CN110258501A - 一种真空负压注浆方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空负压注浆方法和装置，属于岩土工程施工技术领域。将既可在全长度范围均匀传递真空负压又可注入浆体的工作体，按设计的间距和深度平行插入地基中，并使该体系与外界空气隔绝；对一部分工作体抽真空，从另一部分工作体注入浆体；由于真空负压的吸引，在工作体插入的广度和深度范围内，可使浆液按设计的空间分布均匀地注入地基，使土体强度提高、渗透性降低；可用于制作地下止水帷幕、提高新建建筑或已有建筑的地基承载力和抗渗性。本发明不破坏土体结构，使土体强度和抗渗性在原有基础上得到增强；注浆质量可控，固化剂用量降低，提高了浆体在低渗透性土体中的可注性，可分别注入固化剂的不同成分；可在城市狭小空间施工。

Description

一种真空负压注浆方法和装置

技术领域

本发明涉及一种真空负压注浆方法和装置，属于岩土工程领域。

背景技术

注浆法是岩土工程领域常用技术。注浆法是采用一定的压力将固化剂浆液注入土中，通过固化剂对土体的填充胶结作用，可以提高土体的强度、降低土体的渗透性。注浆法可以用于加固地基，提高地基的承载力和抗渗性，还可以用于在役建筑物或构筑物的地基失效的补救措施。注浆法采用一定的压力将固化剂浆液注入土中，它不需要与土搅拌，对土体结构破坏小；但是采用这种方法，注入的浆体在土中沿孔隙、沿阻力最小的方向流动、渗透，浆体的流向以及浆体在土中的分布完全是随机的，不可控的。因此，所得到的注浆体其各部分的密度和孔隙率是不均匀的，其强度、渗透性等工程性质是不确定的。尤其是对于低渗透性土该法效果很差，当注浆压力低时，浆体难以注入进去，而当注入压力高时，则会在土体中产生胀裂裂隙，导致浆体沿裂隙注入，难以均匀注入。由于该法的技术效果不可靠，限制了其应用范围。

本发明针对上述问题，提出了一种真空负压注浆方法。该法通过在地基中建立真空负压场，同时注入浆液，使浆液在地基中形成分布均匀、稳定连续的定向液流场，从而可以得到质地均匀性能可靠的注浆体。

发明内容

本发明的一种真空负压注浆方法和装置，其特征是：将既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，按设计的间距和深度插入地基中，各工作体竖向平行布置（也可不平行布置），任意一支连接真空负压源的工作体周围至少有一个工作体连接供浆源；将该体系置于与外界空气隔绝的（气密）条件下；通过对一部分工作体按设计给定的真空度抽真空、强制吸出地基中的水分，其间通过另一部分工作体按设计给定的浆液种类和浓度注入浆体，在真空负压的吸引下，注入的浆体在地基中形成空间分布均匀的细密的连续的定向液流，使浆液均匀的注入到地基中，在工作体插入的广度和深度范围内，形成均匀的注浆体，达到提高土体强度和降低土体渗透性的目的。

所述既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，其特征在于：工作体上同时带有贯通工作体全长的管壁密闭的管道和贯通工作体全长的外壁与外界连通的导水通道，且在工作体底端管壁密闭的管道与外壁与外界连通的导水通道相连通，管壁密闭的管道的上端与真空负压源或供浆源连接。工作体可以有如下构型：杆型工作体A，由内置的一管壁密闭的导水管与外套的管壁带有众多小孔的管道构成，将外套的管壁带孔的管道下端封闭，内置导水管下端与外套管下端之间留出0.1mm~100mm的导水间隙，内置导水管与外套管上端密封，并分别引出导水口，或仅内置导水管引出导水口。外套管管壁的小孔几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.1mm至4.5cm，小孔总的面积与管壁面积比在10%至90%；外套管外也可外包滤层。如此制成的工作体在植入地基后，当向内置导水管的导水口注入液体时，液体可以从外套管到的导水口流出，反之亦然。当将内置导水管连接真空负压源后，该管壁密闭的导水管可以通过与之连通的管壁带孔的外套管将地基中的水吸出，导致外套管内地下水位下降至工作体底，从而在整条工作体周围（至少在外套管内）形成真空负压；在真空负压作用下，土中的液体流向工作体，随后通过外套管的小孔经外套管流向管壁密闭的管道而被真空负压源吸出，如此可以始终保证在全深度范围内整条工作体周围维持真空负压。

