CN113026718B - 一种高温加固软土方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温加固软土的方法，适用于软弱土地基加固。首先在区域内设定靶区，在靶区圆周和圆周正中心布设钻孔，在钻孔中下放带孔洞的氧化铝陶瓷管，陶瓷管外表面敷设发热体；然后进行奇数钻孔的高温烧结，同时对偶数钻孔和圆周正中心钻孔进行抽排；最后进行偶数孔和中心钻孔高温烧结。由于采用了高温气化气压和相邻钻孔抽力联合作用原理，能够实现软土的加速排水固结，同时高温烧结体兼做竖向加筋体，达到加筋和固结的双重作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种加固软土方法，尤其适用于软弱土地基加固的一种高温加固软土方法。
背景技术
高温烧结方法是前人智慧的体现，历史悠久。我国早在60年代初就开展了湿陷性黄土高温加固的工程实践，并形成了配套设备和工艺流程。早期的加热材料多采用木柴、液化天然气等，容易造成环境污染，伴随电加热技术的出现，该问题得到有效解决。自2016年起，大连理工大学易南概教授提出了高温加固软弱土的思想，并基于理论分析、室内试验和数值仿真进行了大量研究。
高温加固软土工程中发热体周围依次为烧结区、热影响区和热固结区。虽然高温加固具有无污染、效率高等特点，但是高温沿发热体半径方向衰减快，导致高温影响范围有限，成为制约高温加固软土技术发展的瓶颈。
发明内容
技术问题：针对上述技术的不足，提供一种步骤简单，能够有效改善高温加固范围的高温加固软土方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明的高温加固软土的方法，其步骤为：
a在待加固的区域中任意位置圈定靶区，然后在靶区的圆周上等间距布置多个钻孔并进行编号，之后在靶区的圆心位置再布置一个钻孔；
b在靶区的所有钻孔中同时下放表面捆绑有发热体的氧化铝陶瓷管，所述氧化铝陶瓷管上等间距设有多组孔洞；
c控制圆周中奇数编号钻孔中氧化铝陶瓷管上的发热体同时升温至1500°，奇数编号钻孔附近软土中水分出现高温气化，维持24h，同时在圆周上偶数编号钻孔以及圆心处钻孔的氧化铝陶瓷管中布置抽水装置进行抽排，之后停止加温；
d靶区附近软土中的水分在高温气化压力下向布置有抽水装置的钻孔中汇集，在抽水装置的作用下被加速排出；
e控制圆周上偶数编号钻孔以及靶区正中心钻孔中氧化铝陶瓷管上的发热体开始升温，直至温度升至1500°，维持24h，之后停止加温；
f最后靶区内软土中的水分排出，钻孔附近的土壤被烧结，靶区内远离钻孔的土壤发生固结，最终实现对靶区内土壤的烧结和固结的双重加固。
钻孔布置圈径≤Φ50m，钻孔直径≤Φ1m，圆周上的钻孔布置间距60°，钻孔深度与软土埋深相等。
所述氧化铝陶瓷管尺寸与钻孔匹配并正好将钻孔填满，高度与钻孔齐平，氧化铝陶瓷管外侧的发热体紧贴钻孔的孔壁；所述氧化铝陶瓷管上捆绑的发热体为等高的条状结构，条状结构的发热体在氧化铝陶瓷管外表面间隔60°布置。
氧化铝陶瓷管上的孔洞直径为Φ5mm，孔洞与外敷发热体错位排列。
当靶区高温处理后，钻孔中设置的氧化铝陶瓷管不再拔出，作为竖向加筋体留置在土体中。
按顺序加固区域中的靶区，或者同时设置多个靶区进行加固，直至将所有软土加固完毕；每两个相邻的靶区紧挨设置。
有益效果：
1)发热体在氧化铝陶瓷管外进行加热辐射，提高热传递效率；
2)氧化铝陶瓷管兼具排水和加筋双重作用，共同改善土体强度；
3)通过本方法加固软弱土过程中，水汽压力急剧积聚，造成压力，利用抽压组合作用原理有利于水分的加速排出，最终实现对靶区内土壤的烧结和固结的双重加固。
附图说明
图1为本发明高温加固软土方法的靶区布置示意图：
图2为本发明高温加固软土方法中使用的氧化铝陶瓷管展开示意图。
图中：1-靶区；2-圆周；3-钻孔；4-氧化铝陶瓷管；5-发热体；6-孔洞。
具体实施方式：
下面结合附图对本申请的实施例做进一步说明：
如图1所示，本发明的一种高温加固软土的方法，包括以下步骤，按照“加筋”、“排水”共同强化的基本原则，具体步骤为：
