CN109736293B - 增压加热处理软土地基的智能信息化装置及地基处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地基处理技术领域，尤其是涉及一种增压加热处理软土地基的智能信息化装置及地基处理方法，增压加热处理软土地基的智能信息化装置包括空心管以及充气管，所述空心管包括设置在其轴向两端的密闭件，所述空心管的表面设置有出气孔，所述充气管一端伸入空心管内。本发明具有提高软土地基的排水效率的效果。

Description

增压加热处理软土地基的智能信息化装置及地基处理方法

技术领域

本发明涉及地基处理技术领域，尤其是涉及一种增压加热处理软土地基的智能信息化装置及地基处理方法。

背景技术

在沿海地区广泛分布着深厚的淤泥质粘土，在淤泥质粘土这种软弱的地基上建造建筑物前，都需要对软弱地基进行处理。

目前，在淤泥质粘土类的软弱地基的处理方法对于深层的粘土处理效果均不太好，例如以常见的超载预压法为例，该方法通过在软弱地基深处插入塑料排水板，然后在地基土的表面堆载重物，从而使得对基地加压让地基深处的地下水通过塑料排水板排出。因为深层的地基土原本就承受其上方地基土极大的自重，因此由地基上堆载的重物的所增加的荷载对于深层地基土的承受荷载增量不大。由此，超载预压法对于排出浅层土层中的地下水具有较好的排水效果，但对于深层粘土的加载效果并不明显。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种增压加热处理软土地基的智能信息化装置及地基处理方法，其优势在于提高软土地基的排水效率。

本发明的第一个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种增压加热处理软土地基的智能信息化装置，包括空心管以及充气管，所述空心管包括设置在其轴向两端的密闭件，所述空心管的表面设置有出气孔，所述充气管一端伸入空心管内。

通过采用上述技术方案，将本装置插入至正在进行超载预压排水的软土地基中，然后通过充气管向空心管中注入高压气体，高压气体从出气孔进入至软土地基中，从而使得地基土中的压力增大，迫使孔隙水进入塑料排水板，然后被输出至地基表面，从而提高了软体地基处理中的排水效率。同时，在将本装置插入至软土的过程中，因为本装置周围的软土受到本装置的挤压效应影响，也会使得孔隙水加快进入塑料排水板中，进而加快软土地基排水。

本发明进一步设置为：所述空心管外设置有防水透气层。

通过采用上述技术方案，防止软土地基中的水进入空心管中，但是又不影响高压气体从空心管中进入至软土地基内。

本发明进一步设置为：所述充气管位于空心管外的一端通过快速接头连接有高压气源。

通过采用上述技术方案，设置快速接头可以使得高压气源可以快速上的与本装置相连。

本发明进一步设置为：所述充气管与空心管轴向的一端相连，所述空心管上远离与充气管相连的一端设置有空心锥帽。

通过采用上述技术方案，空心锥帽的端部较为尖锐，从而使得本装置更容易被压入至软土地基中。

本发明进一步设置为：所述密闭件与空心管的本体可拆卸连接，所述密闭件包括环形盖板以及螺栓，所述空心管的内壁上设置有与螺栓配合的螺孔，所述螺栓与环形盖板之间还设置有橡胶垫片，所述空心管内设置有电热管。

通过采用上述技术方案，电热管将进入至空心管中的高压空气加热，使气体快速升温，成为高温喷射气流，加速软土与气体接触面上水分的蒸发，同时使空心管外壁升温，对周围软土进行烘烤，加速软土固结。

本发明进一步设置为：所述电热管有多根并且相互并联，所述空心管的内壁上设置有与电热管电连接的温度控制器。

通过采用上述技术方案，当达温度到设定值上限后，通过温控系统对电热管断电停止加热，利用此时余热，对空心管壁周围土体继续烘烤，对高压气流持续加热；当温度低于设定值下限时，通过温控系统启动电热管继续加热。

本发明进一步设置为：所述空心管内设置有干燥器。

通过采用上述技术方案，吸收进入空心管中的高压气体含有的水汽，防止水汽在空心管的内壁凝结。

本发明的第一个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种地基处理方法，包括如下步骤：

步骤一：在软体地基表面铺设一层土工布，然后铺设一层60cm厚的清宕渣层，再铺一层土工布，最后再铺设30cm厚的碎石层；

步骤二：在地基中插入塑料排水板，并且在地基表面堆载重物；

步骤三：在塑料排水板之间插入拔掉快速接头的软土地基处理装置；

步骤四：在每两个所述软土地基处理装置之间的中部位置插入一个压力控制器，同时在压力控制器附近设置一个沉降观测点；

步骤五：对沉降观测点进行沉降观测，并且记录沉降数据；

步骤六：当每日沉降量小于预设值时，对电热管进行通电，并且向充气管中充入高压空气。

通过采用上述技术方案，超载预压排水法联合本装置在排水的过程中向软土中输入高压气体，并且对软土进行加热，进而使得获得更高的排水效率；在排水的过程中记录相关的数据，还可建立相关的数据库。