所述既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，其特征在于：工作体上同时带有贯通工作体全长的管壁密闭的管道和贯通工作体全长的外壁与外界连通的导水通道，且在工作体底端管壁密闭的管道与外壁与外界连通的导水通道相连通，管壁密闭的管道的上端与真空负压源或供浆源连接。工作体可以有如下构型：杆型工作体B，由内置的一管壁密闭的导水管与外套的管壁带有众多小孔的波纹管构成，将外套的管壁带孔的波纹管下端封闭，内置导水管下端与外套波纹管下端之间留出0.1mm~100mm的导水间隙，内置导水管与外套波纹管上端密封，并分别引出导水口，或仅内置导水管引出导水口。外套波纹管在管壁每条环形波谷凹槽上有一系列的小孔，孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.5mm至1cm。如此制成的工作体在植入地基后，当向内置导水管的导水口注入液体时，液体可以从外套波纹管的导水口流出，反之亦然。当将内置导水管连接真空负压源后，该管壁密闭的导水管可以通过与之连通的管壁带孔的外套波纹管将地基中的水吸出，导致外套波纹管内地下水位下降至工作体底，从而在整条工作体周围（至少在外套波纹管内）形成真空负压；在真空负压作用下，土中的水流向工作体，随后通过外套波纹管的小孔经外套波纹管流向管壁密闭的管道而被真空负压源吸出，如此可以始终保证在全深度范围内整条工作体周围维持真空负压。该型工作体当用于连接真空负压源时，可以在其外再套滤层；当用于连接供浆源（做注浆管）时则不需套滤层。外管采用波谷带小孔的波纹管在用于注浆管时有如下益处：若平直管体置于地基中，由于土压力作用使土体紧贴管壁上，有可能堵塞管体上的小孔，使浆液不能顺畅流出，导致注浆不能顺利完成；若使用环形波谷凹槽带小孔的波纹管时，由于土体有一定的结构性，在管壁波峰的凸起处产生土拱效应，给波谷处留出空间，使得环形波谷凹槽中的小孔至少有部分保持通透；其次，只要环形波谷凹槽中的小孔没有被全部堵死，环形波谷凹槽没有被完全填平，只要有一个小孔可以出浆，则浆液就会在该波谷环中充满。因此堵塞几个小孔不会显著影响供浆的均匀性。

所述既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，其特征在于：工作体上同时带有贯通工作体全长的管壁密闭的管道和贯通工作体全长的外壁与外界连通的导水通道，且在工作体底端使管壁密闭的管道与外壁与外界连通的导水通道相连通，管壁密闭的管道的上端与真空负压源或供浆源连接。工作体可以有如下构型：条带型工作体，由带状导水体、导水体上端的接头、导水体底端的护套构成；导水体由带有贯通导水体全长的凹槽和贯通导水体全长的管壁密闭的管道的条带外包滤层构成；导水体底端的护套用以防止土体堵塞导水体的管道，并保证导水体中的凹槽与管壁密闭的管道保持畅通，使水流可以在两者之间流动；导水体上端的接头将导水体中的管壁密闭的管道与一个连接真空负压源的管道密闭相连通（即管壁密闭的管道与连接真空负压源的管道相通，但连接处两管壁接缝不得有孔隙），同时可以将导水体上端的凹槽与连接另一个真空负压源的管道相连；如此构造的条带型工作体，在插入土体中后，当向管壁密闭的管道注入液体时，液体可以从与之连通的凹槽流出；在开启真空负压源后，其中的管壁密闭的管道可以通过与之连通的凹槽将地基中的水吸出，导致导水体周围（至少在滤层包围的范围内）地下水位下降直至导水带底，从而在整条导水带周围形成真空负压；在负压作用下，土中的水流向导水带，随后通过凹槽流向管壁密闭的管道而被真空负压源吸出，如此可以始终保证在全深度范围内整条导水带周围维持真空负压。

所述带状导水体是以包括塑料在内的有足够强度的任何材料构成的条带外包滤层构成（或条带外套管壁带有众多小孔的波纹管构成，或条带外套管壁带有众多小孔的波纹管再外包滤层构成）；条带上有多条贯通条带全长的凹槽和一条或多条贯通条带全长的管壁密闭的管道，其中凹槽的截面和管道的截面分别可以是任意形式；条带横截面形式不限，可以有如下截面形式：1）一圆环外面有按设计间隔沿圆周排列的径向肋板，形成类似太阳状，外包滤层；2）一系列相切的圆环外包滤层，所有圆环共同的两条切线与圆环所包的面积构成凹槽；2）一系列菱形，每个菱形的两个相对的顶角分别与相邻菱形的顶角相连，外包滤层；与每个菱形的一个顶角相连的直线与菱形所包面积构成凹槽。带状导水体横截面上最大尺寸的边的长度可在7cm至30cm；凹槽和管道横截面上的最大边的尺寸可在1mm至1cm。滤层为公知透水的柔性材料，包括但不限于：无纺布，植物纤维织成的布、化学纤维织成的布等；其作用是阻止土颗粒进入导水体。