a在待加固的区域中任意位置圈定靶区1，然后在靶区1的圆周2上等间距布置多个钻孔3并进行编号，之后在靶区1的圆心位置再布置一个钻孔3；钻孔3布置圈径≤Φ50m，钻孔直径≤Φ1m，圆周2上的钻孔3布置间距60°，钻孔3深度与软土埋深相等；
b在靶区1的所有钻孔3中同时下放表面捆绑有发热体5的氧化铝陶瓷管4，图2为氧化铝陶瓷管4的展开图，所述氧化铝陶瓷管4上等间距设有多组垂直布置的孔洞6；氧化铝陶瓷管4尺寸与钻孔3匹配并正好将钻孔3填满，高度与钻孔3齐平，氧化铝陶瓷管4外侧的发热体5紧贴钻孔3的孔壁；所述氧化铝陶瓷管4上捆绑的发热体5为等高的条状结构，条状结构的发热体5在氧化铝陶瓷管4外表面间隔60°布置。氧化铝陶瓷管4上的孔洞6直径为Φ5mm，孔洞6与外敷发热体5错位排列；
c控制圆周2中奇数编号钻孔3中氧化铝陶瓷管4上的发热体5同时升温至1500°，奇数编号钻孔3附近软土中的水分出现高温气化，维持24h，同时在圆周2上偶数编号钻孔3以及圆心处钻孔3的氧化铝陶瓷管4中布置抽水装置进行抽排，之后停止加温；
d靶区1附近软土中的水分在高温气化压力下向布置有抽水装置的钻孔3中汇集，在抽水装置的作用下加速被抽排出；
e控制圆周2上偶数编号钻孔3以及靶区1正中心钻孔3中氧化铝陶瓷管4上的发热体5开始升温，直至温度升至1500°，维持24h，之后停止加温；
f最后靶区1内软土中的水分排出，钻孔3附近的土壤被烧结，靶区1内远离钻孔3的土壤发生固结，最终实现对靶区1内土壤的烧结和固结的双重加固。
当靶区1高温处理后，钻孔3中设置的氧化铝陶瓷管4不再拔出，作为竖向加筋体留置在土体中。
按顺序加固区域中的靶区1，或者同时设置多个靶区1进行加固，直至将所有软土加固完毕；每两个相邻的靶区紧挨着设置。
Claims (6)
1.一种高温加固软土的方法，其特征在于步骤为：
a在待加固的区域中任意位置圈定靶区(1)，然后在靶区(1)的圆周(2)上等间距布置多个钻孔(3)并进行编号，之后在靶区(1)的圆心位置再布置一个钻孔(3)；
b在靶区(1)的所有钻孔(3)中同时下放表面捆绑有发热体(5)的氧化铝陶瓷管(4)，所述氧化铝陶瓷管(4)上等间距设有多组孔洞(6)；
c控制圆周(2)上奇数编号钻孔(3)中氧化铝陶瓷管(4)上的发热体(5)同时升温至1500°，奇数编号钻孔(3)附近软土中水分出现高温气化，维持24h，同时在圆周(2)上偶数编号钻孔(3)以及圆心处钻孔(3)的氧化铝陶瓷管(4)中布置抽水装置进行抽排，之后停止加温；
d靶区(1)附近软土中的水分在高温气化压力下向布置有抽水装置的钻孔(3)中汇集，在抽水装置的作用下被加速排出；
e控制圆周(2)上偶数编号钻孔(3)以及靶区(1)正中心钻孔(3)中氧化铝陶瓷管(4)上的发热体(5)开始升温，直至温度升至1500°，维持24h，之后停止加温；
f最后靶区(1)内软土中的水分排出，钻孔(3)附近的土壤被烧结，靶区(1)内远离钻孔(3)的土壤发生固结，最终实现对靶区(1)内土壤的烧结和固结的双重加固。
2.根据权利要求1所述一种高温加固软土的方法，其特征在于：钻孔(3)布置圈径≤Φ50m，钻孔直径≤Φ1m，圆周(2)上的钻孔(3)布置间距60°，钻孔(3)深度与软土埋深相等。
3.根据权利要求2所述一种高温加固软土的方法，其特征在于：所述氧化铝陶瓷管(4)尺寸与钻孔(3)匹配并正好将钻孔(3)填满，高度与钻孔(3)齐平，氧化铝陶瓷管(4)外侧的发热体(5)紧贴钻孔(3)的孔壁；所述氧化铝陶瓷管(4)上捆绑的发热体(5)为等高的条状结构，条状结构的发热体(5)在氧化铝陶瓷管(4)外表面间隔60°布置。
4.根据权利要求3所述一种高温加固软土的方法，其特征在于：氧化铝陶瓷管(4)上的孔洞(6)直径为Φ5mm，孔洞(6)与外敷发热体(5)错位排列。
5.根据权利要求1所述一种高温加固软土的方法，其特征在于：当靶区(1)高温处理后，钻孔(3)中设置的氧化铝陶瓷管(4)不再拔出，作为竖向加筋体留置在土体中。
6.根据权利要求1所述一种高温加固软土的方法，其特征在于：按顺序加固区域中的靶区(1)，或者同时设置多个靶区(1)进行加固，直至将所有软土加固完毕；每两个相邻的靶区紧挨设置。
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