[发明专利]加速排水固结和加大承载力的软土地基处理结构和方法

说明书

本发明公开了一种加速排水固结和加大承载力的软土地基处理结构和方法，属于软土地基处理领域。该结构中，若干条竖向排水体均垂直打入软土地基中形成排水通道；打设有竖向排水体的软土地基表面铺设有砂垫层，竖向排水体顶端头部伸入砂垫层中，砂垫层上设有堆载加压；相邻两个竖向排水体之间的软土地基中打设有空心的留孔预制管桩；预制管桩内施打有一条喷气管，喷气管底部出气口伸入预制管桩底部，顶部进气口通过导管连接喷气发生装置。本发明既解决了技术背景所述的排水固结法存在的问题，又有效解决了采用单一预制管桩存在的问题。该方法可加速排水，增加地基排水处理效率；处理后的土层均匀，能有效减小地基工后不均匀沉降。

技术领域

本发明涉及软土地基处理领域，具体涉及一种加速排水固结和加大承载力的软土地基处理结构和方法。

背景技术

堆载或真空预压排水固结法是一种较为经济的软土地基处理方法，但有较大局限性。主要表现在：(1)现有技术是一种由地表向地下深层处理的技术，经济处理深度一般不超过10m；(2)处理时间较长；(3)后续土体仍长期蠕变，地基承载力有限，工后沉降较大。

预制管桩打入土体时存在着挤土效应明显、超静孔隙水压力值较大等问题。为此许多学者研发出了一系列新型排水管桩，如：专利号201020649772.5中徐小庆等研发的一种排水管桩；专利号201510150002.3中唐晓武等研发了一种能排水并增大摩阻力的预制管桩。此类新型管桩都是通过在桩身侧壁预留横向孔洞来提供排水路径，然后抽水，然而在现场实际的排水过程中土颗粒会进入排水通道堵塞预设的排水路径，实际地基效果并不理想。

专利号201710717904.X中陈俊昂等研发了一种侧向挤土排水固结提高挤土桩性能的方法。利用挤土桩的侧向挤土效应加速排水体排水固结，但其加速排水效果有限。

专利号201510301241.4中吴慧明等研发了一种不同深度扰动结合排水固结的软土地基处理方法；专利号201711363451.1中吴慧明研发了一种纵横立体分层增压排水地基处理方法，排水固结加速，但处理后的地基承载能力有限。

鉴于以上问题，一种减缓挤土效应，加快超静孔隙水压力消散，同时又能提高地基承载力控制沉降的软土地基处理方法亟待开发。

发明内容

本发明针对软土地基处理方法中排水固结法以及预制管桩存在的问题，在前人基础上，前期继续采用竖向排水体，采用空心预制留孔管桩既可以在管桩打入时桩周围的水流入空心管桩内，减少挤土效应；在空心预制留孔管桩内采用高压旋喷喷气，犹如海上热力漩涡风浪，高压气体通过空心预制管桩留孔水平向扩散至周围土体加速排水固结，解决了上述技术背景所述排水固结法与预制管桩存在的问题，本发明不需在预制留孔管桩内抽水，可以防止堵塞，提出一种在空心预制留孔管桩中高压喷气加速竖向排水体排水固结最后形成复合地基处理软土地基的方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种加速排水固结和加大承载力的软土地基处理结构，其包括喷气发生装置、喷气管、预制管桩、竖向排水体和堆载；若干条竖向排水体均垂直打入软土地基中形成排水通道，且不同的竖向排水体在平面上均匀间隔分布；打设有竖向排水体的软土地基表面铺设有砂垫层，竖向排水体顶端头部伸入砂垫层中，砂垫层上设有堆载加压；相邻两个竖向排水体之间的软土地基中打设有空心的预制管桩，且预制管桩的侧壁上均匀开孔；所述预制管桩内施打有一条喷气管，喷气管底部出气口伸入预制管桩底部，顶部进气口通过导管连接用于向预制管桩中鼓入气体的喷气发生装置。

作为优选，每两个相邻的竖向排水体之间都打设有所述的预制管桩。

作为优选，处理的软土地基周围开挖有排水沟。

作为优选，所述的喷气管外径略小于预制管桩内径。

作为优选，所述的砂垫层和堆载中预先设有预留通道，所述的喷气管穿过预留通道后打入预制管桩中。