所述导水体下端的保护套，用于阻止泥土阻塞管壁密闭的管道并构建其与凹槽间的导水通道，保证导水体中的凹槽与管壁密闭的管道间水流畅通；在达到上述功能的条件下，该保护套可以是任何材料构成，可以是任意形状，例如U型套。所述导水体上端的接头用于将导水体与真空负压源相连，本发明的接头的特征在于：将导水体上的贯通条带全长的管壁密闭的管道与连通真空负压源的导管密闭连接（即管壁密闭的管道与接通真空负压源的导管连通，且连接处完全隔绝外界空气），保证真空负压源可以将该管壁密闭的管道中的水抽出。该接头也可以分为两个部分，其中一部分将导水体上的贯通条带全长的管壁密闭的管道与连通一个真空负压源的导管密闭连接，保证真空负压源可以将该管壁密闭的管道中的水抽出；另一部分将导水体上端除管壁密闭的管道以外的部分与接通另一个真空负压源的导管连接。在保证接头可以与导水体上的贯通条带全长的管壁密闭的管道密闭连接的前提下，可以是任何形式；例如：接头可以是一个厚度和宽度与导水体横截面相匹配的长方形的扁盒，其中一个最小的面开口，用于插入导水体。该扁盒的顶面处（另一个最小的面）有一孔连接一与真空负压源相连通的管道，在该盒的中下部有另一个孔2，连接与另一个真空负压源相连通的管道。将导水体顶端的一段去除滤层，将该导水体插入该接头盒，将上述去除滤层的一段周围用胶填塞导水体与接头盒之间的孔隙，保证导水体上仅有密闭的管道与真空负压源连通。用胶填塞的区域在盒内前述的中下部孔2之上，即保留该孔通透，在接头盒中下部的导水体可以保留滤层。如此构成的接头，当将带状导水体插入土中、并覆盖塑料膜使插入该导水体的土体形成与外界空气隔绝的状态，在开启两个真空负压源后，连接管道的真空负压源可以通过直通带底的密闭管抽水、抽气，而连接接头盒中下部的真空负压源可以通过导水带的凹槽的对土体抽真空。

具体实施方式

本发明的真空负压注浆方法，可以提高土体的强度、降低土体的渗透性。可以用于新建建筑的地基加固，提高地基的承载力和抗渗性，也可以用于已有建筑物或构筑物的地基失效的补救措施。本发明的一个重要特色是由于本方法可以制作均匀可靠的不透水的注浆体，因此可以用于制作地下止水帷幕。

在拟进行注浆加固的场地上，将既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入液体的工作体，按设计的间隔和深度竖向、平行地植入地基中，任意一支连接真空负压源的工作体周围至少有一个工作体连接供浆源。工作体的排列方式包括但不限于以下几种：1）一行工作体连接真空负压源，相邻行的工作体连接供浆源；2）一行工作体全部连接真空负压源或全部连接供浆源（下称为A组工作体），一行工作体中的相邻工作体分别连接真空负压源和供浆源（下称为B组工作体），A组工作体和B组工作体间隔排列；3）每一行工作体中的相邻工作体分别连接真空负压源和供浆源，每列工作体中的相邻工作体也分别连接真空负压源和供浆源，即在水平面内任意工作体与相邻工作体分别连接真空负压源和供浆源；4）也可以根据注浆的进程，将所有工作体同时连接真空负压源或将所有工作体同时连接供浆源。各行的工作体与其它行工作体可以一一对齐，即工作体形成正方形排列；也可以相邻行的工作体平行错开间隔的一半距离，使工作体形成三角形排列。可以全部使用同一种构型的工作体，也可以采用不同构型的工作体，例如：连接真空负压源采用条带型工作体，连接供浆源采用杆型工作体B。当工作体仅需要用于注入液体时，也可以使用市售的塑料排水带，或公知的管壁带孔的导管。工作体的间距可以在0.2m至2m之间，插入深度根据实际地基加固深度由设计确定。

本技术也可以对地下某一深度处一定厚度的土层进行注浆加固。为实现此目的，可以将杆式工作体的外套管，或将条带型工作体的带状导水体上的凹槽，在拟加固土层顶面标高以上的部分进行封闭，仅保留管壁密闭的内管或管道与真空负压源或供浆源连接；即仅在拟注浆加固的土层范围内提供真空负压或供给浆液。

