本發(fā)明屬于大面積軟土地基處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種地基加熱裝置及應(yīng)用該裝置進行地基加熱聯(lián)合真空預(yù)壓處理軟土地基的施工方法。
背景技術(shù)：
：新吹填超軟土的突出特點是表層強度極低，其地基處理是國內(nèi)外公認(rèn)的難題。對這類地基一般采用排水固結(jié)法進行加固，在我國主要采用堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法或真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。然而采用常規(guī)的排水固結(jié)法加固新吹填的流泥、浮泥，經(jīng)過3～5個月的預(yù)壓加固，地基沉降量比較顯著，常常超過理論計算的沉降量很多，但加固后的強度增加的數(shù)值較小，不能滿足地基的使用要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種地基加熱裝置及應(yīng)用該裝置進行地基加熱聯(lián)合真空預(yù)壓處理軟土地基的施工方法。其通過真空預(yù)壓法與地基加熱法相結(jié)合，地基加固后期的水體主要以氣態(tài)形式排出，加速土體排水固結(jié)，增加地基加固后的強度，減少工后沉降，地基處理效果好。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種地基加熱裝置，包括鋼管，鋼管底部為錐形以便于將其插入軟土地基，鋼管內(nèi)設(shè)置有電加熱管以及導(dǎo)熱油，鋼管頂部設(shè)置有密封蓋，電加熱管連接有供電導(dǎo)線，供電導(dǎo)線穿出密封蓋，在密封蓋上設(shè)置有拉索，拉索的頂端為拉環(huán)，通過拉索以便使用完畢后將鋼管拉出地基；使用時，鋼管置入軟土地基中，供電導(dǎo)線連接外部電源。在上述技術(shù)方案中，鋼管整體長度為6-10m，可由多節(jié)鋼管拼接而成。應(yīng)用上述地基加熱裝置進行地基加熱聯(lián)合真空預(yù)壓處理軟土地基的施工方法，包括以下步驟：步驟一：在需要處理的場地上鋪設(shè)荊笆層，在荊笆層上鋪設(shè)編制布，并在編制布層上鋪設(shè)砂層，作為工作墊層；步驟二：在土體中打設(shè)豎向塑料排水板，塑料排水板成點陣布置，在砂層上鋪設(shè)橫向濾管，并將塑料排水板板頭綁扎到橫向布置的濾管上；步驟三：安放導(dǎo)壓分流裝置，導(dǎo)壓分流裝置的吸氣口通過管路連接真空泵，導(dǎo)壓分流裝置的進水口通過密封管路連接濾管的出口端，并將導(dǎo)壓分流裝置的進水口、密封管路、濾管和塑料排水板板頭埋在砂層中；步驟四：布設(shè)地基加熱裝置，地基加熱裝置的鋼管的打設(shè)深度與塑料排水板一致，地基加熱裝置成點陣布置；地基加熱裝置的拉索的頂端拉環(huán)放置在砂層表面；步驟五：在砂層上鋪設(shè)保溫層，在保溫層上鋪設(shè)密封膜，導(dǎo)壓分流裝置穿過密封膜，并對導(dǎo)壓分流裝置與密封膜之間進行密封處理，地基加熱裝置的供電導(dǎo)線通過出膜裝置引出密封膜并連接外部電源，將密封膜邊緣踩入壓膜溝中，形成閉式真空預(yù)壓系統(tǒng)；步驟六：開啟導(dǎo)壓分流裝置，進行常規(guī)真空預(yù)壓法地基加固處理；步驟七：當(dāng)常規(guī)排水固結(jié)進行到后期時，開啟地基加熱裝置進行地基加熱，并同時對地基進行抽真空，通過控制地基加熱溫度和地基絕對壓強，使地基中的水份由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)水從地基中匯集至砂層，并進入濾管最終通過導(dǎo)壓分流裝置排出地基，從而進一步降低地基含水量，增強地基強度。