)外侧包裹有2-3层透气层(115)。
4.根据权利要求1所述的气浪加热联合真空预压软土地基加固结构，其特征在于，所述抽气排水系统包括真空泵(1)和多个排水板(4)；所述真空泵(1)设于地表上方；多个所述排水...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，吴海洋，孙阳，王法鑫，陈赛，邢浩，黄嘉璐，郑浩，陈建阳，薛亚龙，
申请(专利权)人：江苏盐城港港湾建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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