将设计给定构型的工作体，按设计给出的间隔、插入深度和排列方式向地基中植入工作体；并按设计给定的要求，将一部分工作体连接真空负压源，而将另一部分工作体连接于供浆源。对于连接真空负压源的工作体，当采用杆型工作体时，可以将内置导水管的导水口和外套管的导水口分别接于不同的真空负压源，也可以将内置导水管的导水口接真空负压源，而将外套管的导水口关闭；当采用条带型工作体时，将导水体上的贯通条带全长的管壁密闭的管道密闭连接于一个真空负压源，保证真空负压源可以将该管壁密闭的管道中的水抽出；同时将导水体上端除管壁密闭的管道以外的部分连接于另一个真空负压源；也可以仅将导水体上的贯通条带全长的管壁密闭的管道密闭连接于真空负压源。使该植入工作体的地基处于与外界空气隔绝的状态；例如，可以在该区域的地面上覆盖塑料膜，并将塑料膜周边埋置于土中，从而使塑料膜下土体处与与外界空气隔绝的状态。

开启真空负压源（真空负压源可以是公知的任何可以将密闭管道中水和空气抽出的设备，例如真空泵），真空度可在90kPa以上，直至杆型工作体外套管内的、或条带型工作体滤层内的水位降至工作体的底面，如此在工作体全深度范围、在工作体周围形成真空负压；开启供浆源注入固化剂浆液（例如水泥浆），固化剂浆液的注入速率与真空负压源吸出的液量相匹配；在不破坏土体结构的前提下，可以采用适当的压力注浆；在真空负压的作用下，在整个工作体深度范围内，形成了均匀的连续的细密的液流场；当形成稳定液流之后，可以减低真空度，可使真空度在50kPa至90kPa之间，用以调整液流的流速和分布，由设计根据试验确定。由于真空负压在水位以下不能传递，如果在连接真空负压源的工作体还未将地下水降至工作体底面，就注入浆液，则可能在低于水位的部分土体中，不能形成连续稳定的定向液流，不能达到浆液均匀注入的目的。可以将连接供浆源的工作体，在开始时也连接于真空负压源，使注浆侧也达到工作体全长范围内在工作体管壁密闭的管道周围形成真空，然后将工作体切换至连接供浆源，开始注浆。注浆一般是从管壁密闭的管道注浆，浆体从工作体底部注入，沿着工作体上升至地面。

当真空负压源吸出的水分中浆液含量达到设计给定的指标、或注浆量达到设计给定的指标，可以关闭真空负压源和供浆源，结束注浆工作。可以采取多次注浆的方式进行注浆，即多次重复上述操作。也可以在不同次的注浆过程分别注入浆液的不同成分，例如：第一次先注入石灰浆液，第二次注入矿渣粉浆液。也可以采用往复交替注入的方式进行注浆，即在达到上述要求完成一次注浆程序后，将连接真空负压源的工作体切换到连接供浆源，而将原连接供浆源的工作体切换到连接真空负压源，然后按前述程序进行浆液注入；可以多次重复上述切换操作。此时可以在连接真空负压源的管道上安装固液分离器，将工作头中排出的浆液分离出来，重复利用。各次浆液的注入可以是连续进行也可以是间歇进行，间歇时长由设计根据固化剂的反应效果试验确定。

也可以第一次注浆时，并不启用所有的工作头，留一部分工作头用于二次注浆。当第一次注浆完成后，注入的浆体已经开始硬化并水化到一定程度，再启用留下的工作头进行二次注浆。

本发明可以及时检验注浆效果。通过在非边界处（注浆体内）选定足够数量、典型分布区域的工作头，连接真空负压源；根据真空度和抽气量可以判断是否达到注浆质量要求。如果没有达到可以进行追加注浆，或进一步植入工作头，进行追加注浆。

本发明的技术效果：

本发明的既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入液体的工作体，产生如下新的现象和效果：开启真空泵后，通过工作体中的管壁密闭的管道及与之连通的开放的通道将工作体周围地下水吸出，使地下位下降直至排水体底，从而在整条排水体周围形成负压；将上述工作体分别连接真空负压源和供浆源后，可以在地基中形成空间均匀分布的细密的连续的定向液流。上述效果可以保证利用本发明能够在土中形成均匀可靠的注浆体。