在上述技術(shù)方案中，在步驟七中，地基加熱溫度和地基絕對壓強按照下表進行匹配，即，當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?0℃時，地基絕對壓強需小于12.34kpa，則水由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)；當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?5℃時，地基絕對壓強需小于15.743kpa，則水由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)；當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?0℃時，地基絕對壓強需小于19.923kpa，則水由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)；當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?5℃時，地基絕對壓強需小于25.014kpa，則水由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)；當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?0℃時，地基絕對壓強需小于31.164kpa，則水由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)。溫度(℃)5055606570絕對壓強(kpa)12.3415.74319.92325.01431.164在上述技術(shù)方案中，導(dǎo)壓分流裝置優(yōu)選設(shè)置在需要處理的場地上的中心位置。在上述技術(shù)方案中，地基中設(shè)置有溫度檢測傳感器和絕對壓強檢測傳感器，以便檢測地基加熱溫度和地基絕對壓強。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：1、地基加熱裝置設(shè)計合理，適應(yīng)于深層軟弱土地基加熱，加熱效果好，布設(shè)方便，還可以方便回收；2、塑料排水板通道和部分土體中的水分，在真空壓力和地基溫度的提高的作用下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，迅速排出，加速土體固結(jié)；3、將濾管系統(tǒng)埋設(shè)在砂層中，并在砂層上鋪設(shè)保溫層，保溫層上鋪設(shè)密封膜，這樣的結(jié)構(gòu)一方面保證了地基加熱的保溫性能，另一方面，氣化的水分能夠通過砂層良好的進入濾管，并最后從導(dǎo)壓分流裝置排出；4、塑料排水板通道中的物質(zhì)主要以氣為主，區(qū)別于上排水時通道中的物質(zhì)主要以水為主，增大了真空吸力和毛細作用，促進排水，加速土體固結(jié)；5、塑料排水板通道中的物質(zhì)主要以氣為主，水位降低，使加固土體的有效應(yīng)力增加，有效加固荷載增大?？傊?，通過本發(fā)明，軟弱地基土的加固質(zhì)量得到充分保證。附圖說明圖1是地基加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的施工結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的局部放大示意圖。圖4是導(dǎo)壓分流裝置的進水口結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例一：參見附圖1，一種地基加熱裝置，包括鋼管6.1，鋼管底部為錐形以便于將其插入軟土地基，鋼管6.1整體長度為6-10m，可由多節(jié)鋼管通過法蘭6.2拼接而成，鋼管內(nèi)設(shè)置有電加熱管6.3以及導(dǎo)熱油，鋼管頂部設(shè)置有密封蓋6.4，電加熱管6.3連接有供電導(dǎo)線6.5，供電導(dǎo)線穿出密封蓋6.4，在密封蓋上設(shè)置有拉索6.6，拉索的頂端為拉環(huán)6.7，通過拉索6.6以便使用完畢后將鋼管拉出地基；使用時，供電導(dǎo)線6.5通過出膜裝置引出密封膜并連接外部電源。實施例二：應(yīng)用實施例一的地基加熱裝置進行地基加熱聯(lián)合真空預(yù)壓處理軟土地基的施工方法，包括以下步驟：步驟一：在需要處理的場地上鋪設(shè)兩層荊笆1，在荊笆層上鋪設(shè)250g/m2編制布2，并在編制布層上鋪設(shè)40cm厚的中粗砂3，作為工作墊層；步驟二：在土體中打設(shè)豎向塑料排水板4，塑料排水板4成點陣布置，在中粗砂3上鋪設(shè)橫向濾管，并將塑料排水板4板頭綁扎到橫向布置的濾管5上；步驟三：安放導(dǎo)壓分流裝置7(所述導(dǎo)壓分流裝置7采用專利號為201520348699.0的“一種適合于真空預(yù)壓地基加固的導(dǎo)壓分流裝置”)，導(dǎo)壓分流裝置7的吸氣口b通過管