本发明进一步设置为：步骤四中所述沉降观测点包括托盘以及垂直设置在托盘上的立杆，所述立杆上设置有标记线，利用水准仪观测标记线实现沉降观测。

通过采用上述技术方案，观测标记线的沉降数据，即可获得沉降观测点处的沉降数据。

本发明进一步设置为：步骤七中的预设值为8mm/d 。

通过采用上述技术方案，当预设值小于8mm/d表明沉降量较小，此时可通过加热的方式对软土进行进一步的处理。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过充气管向空心管中注入高压气体，高压气体从出气孔进入至软土地基中，从而使得地基土中的压力增大，迫使孔隙水进入塑料排水板，然后被输出至地基表面，从而提高了软体地基处理中的排水效率；

2、电热管将进入至空心管中的高压空气加热，使气体快速升温，成为高温喷射气流，加速软土与气体接触面上水分的蒸发，同时使空心管外壁升温，对周围软土进行烘烤，加速软土固结；

3、干燥管可以吸收进入空心管中的高压气体含有的水汽，防止水汽在空心管的内壁凝结。

附图说明

图1为实施例一的整体剖面结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为实施例二的整体结构示意图。

附图标记：1、空心管；2、充气管；3、出气孔；4、防水透气膜；5、快速接头；6、干燥器；7、外壳；8、干燥剂；9、空心锥帽；10、环形盖板；11、螺栓；12、螺孔；13、橡胶垫片；14、电热管；15、温度控制器；16、塑料排水板；17、沉降观测点；18、托盘；19、立杆；20、压力控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，为本发明公开的一种增压加热处理软土地基的智能信息化装置，包括空心管1以及充气管2，空心管1包括设置在其轴向两端的密闭件，空心管1的表面设置有出气孔3，出气孔3沿空心管1的周向以及轴向均匀分布，充气管2一端伸入空心管1内。

如图2所示，充气管2插入至空心管1的底部，并且在空心管1外包裹有防水透气膜4，在将本装置利用机械或人工插入至软土地基中时，防水透气膜4可以防止软土地基中的水进入空心管1中，但是又不影响高压气体从空心管1中进入至软土地基内。

如图2所示，充气管2位于空心管1外的一端通过快速接头5连接有高压气源，快速接头5可以是和充气管2螺接或者是套接的管体。在进行超载预压时，将装置插入深层软土体，拔掉与充气管2相连接的充气管2快速接头5，让深层软土与大气相连接，增加软土层的压力，使软土层与塑料排水板16之间的压力差增大。

空心管1内靠近于快速接头5的一端设置有干燥器6，干燥器6包括一个表面镂空的圆柱状外壳7，外壳7内放置有干燥剂8，干燥器6将空心管1内沿其轴线方向左右分隔。干燥器6用于吸收进入空心管1中的高压气体含有的水汽，防止水汽在空心管1的内壁凝结。

通过快速接头5将连接高压气源，然后通过充气管2向空心管1中注入高压气体，高压气体从出气孔3进入至软土地基中，从而使得地基土中的压力增大，迫使孔隙水进入塑料排水板16，然后被输出至地基表面，从而提高了软体地基处理中的排水效率。

同时，在将本装置插入至软土的过程中，因为本装置周围的软土受到本装置的挤压效应影响，也会使得孔隙水加快进入塑料排水板16中，进而加快软土地基排水。

如图1、2所示，充气管2与空心管1轴向的一端相连，而空心管1上远离与充气管2相连的一端连接有空心锥帽9。空心锥帽9的端部较为尖锐，从而使得本装置更容易被压入至软土地基中。此外，密闭件与空心管1的本体可拆卸连接，密闭件包括环形盖板10以及螺栓11，空心管1的内壁上形成有与螺栓11配合的螺孔12，螺栓11与环形盖板10之间还设置有橡胶垫片13，橡胶垫片13保证外界水分难以从，空心管1内设置有电热管14。

电热管14的轴线与空心管1的轴线平行，并且沿空心管1的内圆周方向布置至少二根，在本实施例中为八根，电热管14可设置成与空心管1的内壁固定连接，或者电热管14可设置成其一端与空心管1靠近空心锥帽9的一端固定连接。

所有的电热管14均并联，给电热管14供电的电源线穿过环形盖板10进入空心管1中，内壁上还设置有与电热管14电连接的温度控制器15，温度控制器15用于将电热管14的温度控制在75℃-95℃。

当软土地基的上表面沉降量较低时，对电热管14通电，电热管14将进入至空心管1中的高压空气加热，使气体快速升温，成为高温喷射气流，加速软土与气体接触面上水分的蒸发，同时使空心管1外壁升温，对周围软土进行烘烤，加速软土固结。当达温度到设定值上限后，通过温度控制器15对电热管14断电停止加热，利用此时余热，对空心管1壁周围土体继续烘烤，对高压气流持续加热；当温度低于设定值下限时，通过温度控制器15启动电热管14继续加热。