现有公知的压力注浆法，注入的浆体在土中沿孔隙、沿阻力最小的方向流动、渗透，浆体的流向以及浆体在土中的分布完全是随机的，不可控的。因此，所得到的注浆体其各部分的密度和孔隙率是不均匀的，其强度、渗透性等工程性质是不确定、不可靠的。而本发明，由于有真空负压吸引，所注入的浆体可以在土中形成均匀的液流。因此其注浆质量是可控的。

特别对于低渗透性土，采用公知的压力注浆法，可注性很差；当灌注压力比较低时，浆体很难进入土体，而当灌注压力比较高时，则可能破坏土体结构，在土体中产生裂隙；此时，浆液就会沿着裂隙注入，得不到均匀的注浆体。而本发明的注浆方法，由于施加真空负压，真空负压不会造成土体的结构破坏，因此注入的浆体可以在较高的真空负压吸引下流动、迁移，大大提高了浆体在低渗透性土体中的可注性。

采用公知的压力注浆法，由于土中孔隙多被水分占据或隔阻，特别是在饱和土中，致使相当部分的孔隙浆体不能注入；而采用本发明的注浆方法，土中的孔隙水已经被真空负压吸出，因此有效注浆量可大幅度提高，孔隙填充率随之大幅度提高。

此外，采用公知的压力注浆法，因受孔隙中水的影响，注入的浆体与孔隙壁往往受到水的隔离，因此与孔隙壁的土体的胶结性较弱；而采用本发明的方法注浆，由于孔隙中是无水的，注入的浆体优先贴敷在孔壁，因此胶结孔壁土体的效果强。

如上所述，由于本发明的注浆方法，注入的浆液在土中分布均匀、孔隙填充度高，浆液与孔壁胶结效率高等优点，因此采用本发明注浆得到的注浆体强度高、渗透性低。

采用本发明进行注浆，不破坏土体原结构，仅是通过填充土体中孔隙使土体原有强度和抗渗性得到增强。此优点在在役建（构）筑物地基补强加固中具有重要意义。

实施本发明不需要大型机械，施工工艺简单，有利于城市狭小空间施工。

本发明可以及时检验注浆效果。根据足够数量、分布区域典型的工作头的真空度和抽气量可以判断是否达到注浆质量要求。

实施例

实施例一

一废弃工厂的污染土场地拟采用封闭隔阻的方法防止场地的污染物扩散。设计要求在污染土场地做一圈深10m的注浆止水帷幕，同时在此区域做注浆封底止水层。场地土的渗透系数为3.15 10-5cm/s。采用本发明真空负压注浆方法制作止水帷幕和封底止水层。

考虑到地表层2m以上的土层需要采用其它方法做无害化处理，因此止水帷幕顶面深度为-1.5m，底面深度为-10m；封底止水层顶面深度为-8m，封底止水层底面深度为-10m。

在止水帷幕的中线布置一行条带型工作体连接真空负压源，各工作体间距30cm；在该止水帷幕的中线两侧50cm分别布置一行杆型工作体B连接供浆源，各行中杆型工作体B间距30cm；各行工作体平行布置，并平行错开15cm。条带型工作体上端的1.5m区段，去除滤层并封闭凹槽，只有管壁密闭的管道通向地面通过接头密闭连接于真空负压源；杆型工作体B上端1.5m区段去除外套管，并使外套管上端封闭，只有管壁密闭的内管通向地面与供浆源连接。

在止水帷幕包围的场地内，采用条带型工作体行和杆型工作体B行相间排列，各行工作体之间距离50cm，每行中各工作体间距为30cm；各行工作体平行布置，并平行错开15cm。条带型工作体用于连接真空负压源，杆型工作体B用于连接供浆源。其中，条带型工作体上端的8m区段，去除滤层并封闭凹槽，只有管壁密闭的管道通向地面通过接头密闭连接于真空负压源，即能够提供有效真空负压的区段为-8~ -10m；杆型工作体B上端8m区段去除外套管，并使外套管上端封闭，只有管壁密闭的内管通向地面与供浆源连接，即能够提供有效注浆的区段为-8~ -10m。在各工作体植入土体完毕后，向工作体周围残留的孔洞注入蒙脱土泥浆以封闭孔洞，使工作体与空气隔绝。

条带工作体的构造为：横截面为一系列正方形、每个正方形的两个相对的顶角分别与相邻正方形的顶角相连的带状导水体，外包土工布；正方形各边长2mm，条带工作体宽10cm；条带底端有一土工无纺布做的U型保护套，条带上端3cm区段剔除土工无纺布与一公知的塑料排水带的接头连接，并用玻璃胶密封连接口，采用公知的塑料排水板插板机植入条带工作体。杆型工作体B，内置管壁密闭的导水管直径1.5cm，外套的管壁带有众多小孔的波纹管外径3cm；将外套的管壁带孔的波纹管下端封闭，内置导水管下端与外套波纹管下端之间留出10mm的导水间隙，内置导水管与外套波纹管上端密封，内置导水管引出导水口。外套波纹管在管壁每条环形波谷凹槽上均布有12小孔，孔径3mm。采用公知的沉管机将加带保护套的杆型工作体B植入土中，随后将保护套抽出，以保护外套管上的孔在植入土中时免遭泥土堵塞。