路連接真空泵10，導(dǎo)壓分流裝置7的進水口通過密封管路連接所有的濾管5的出口端(參見附圖4，導(dǎo)壓分流裝置7設(shè)置有6個進水口)，并將導(dǎo)壓分流裝置7的進水口、密封管路、濾管5和塑料排水板板頭埋在中粗砂層3中；步驟四：布設(shè)地基加熱裝置6，地基加熱裝置6的鋼管的打設(shè)深度與塑料排水板4一致，地基加熱裝置6的鋼管成點陣布置；地基加熱裝置6的拉索的頂端拉環(huán)6.7放置在中粗砂層3表面；步驟五：在中粗砂層3上鋪設(shè)保溫層8，在保溫層8上鋪設(shè)密封膜9，導(dǎo)壓分流裝置7穿過密封膜9，并對導(dǎo)壓分流裝置7與密封膜9之間進行密封處理，地基加熱裝置6的供電導(dǎo)線6.5通過出膜裝置引出密封膜并連接外部電源，將密封膜9邊緣踩入壓膜溝11中，形成閉式真空預(yù)壓系統(tǒng)；步驟六：開啟導(dǎo)壓分流裝置7，進行常規(guī)真空預(yù)壓法地基加固處理，水從排水口c排出；步驟七：當(dāng)常規(guī)排水固結(jié)進行到后期時(沉降速率小于4mm/d或真空泵10排水出口的出水量小于1.6m3/h后)，開啟地基加熱裝置6進行地基加熱，并同時對地基進行抽真空，通過控制地基加熱溫度和地基絕對壓強，使地基中的水份由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)水從地基中匯集至中粗砂層3(地基中的水分氣化后，優(yōu)先從塑料排水板向上匯集至中粗砂層，也會直接透過地基土體向上匯集至中粗砂層)，并進入濾管最終通過導(dǎo)壓分流裝置排出地基，從而進一步降低地基含水量，增強地基強度。在步驟七中，地基加熱溫度和地基絕對壓強按照表1進行匹配，例如，當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?0℃時，地基絕對壓強需小于19.923kpa，則水由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)。在實際施工中，地基所能達到的最小絕對壓強為10kpa左右，地基所能達到的最高加熱溫度為70度左右，所以實際施工中，地基加熱溫度和地基絕對壓強按照表2進行匹配。通過工程實踐表明，當(dāng)?shù)鼗訜釡囟葹?0度，地基絕對壓強為19.923kpa時(約每5000m2配置一臺7.5kw的真空泵，能夠保證地基絕對壓強為19.923kpa)，綜合能耗最低，地基加固效率最好。表1水蒸氣飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系溫度(℃)3035404550556065絕對壓強(kpa)4.24745.62077.37669.583712.3415.74319.92325.014溫度(℃)707580859095100105絕對壓強(kpa)31.16438.55147.37957.87570.13684.556101.33120.85表2水蒸氣飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系溫度(℃)5055606570絕對壓強(kpa)12.3415.74319.92325.01431.164在上述技術(shù)方案中，地基中設(shè)置有溫度檢測傳感器和絕對壓強檢測傳感器，以便檢測地基加熱溫度和地基絕對壓強；在上述技術(shù)方案中，保溫層采用聚氨酯材料保溫板作為保溫層，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.024w/(m.k)；在上述技術(shù)方案中，塑料排水板采用耐高溫材料，溫度100度時，縱向通水量≥30cm3/s，復(fù)合板的高溫抗拉強度要求≥1.6kn/10cm，濾布滲透系數(shù)k20>5.0×10-3cm/s；在上述技術(shù)方案中，濾管包覆有濾布，濾管采用耐高溫材料，溫度100℃時滿足環(huán)剛度≥6kn/m2，透水面積≥2500mm2/m，濾布滲透系數(shù)k20為10-1～10-3cm/s；在上述技術(shù)方案中，密封管路采用耐高溫材料，溫度100℃時滿足環(huán)剛度≥6kn/m2的要求；在上述技術(shù)方案中，密封膜采用耐高溫材料，溫度100℃抗拉強度大于16.5mpa，滲透系數(shù)≤5×10-11cm/s。以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁12