[发明专利]一种热能增强真空预压软土地基排水结构及排水方法

权利要求书

1.一种热能增强真空预压软土地基排水结构，其特征在于：包括热能注入系统、排水系统和密封系统，所述热能注入系统包括在软土地基中钻设的若干均匀排列的热能注入井、安装在热能注入井中的热能注入管、连接在热能注入管后端的热能注入泵和热能产生设备，所述排水系统包括抽真空设备和排水垫层，抽真空设备包括分布在相邻的热能注入井之间的塑料排水板、位于塑料排水板顶端的抽真空滤管、将抽真空滤管连接在一起的抽真空主管、位于抽真空主管后端的抽真空泵，所述排水垫层设置在需要处理的软土地基表面，包括自下向上分布的工作垫层和水平排水垫层，所述密封系统包括分布在水平排水垫层上面的密封膜和分布在排水系统外周的密封沟，密封膜延伸至沿密封沟底部，抽真空主管与密封膜接触部位设有出膜装置；所述抽真空主管和抽真空滤管水平埋设于水平排水垫层中，所述热能注入管的管壁上设有交错排列的分散孔，所述热能注入井在钻设过程中在井壁设置护管，热能注入管与热能注入泵之间安装闭井装置，热能注入井的顶部设置固定热能注入管的封隔器。

2.根据权利要求1所述的一种热能增强真空预压软土地基排水结构，其特征在于：所述热能注入井的护管采用10mm厚钢板卷制，护管底部设有水泥浆浇注的底部封堵。

3.根据权利要求1所述的一种热能增强真空预压软土地基排水结构，其特征在于：所述软土地基中布设有施工监测设备，施工监测设备包括：温度传感器、真空压力表、单点沉降计和地下水位计。

4.根据权利要求1所述的一种热能增强真空预压软土地基排水结构，其特征在于：所述热能注入管管材采用耐高温不锈钢管、聚四氟乙烯管、素混凝土管、钢筋混凝土管中的一种或几种。

5.一种热能增强真空预压软土地基排水方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

一）施工准备：清除地表、地下和周边的障碍物，对加固区场地进行初步整平；

二）热能注入系统施工：在软土地基中利用钻孔机钻设热能注入井至预定深度，钻井作业完成后利用导管向井底注入水泥浆浇注底部封堵，在热能注入井内垂直安装热能注入管，并利用封隔器将热能注入管固定在热能注入井中，同时起到密封井口的目的；热能注入管的后端连接热能注入泵，同时在热能注入管与热能注入泵之间安装闭井装置，热能注入泵后端与热能产生设备相连接；

三）排水系统施工与施工监测设备布设：在加固区表面铺设荆笆或土工布作为工作垫层，采用机械方式或人工方式在相邻热能注入井间打设作为垂直排水通道的塑料排水板，在软土地基中布设施工监测设备，在工作垫层上铺设水平排水垫层，在水平排水垫层中间水平铺设抽真空主管、抽真空滤管，抽真空主管和抽真空滤管直接连接，抽真空滤管与塑料排水板直接连接，抽真空主管与抽真空泵相连接，水平排水垫层材料宜采用中粗砂；

四）密封系统施工：沿软土地基加固区周边开挖密封沟，在水平排水垫层表面铺设密封膜，同时安装抽真空主管出膜装置，密封膜周边埋入密封沟内，其上覆盖黏性土并分层压实；

五）抽真空：开启抽真空装置并进行连续抽真空，保证膜下形成恒定的90kPa真空负压；

六）注入热能与监测：开启抽真空装置后，开启热能产生设备和热能注入泵，通过热能注入系统向软土地基中注入热能，并利用施工监测设备对施工过程中的各种情况进行连续监测。

6.根据权利要求5所述的一种热能增强真空预压软土地基排水方法，其特征在于：步骤六）中软土地基中注入热能后，保持土体平均温度在55-65℃，如果土体温度升高过快，可停止注入热能并关闭热能注入井，待土体温度下降至55-65℃时继续注入热能。

7.根据权利要求5所述的一种热能增强真空预压软土地基排水方法，其特征在于：所述热能注入管注入的热能为高温空气，高温空气温度大于80℃，热能注入井的注入压力比软土地基内的孔隙水压力高1～3MPa，注热速率为3～5m³/h。