采用市售ZYDD-2固化剂（具有超细超缓凝微膨胀功能），按公知的制浆稠度要求制备固化剂浆液；开启真空泵，控制真空度不低于85kPa；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，将真空度降低至65kPa；由供浆源注入固化剂浆液，供浆量由真空负压吸入量控制；当观察到在连接真空负压源管道上的气液分离器中有固化剂浆液颜色起，真空度每一个小时增加5kPa，最后维持在90 kPa，直至注浆量低于10L/h，关闭供浆源结束注浆；继续施加真空负压，维持真空度90 kPa，直至在连接真空负压源管道上的气液分离器中观察不到有固化剂浆液颜色，关闭真空负压源。中止一小时后，再次开启真空泵，使真空度维持在90kPa左右；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，由供浆源注入固化剂浆液，供浆量由真空负压吸入量控制；直至注浆量低于5L/h，关闭供浆源和真空负压源结束注浆施工。

实施例二

在一城市居民区中狭小空间内，拟建公用构筑物，须将地基承载力从50 kPa提高到100kPa。地基为新填土，渗透系数1.05 10-6cm/s。采用本发明的真空负压注浆技术进行地基加固。

在该场地上，按纵横1m间距布置杆型工作体B ，杆型工作体B植入深度为8m。每一行工作体中的相邻工作体分别连接真空负压源和供浆源，每列工作体中的相邻工作体也分别连接真空负压源和供浆源，即在水平面内任意工作体与相邻工作体分别连接真空负压源和供液源；各工作体植入土中完毕后，在整个场地上铺设塑料膜，塑料膜边缘埋入地下0.5m，使该场地下的植入有工作体的土体与外界空气隔绝。

杆型工作体B，内置管壁密闭的导水管直径1.0cm，外套的管壁带有众多小孔的波纹管外径2cm；将外套的管壁带孔的波纹管下端封闭，内置导水管下端与外套波纹管下端之间留出50mm的导水间隙，内置导水管与外套波纹管上端密封，内置导水管引出导水口。外套波纹管在管壁每条环形波谷凹槽上均布有10小孔，孔径2mm。采用公知的沉管机将加带保护套的杆型工作体B植入土中，然后将保护套抽出，以保护外套管上的孔在植入土中时免遭泥土堵塞。

采用市售P.S 325水泥，按公知的制浆稠度要求制备固化剂浆液；开启真空泵，控制真空度不低于85kPa；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，将真空度降低至65kPa；由供浆源注入固化剂浆液，供浆量由真空负压吸入量控制；当观察到在连接真空负压源管道上的气液分离器中有固化剂浆液颜色起，真空度每一个小时增加5kPa，最后维持在90 kPa，直至注浆量低于10L/h，关闭供浆源结束注浆；继续施加真空负压，维持真空度90 kPa，直至在连接真空负压源管道上的气液分离器中观察不到有固化剂浆液颜色，关闭真空负压源。将连接真空负压源的工作体改接于供液源，连接供液源的工作体改接于真空负压源供液源；再次开启真空泵，使真空度维持在90kPa左右；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，由供浆源注入固化剂浆液，供浆量由真空负压吸入量控制；直至注浆量低于5L/h，关闭供浆源和真空负压源结束注浆施工。

实施例三

一古建筑，砖石结构，墙厚70cm；其下砖石条形基础宽100cm；因其下地基在长期不良环境作用下发生劣化，需要进行补强加固。地基为粘土，渗透系数1.05 10-7cm/s。采用本发明的真空负压注浆技术进行地基加固。

在砖石条形基础两侧，紧贴砖石条形基础，按0.5m间距布置无外包滤层的杆型工作体B，杆型工作体B植入深度为10m。沿墙基覆盖塑料膜，塑料膜一边粘贴于墙基上，另一边外延1m宽，在塑料膜上覆盖0.5m厚土，使墙基下及其两侧植入工作体的土体与外界空气隔绝。

