一種用于含氣土層中預制樁施工的可控排氣裝置及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種排氣裝置及其施工方法，更具體地說，涉及一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]含氣土層以分布在沼澤濕地、河口、三角洲以及湖泊和海床中的含氣沉積物最為常見。我國的長江三角洲、遼東灣灘海地區(qū)、黃河三角洲外海海域、山東半島濱淺海、南黃海、杭州灣、舟山群島、長江口、珠江口、東海和南海陸架的地質(zhì)普查中均發(fā)現(xiàn)海床淺部存在淺層氣的賦存證據(jù)，顯示出我國近海海域從北到南分布有大面積的含氣土層。含氣土層中的淺層氣埋藏淺，成因復雜。一般從地表以下20m到1500m的各類地層均有分布，而又相對集中在第四系和第三系。個別地區(qū)存在于石炭一二疊系，更老的地層因受儲蓋層條件的限制而分布較少。從氣源條件來看，既有生物氣，又有煤成氣、油型氣、水溶氣，甚至還有生物降解氣和低成熟氣等。從分布的地層來看，第四系以生物氣為主，第三系以油型氣為主，石炭一二疊系含煤地層以煤層氣為主。上海及其它一些東南沿海城市如杭州、廣州等，是我國經(jīng)濟發(fā)展最快的地區(qū)，在這些地區(qū)開發(fā)利用地下空間的步伐正日益加快，而在這些沿海地區(qū)都有淺層氣的分布，土中蘊含的大量氣體也逐漸成為重要工程災害源。為了消除或減輕淺層氣地質(zhì)災害對地下工程的影響，保證地下工程的安全施工和運營，有必要對淺層氣地質(zhì)災害進行深入的研究，制定出合理、可靠的工程處理方式。目前，各類基礎設施建設陸續(xù)會在含氣土層地質(zhì)區(qū)域內(nèi)開展，由于粧基是富含含氣土區(qū)域經(jīng)常采用的基礎形式，而灌注粧已被工程實踐證明不適用于含氣土層，所以預制粧是一種相對可行的粧型。但預制粧施工又會涉及施工的可靠性和工后沉降問題，所以迫切需要即能夠在含氣土層施工，又可以提高含氣土層承載力的裝置和方法，最好還能有效利用這種清潔能源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提供了一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置及其施工方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，作用機理符合含氣土層粧基施工的災變規(guī)律，設計中充分考慮了含氣土的工程特性，布置形式簡單，布置靈活，施工操作簡便，適用于各種含氣土層的預制粧施工，可防止含氣土層中氣體噴發(fā)引起的工程災害，降低人員和財產(chǎn)損失，可增強含氣土層范圍內(nèi)粧端和粧側(cè)土體承載能力，降低施工后粧基的沉降變形。
[0005]2.技術(shù)方案
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，包括預制空心粧，所述的預制空心粧底部設置有由鋼或混凝土制成的閉口粧尖，所述的閉口粧尖前端設置有排氣裝置;所述的排氣裝置包括下端密封的排氣管道和設于排氣管道內(nèi)的排氣/液管、高壓注水/漿管，所述的排氣管道內(nèi)設有分隔板，位于分隔板上方的排氣管道穿過閉口粧尖伸入預制空心粧內(nèi)，位于分隔板下方的排氣管道管壁上設置多個濾孔;所述的高壓注水/漿管上端連接止回閥后與注水機或注漿機連通，高壓注水/漿管下端穿過分隔板伸至排氣管道底部；所述排氣/液管上端連接流量表和壓力控制閥后與排氣/液閥相連，排氣/液管下端伸至排氣管道底部。
[0008]更進一步地，位于所述的分隔板下方的高壓注水/漿管管壁上開設有多個注水/漿孔;位于所述的分隔板下方的排氣/液管管壁上開設有多個進氣/液孔。
[0009]更進一步地，所述的多個注水/漿孔三個一組被分為多組，間隔分布在高壓注水/漿管管壁不同的截面上，同一截面上的三個注水/漿孔相互錯開布置;所述的多個進氣/液孔四個一組被分為多組，間隔分布在排氣/液管管壁不同的截面上，同一截面上的四個進氣/液孔相對布置;所述的多個濾孔五個一組被分為多組，間隔分布在排氣管道管壁不同的截面上，同一截面上的五個濾孔相對布置。
[0010]更進一步地，所述的排氣/液閥的出口連接氣液分離裝置。
[0011]更進一步地，所述的預制空心粧為預制混凝土管粧或預制混凝土空心方粧或預制空心鋼粧。
[0012]更進一步地，所述的預制空心粧與閉口粧尖采用焊接或膠接的方式連接。
[0013]本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置的施工方法，其步驟為:
[0014]I)閉口粧尖前端設置有排氣裝置，排氣裝置中位于分隔板上方的排氣管道穿過閉口粧尖，排氣裝置中排氣/液管的下端穿過分隔板伸至排氣管道底部，排氣裝置中高壓注水/漿管下端穿過分隔板伸至排氣管道底部；
[0015]2)將排氣裝置內(nèi)的排氣/液管上端和高壓注水/漿管上端分別通過彎管與預制空心粧內(nèi)的排氣/液管和高壓注水/漿管連接，再將閉口粧尖采用焊接或膠接的方式連接于預制空心粧底部；
[0016]3)采用動力或靜力壓粧法，進行預制空心粧施工；
[0017]4)在排氣裝置進入含氣土層時，先將預制空心粧內(nèi)的高壓注水/漿管與注水機連通，并打開排氣/液閥，注入高壓水的壓力根據(jù)土層深度控制在2?lOMPa，此時高壓水從高壓注水/漿管進入排氣管道內(nèi)沖洗自濾孔進入的雜質(zhì)，使得雜質(zhì)經(jīng)排氣/液管排出，然后再通過控制流量表和壓力控制閥使得自濾孔進入的氣體有序地從排氣/液管排出，當排氣裝置處體趨于密實后再繼續(xù)壓粧施工；
[0018]5)在預制空心粧粧端進入含氣土層后，邊按照步驟4)進行沖洗和排氣工作邊進行壓粧施工；