实施例二：

如图1、3所示，一种地基处理方法，包括如下步骤：

步骤一：在软体地基表面铺设一层土工布，然后铺设一层60cm厚的清宕渣层，再铺一层土工布，最后再铺设30cm厚的碎石层；

步骤二：在地基中插入塑料排水板16，并且在地基表面堆载重物；

步骤三：在塑料排水板16之间插入拔掉快速接头5的软土地基处理装置，软土地基处理装置周围的软土受到本装置的挤压效应影响，也会使得孔隙水加快进入塑料排水板16中，进而加快软土地基排水；

步骤四：在每两个所述软土地基处理装置之间的中部位置插入一个压力控制器20，本实施例中其具体型号可以为常州金坛浩飞传感器厂所生产的HF-250型振弦式二次感应土压力计，此外，也可是任意用于测量土压力的装置设备，用于插入压力控制器20的孔洞底部可设置一定高度的砂层。同时在压力控制器20附近设置一个沉降观测点17，沉降观测点17包括托盘18以及垂直设置在托盘18上的立杆，立杆上设置有标记线，利用水准仪观测标记线实现沉降观测；

步骤五：对沉降观测点17进行沉降观测，并且记录沉降数据；

步骤六：当每日沉降量连续五天小于8mm/d时，对电热管14进行通电，并且向充气管2中充入高压空气；

对于高压气源提供的高气压气体的压力、电热管14的温度范围值的初步设定可根据实际情况来确定。先尝试用0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa的压力值来进行加压，每种压力值依次相对应的温度为75℃、80℃、85℃、90℃、95℃，且每种压力、温度组合下的工作周期需根据实际情况来确定。可以初步设定为半天（4-6个小时），若是出现土体急剧向四周膨胀或是沉降效果不明显，则转换压力、温度组合，通过压力控制器20和沉降观测点17进行实时观测。同时记录下每个测压孔附近软土面的沉降值随深部土压力和时间的变化规律，绘制关系曲线，并计算平均沉降速率，以出现土体隆起时的压力、温度为上限值，以平均沉降速率趋于零时的压力、温度为下限值。

在实际操作中还需根据各个沉降观测点17所记录的沉降数据进行调节，避免由于局部土体性质不同而导致的不均匀沉降。

当各点沉降值连续5-6天都比较接近，且沉降速率不超过4mm/d时，可停止对地基处理装置的增压、加热。然后通过沉降观测点17继续进行后续记录，此时每隔5-10天，观测一次，绘制沉降-时间曲线，根据计算的沉降速率来确定是否需要第二次进行循环增压加热处理，若是小于2mm/d则可以彻底停止整个增压加热循环系统。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种增压加热处理软土地基的地基处理方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤一：在软体地基表面铺设一层土工布，然后铺设一层60cm厚的清宕渣层，再铺一层土工布，最后再铺设30cm厚的碎石层；

步骤二：在地基中插入塑料排水板(16)，并且在地基表面堆载重物；

步骤三：在塑料排水板(16)之间插入拔掉快速接头(5)的软土地基处理装置；软土地基处理装置包括空心管(1)以及充气管(2)，所述空心管(1)包括设置在其轴向两端的密闭件，所述空心管(1)的表面设置有出气孔(3)，所述充气管(2)一端伸入空心管(1)内；所述空心管(1)外设置有防水透气层；所述充气管(2)位于空心管(1)外的一端通过快速接头(5)连接有高压气源；所述充气管(2)与空心管(1)轴向的一端相连，所述空心管(1)上远离与充气管(2)相连的一端设置有空心锥帽(9)；所述密闭件与空心管(1)的本体可拆卸连接，所述密闭件包括环形盖板(10)以及螺栓(11)，所述空心管(1)的内壁上设置有与螺栓(11)配合的螺孔(12)，所述螺栓(11)与环形盖板(10)之间还设置有橡胶垫片(13)，所述空心管(1)内设置有电热管(14)；所述电热管(14)有多根并且相互并联，所述空心管(1)的内壁上设置有与电热管(14)电连接的温度控制器(15)；所述空心管(1)内设置有干燥器(6)；

步骤四：在每两个所述软土地基处理装置之间的中部位置插入一个压力控制器(20)，同时在压力控制器(20)附近设置一个沉降观测点(17)；

步骤五：对沉降观测点(17)进行沉降观测，并且记录沉降数据；

步骤六：当每日沉降量小于预设值时，对电热管(14)进行通电，并且向充气管(2)中充入高压空气。

2.根据权利要求1所述的一种地基处理方法，其特征是：步骤四中所述沉降观测点(17)包括托盘(18)以及垂直设置在托盘(18)上的立杆(19)，所述立杆(19)上设置有标记线，利用水准仪观测标记线实现沉降观测。

3.根据权利要求2所述的一种地基处理方法，其特征是：步骤六中的预设值为8mm/d 。

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