杆型工作体B，内置管壁密闭的导水管直径1.0cm，外套的管壁带有众多小孔的波纹管外径2cm；将外套的管壁带孔的波纹管下端封闭，内置导水管下端与外套波纹管下端之间留出30mm的导水间隙，内置导水管与外套波纹管上端密封，内置导水管引出导水口。外套波纹管在管壁每条环形波谷凹槽上均布有10小孔，孔径2mm。采用公知的沉管机将加带保护套的杆型工作体B植入土中，然后将保护套抽出，以保护外套管上的孔在植入土中时免遭泥土堵塞。

将墙体一侧工作体连接真空负压源，将墙体另一侧工作体连接供浆源；采用市售石灰粉制作的浆体和市售超细矿渣粉（比表面积为400m2/kg）制作的浆体，两种浆液分别注入。

开启真空泵，控制真空度不低于85kPa；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，将真空度降低至65kPa；由供浆源注入矿渣粉浆液，供浆量由真空负压吸入量控制；当观察到在连接真空负压源管道上的气液分离器中有矿渣粉浆液颜色起，真空度每一个小时增加10kPa，最后在90 kPa维持一小时。将供浆源切换为石灰浆，当观察到在连接真空负压源管道上的气液分离器中改变为白色后30分钟，关闭供浆源和真空负压源；将连接真空负压源的工作体改接于供浆源，连接供浆源的工作体改接于真空负压源；停歇30分钟后，再次开启真空泵，使真空度维持在90kPa左右，并由供液源注入矿渣粉浆体，持续3小时，再将供液源切换为石灰浆，注浆1小时。结束注浆工作。

实施例4

西部地区某机场建筑在盐渍土地基上。经多年使用后，由于盐分随地下水的迁移，富集在机场跑道和场道的道面之下的土层中，由于盐分的结晶膨胀，造成跑道和场道凹凸不平，并且情况在继续恶化，影响机场的正常使用。为恢复跑道和场道的平整度，利用本发明的技术，进行强制洗盐并注浆处理。

对场道隆起的区域，根据隆起量对含盐量进行估算。在各隆起区域，在场道道面上钻孔，孔径2cm；孔深5m。采用杆型工作体B，内置管壁密闭的导水管直径1cm，外套的管壁带有众多小孔的波纹管外径2cm；连接真空负压源的工作体再外包80目尼龙绸；将外套的管壁带孔的波纹管下端封闭，内置导水管下端与外套波纹管下端之间留出20mm的导水间隙，内置导水管与外套波纹管上端密封，内置导水管引出导水口。外套波纹管在管壁每条环形波谷凹槽上均布有10小孔，孔径2mm。连接真空负压源的工作体自成一行，连接供液源的工作体也自成一行；连接真空负压源的工作体行和连接供液源的工作体行相间排列。每行工作体间隔1m，各行中工作体间隔0.5m，各行平行错开0.25m，使工作体形成三角形分布。

工作体安置完毕，将工作体的内置管壁密闭的管道引出的导水口与真空负压源或供液源连接。在地面铺塑料膜，在塑料膜外边缘，采用泥土堆压保证密闭。开启真空泵，使真空度不低于85kPa；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，由供液源提供自来水，水量与真空泵抽出的水量平衡,。每隔一小时采用电导率仪测定真空泵抽出的水的电导率，当电导率下降趋势已趋于平缓且与自来水的电导率相近后，关闭真空负压源和供液源；采用相当于飞机落地冲击荷载的载重汽车对场道隆起部分进行压载；经24h之后，按上述工艺进行第二次洗盐处理。当电导率下降趋势再次趋于平缓且与自来水的电导率相近后，关闭真空负压源和供液源，结束洗盐工作；再次用载重汽车对场道隆起部分进行压载。

为避免场道修复后再次因盐分聚集产生隆起变形，对该场地进行注浆封堵工艺，以切断盐渍土后续盐分的迁移路径。采用市售ZYDD-4耐盐缓凝固化剂，按公知的制浆稠度要求制备固化剂浆液；开启真空泵，使真空度不低于85kPa；真空泵抽出的水量明显降低并平稳后，将真空度降低至65kPa；由供液源注入固化剂浆液，供浆量由真空负压吸入量控制；在连接真空负压源管道上的气液分离器，观察到有固化剂浆液颜色起，每一个小时增加真空度5kPa，最后维持在90 kPa，直至注浆量低于10L/h，结束注浆。

Claims (8)

1.本发明提出的一种真空负压注浆方法和装置，其特征在于：将既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，按设计的间距和深度平行插入地基中，任意一支连接真空负压源的工作体周围至少有一个工作体连接供浆源；使该体系与外界空气隔绝，通过对一部分工作体按设计给定的真空度抽真空，其间通过另一部分工作体按设计给定的浆液种类和浓度及工艺注入浆体；在真空负压的吸引下，使浆液在工作体插入的广度和深度范围内均匀的注入到地基中，达到土体强度提高和渗透性降低的目的。