[0019]6)在預制空心粧粧端達到設計標高后，重復步驟4)中沖洗和排氣工作，直到氣體釋放趨于穩(wěn)定，土體密實度達到預定要求為止，此時根據(jù)實際情況選擇關(guān)閉排氣/液閥門，預制空心粧內(nèi)的高壓注水/漿管與注漿機連通，對排氣裝置進行封閉，或者保持排氣/液閥開啟的狀態(tài)。
[0020]更進一步地，所述的步驟4)、步驟5)和步驟6)中排出的氣/液體通過氣液分離裝置進行收集儲存再利用。
[0021]更進一步地，所述的步驟2)中預制空心粧需要接粧時，先將相鄰兩節(jié)預制空心粧內(nèi)的排氣/液管和高壓注水/漿管通過彎管連接，再采取焊接或膠接的方式連接相鄰的兩預制空心粧。
[0022]3.有益效果
[0023]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0024](I)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其預制空心粧底部設置有由鋼或混凝土制成的閉口粧尖，閉口粧尖前端設置有排氣裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，使得含氣土層中氣體通過排氣裝置排出，排氣效果好，可防止含氣土層中氣體噴發(fā)引起的工程災害，降低人員和財產(chǎn)損失，也可增強含氣土層范圍內(nèi)粧端和粧側(cè)土體承載能力，降低基粧的沉降變形，適用于陸地和近海區(qū)域粧基施工；
[0025](2)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其高壓注水/漿管上端連接止回閥后與注水機或注漿機連通，能夠防止高壓水或回流，高壓注水/漿管下端穿過分隔板伸至排氣管道底部，便于沖洗排氣管道內(nèi)雜質(zhì)；
[0026](3)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其排氣/液管上端連接流量表和壓力控制閥后與排氣/液閥相連，利用流量表和壓力控制閥實現(xiàn)有序排氣的目的，從而防止含氣土層擾動后導致的地基失穩(wěn)、粧架坍塌和預制粧施工失效，可保證基粧施工的可靠性和安全性，排氣/液管下端伸至排氣管道底部，便于排氣；
[0027](4)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其位于分隔板下方的高壓注水/漿管管壁上開設有多個注水/漿孔，多個注水/漿孔三個一組被分為多組，間隔分布在高壓注水/漿管管壁不同的截面上，同一截面上的三個注水/漿孔相互錯開布置，360°全方位沖洗，沖洗效果好，確保排氣通道通暢；
[0028](5)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其位于分隔板下方的排氣/液管管壁上開設有多個進氣/液孔，多個進氣/液孔四個一組被分為多組，間隔分布在排氣/液管管壁不同的截面上，同一截面上的四個進氣/液孔相對布置，排氣/液管的排氣效果好；
[0029](6)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其位于分隔板下方的排氣管道管壁上設置多個濾孔，多個濾孔五個一組被分為多組，間隔分布在排氣管道管壁不同的截面上，同一截面上的五個濾孔相對布置，排氣管道的排氣效果好；
[0030](7)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，其排氣/液閥的出口連接氣液分離裝置，實現(xiàn)氣液分離后排出氣體作為清潔能源再利用的目的；
[0031](8)本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置的施工方法，其施工操作方便簡單，在排氣裝置進入含氣土層后，判定含氣土層氣壓和土層狀態(tài)，通過控制排氣的措施，從而防止含氣土層擾動后導致的地基失穩(wěn)、粧架坍塌和預制粧施工失效，在預制空心粧施工過程中有序排氣，可保證預制空心粧施工的可靠性和安全性，而預制空心粧施工完成后控制排氣，增加粧端土體的密實度，提高粧端持力層土體強度，減少施工后變形，對逐漸聚集淺層氣進行采集再利用。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明中排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]示意圖中的標號說明:1、預制空心粧;2、高壓注水/漿管一;3、排氣/液管一;4、粧尖;5、管道;51、分隔板;52、濾孔;6、氣/液管二; 61、進氣/液孔;7、高壓注水/漿管二; 71、注水/漿孔;8、彎管;9、止回閥；10、固定件；11、流量表；12、壓力控制閥；13、排氣/液閥；14、氣液分離裝置。
【具體實施方式】
[0035]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0036]實施例1
[0037]結(jié)合圖1和圖2，本實施例的一種用于含氣土層中預制粧施工的可控排氣裝置，包括預制空心粧I，預制空心粧I為預制混凝土管粧或預制混凝土空心方粧或預制空心鋼粧均可;預制空心粧I底部設置有由鋼或混凝土制成的閉口粧尖4，預制空心粧I與閉口粧尖4采用焊接或膠接的方式連接;閉口粧尖4前端設置有排氣裝置，布置形式簡單，布置靈活，使得含氣土層中氣體通過排氣裝置排出，排氣效果好，可防止含氣土層中氣體噴發(fā)引起的工程災害，降低人員和財產(chǎn)損失，也可增強含氣土層范圍內(nèi)粧端和粧側(cè)土體承載能力，降低基粧的沉降變形，適用于陸地和近海區(qū)域粧基