2.根据权利要求1所述一种真空负压注浆方法和装置，既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，其特征在于：工作体上同时带有贯通工作体全长的管壁密闭的管道和贯通工作体全长的外壁与外界连通的导水通道，且在工作体底端使管壁密闭的管道与外壁与外界连通的导水通道相连通，管壁密闭的管道的上端与真空负压源或供浆源密闭连通。

3.根据权利要求1和2所述一种真空负压注浆方法和装置，既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，可以有如下构型：杆型工作体A，由内置的一管壁密闭的导水管与外套的管壁带有众多小孔的管道构成；将外套的管壁带孔的管道下端封闭，内置导水管下端与外套管下端之间留出0.1mm至100mm的导水间隙，内置导水管与外套管上端密封，内置导水管引出导水口；外套管管壁的小孔几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.5mm至45mm，小孔总的面积与管壁面积比在10%至90%；外套管外也可外包滤层。

4.根据权利要求1和2所述一种真空负压注浆方法和装置，既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，可以有如下构型：杆型工作体B，由内置的一管壁密闭的导水管与外套的管壁带有众多小孔的波纹管构成；将外套的管壁带孔的波纹管下端封闭，内置导水管下端与外套波纹管下端之间留出0.1mm至100mm的导水间隙，内置导水管与外套波纹管上端密封，内置导水管引出导水口；外套波纹管在管壁每条环形波谷凹槽上有多个小孔，孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.5mm至5mm。

5.根据权利要求1和2所述一种真空负压注浆方法和装置，既可以在全长度范围均匀传递真空负压又可以均匀注入浆体的工作体，可以有如下构型：条带型工作体，由带状导水体、导水体上端的接头、导水体底端的护套构成；导水体由带有贯通导水体全长的凹槽和贯通导水体全长的管壁密闭的管道的条带外包滤层构成；导水体底端的护套用于防止泥土堵塞管壁密闭的管道，并保证导水体中的凹槽与管壁密闭的管道保持水流畅通，可采用公知的形式；导水体上端的接头可采用公知的形式将导水体中的管壁密闭的管道与连接真空负压源的管道密闭连通；所述带状导水体可以有如下截面形式：1）一圆环外面有按设计间隔沿圆周排列的径向肋板，外包滤层；2）一系列相切的圆环外包滤层；3）一系列菱形，每个菱形的两个相对的顶角分别与相邻菱形的顶角相连，外包滤层；带状导水体横截面上最大边的尺寸可在7cm至30cm，凹槽和管道横截面上的最大尺寸可在1mm至1cm；滤层为公知透水的柔性材料。

6.根据权利要求1和2或3或4或5,所述一种真空负压注浆方法和装置，工作体的排列方式包括但不限于以下几种：1）连接真空负压源的工作体行与连接供浆源的工作体行相间排列；2）一行工作体全部连接真空负压源或全部连接供浆源（下称为A组工作体），一行工作体中的相邻工作体分别连接真空负压源和供浆源（下称为B组工作体），A组工作体和B组工作体间隔排列；3）每一行工作体中的相邻工作体分别连接真空负压源和供浆源，每列工作体中的相邻工作体也分别连接真空负压源和供浆源，即在水平面内任意工作体与相邻工作体分别连接真空负压源和供液源；各行的工作体与其它行工作体可以一一对齐，也可以相邻行的工作体平行错开间隔的一半距离；可以全部使用同一种构型的工作体，也可以采用不同构型的工作；工作体的间距可以在0.2m至2m之间，插入深度根据实际地基加固深度由设计确定。

7.根据权利要求1所述一种真空负压注浆方法和装置，其实施方式有如下特征：按设计给定的工作体构型、间隔、插入深度和排列方式向地基中植入工作体，将工作体连接真空负压源和供浆源，并使该植入工作体的地基处于与外界空气隔绝的状态；开启真空负压源直至连接真空负压源的工作体外套管内或滤层内的水位降至工作体的底面，以使在工作体全深度范围、在工作体周围形成真空负压；开启供浆源注入固化剂浆液；其间真空度不低于50kPa，真空度和注浆速率与注浆量由设计根据试验确定。

8.根据权利要求1所述一种真空负压注浆方法和装置，可以用于新建建筑的地基加固，提高地基的承载力和抗渗性；也可以用于既有建筑物或构筑物的地基失效的补强加固，还可以用于制作地下止水帷幕。