一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及巖土力學(xué)與工程領(lǐng)域中對細(xì)顆粒軟土土體排水固結(jié)地基處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的裝置，此裝置不僅適用于各類靈敏度高的飽和軟粘土地基加固，而且適用于初始承載力基本為零的以細(xì)顆粒為主且各類疏浚吹填淤泥土深、淺層全范圍內(nèi)的同時(shí)加固。
【背景技術(shù)】
[0002]目前最常采用真空預(yù)壓技術(shù)、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)，但是真空預(yù)壓技術(shù)、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)等均對于黏粒含量高、滲透系數(shù)極低的細(xì)顆粒軟土存在如下不足:(I)排水效率低，(2)真空荷載持續(xù)時(shí)間長，能耗大，(3)處理深度和處理效果(承載能力)有限。
[0003]由于人工凍結(jié)后的土體具有完整性好、強(qiáng)度高、不透水的特征，早在19世紀(jì)，人們采用人工凍結(jié)加固地層的方法，解決了松軟含水地層施工的各類塌陷問題，如1862年的英國南威爾士礦山、1883年德國阿爾巴時(shí)德煤礦、1997年挪威奧斯陸海灣海底隧道施工、1955我國開灤煤礦林西風(fēng)井施工、1998年北京地鐵國貿(mào)橋車站東側(cè)的南隧道施工等。隨著我國城市地下工程的日益增多，凍結(jié)法已廣泛地應(yīng)用于城市地下工程中。對于這些工程來說，凍脹是不利的，如凍脹會對地表建筑物、交通和地下管線(如電力電纜、通訊電纜、供、排水管、煤氣管道等)產(chǎn)生破壞作用。
[0004]但對于大面積的細(xì)顆粒軟土，由于還處于待開發(fā)狀態(tài)，凍脹不僅不會造成結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑物的破壞，還可以利用凍脹的體積增大，占位空間的特點(diǎn)，凍脹區(qū)域周邊軟土受到凍脹力，產(chǎn)生擠壓變形從而加速軟土的固結(jié)與排水。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供了一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)施簡便、穩(wěn)定性好、實(shí)用性強(qiáng)，并可根據(jù)土體的實(shí)時(shí)加固情況配置凍脹和融縮過程，排水效率高，靈活度和適應(yīng)性強(qiáng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0006]本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的裝置，包括點(diǎn)陣分布埋設(shè)在待排水加固軟土內(nèi)的冷凍管，還包括點(diǎn)陣分布埋設(shè)在待排水加固軟土內(nèi)的塑料排水板，冷凍管與塑料排水板錯開分布，塑料排水板通過真空射流栗與集水箱連通，冷凍管一端與鹽水循環(huán)箱連通，另一端通過鹽水栗與鹽水循環(huán)箱連通，鹽水循環(huán)箱與鹽水冷卻裝置連接。
[0008]如上所述的鹽水冷卻裝置包括設(shè)置在鹽水循環(huán)箱內(nèi)的箱內(nèi)氨循環(huán)管路，箱內(nèi)氨循環(huán)管路一端通過氨壓縮機(jī)與列管式循環(huán)冷凝器連接，列管式循環(huán)冷凝器與冷卻塔連接，冷卻塔通過冷卻水栗與箱內(nèi)氨循環(huán)管路另一端連接。
[0009]一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的裝置，還包括均按照設(shè)定間距布置的水平向真空排水支管和真空排水主管，塑料排水板的頂部與真空排水支管連接，真空排水主管與真空射流栗連接，真空射流栗與集水箱連接。
[0010]如上所述的冷凍管一端與鹽水去路支管連接，另一端與鹽水回路支管連接，鹽水去路支管連接鹽水去路主管，鹽水回路支管連接鹽水回路主管，鹽水去路主管連接鹽水循環(huán)箱，鹽水回路主管通過鹽水栗連接鹽水循環(huán)箱。
[0011]如上所述的冷凍管構(gòu)成加固區(qū)，加固區(qū)上覆蓋密封膜，加固區(qū)周邊的密封膜置于待排水加固軟土中。
[0012]技術(shù)原理:根據(jù)水在攝氏零度結(jié)冰的過程中，體積增大和產(chǎn)生占位空間，使周邊物體的受到凍脹力的作用。細(xì)顆粒土的凍脹不只是孔隙水9%體積膨脹造成，還有水分向凍結(jié)鋒面凍結(jié)成冰而造成。水分迀移后凍結(jié)往往形成冰透鏡體。但對于大面積的細(xì)顆粒軟土，由于還處于開發(fā)狀態(tài)，凍脹不僅不會造成結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑物的破壞，還可以利用凍脹的體積增大，占位空間的特點(diǎn)，凍脹區(qū)域周邊軟土產(chǎn)生擠壓變形從而導(dǎo)致土體固結(jié)加快。細(xì)顆粒軟土土體在凍結(jié)時(shí)有明顯的凍脹現(xiàn)象，在冰融化的過程中又會導(dǎo)致土體體積縮小，土體受拉而產(chǎn)生較多張拉裂隙，孔隙比增大，透水性、壓縮系數(shù)均增加數(shù)倍。且由于黏土的顆粒尺寸小，比表面積大，土顆粒與液相表面的作用強(qiáng)烈，隨著孔隙體積的增大，自由水含量增加，水的流動性增強(qiáng)，滲透性提高。凍土融化時(shí)，冰變成水而體積減少，造成土顆粒的又一次位移，已有的大孔隙不能恢復(fù)到凍前的小孔隙，致使土體變得疏松，孔隙比增大，導(dǎo)水系數(shù)增加。導(dǎo)水系數(shù)的變化直接影響著固結(jié)過程中超孔隙水壓力的產(chǎn)生和消除，加快已融土的變形進(jìn)程。所以，凍融過程中土體的裂隙率和含水率的變化會導(dǎo)致土體滲透性的變化。再結(jié)合真空預(yù)壓排水系統(tǒng)，在凍脹時(shí)，使真空壓力場與凍脹擠密壓力場“有效疊加”，可以使水分排出速率提高數(shù)倍；在融縮時(shí)，由于土體裂隙變多，土體更加疏松，孔隙比增大，導(dǎo)水系數(shù)增加，在真空壓力場條件下，也加速了土體的排水固結(jié)。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)設(shè)計(jì)了凍脹擠密系統(tǒng)，在結(jié)合真空預(yù)壓的條件下，利用細(xì)顆粒軟土土體在凍結(jié)時(shí)有明顯的凍脹現(xiàn)象，使真空壓力場與凍脹擠密壓力場“有效疊加”，可以使水分排出速率提高數(shù)倍；
[0015]2)在上述凍脹擠密融縮致裂循環(huán)中，土體融縮受拉而產(chǎn)生較多張拉裂隙，致使土體變得疏松，孔隙比增大，導(dǎo)水系數(shù)，壓縮系數(shù)均增加數(shù)倍，加快固結(jié)過程中超孔隙水壓力的產(chǎn)生和消除，排水效率成倍提高，從而使土體快速固結(jié)。
[0016]3) 一次加固即可處理深層軟土，淺層和深層承載力均可達(dá)到SOkPa以上；
[0017]4)采用上述系統(tǒng)能有效降低負(fù)載時(shí)間，提高排水固結(jié)效率，地基處理沉降均勻、縮短工期，經(jīng)濟(jì)節(jié)約明顯優(yōu)勢。
[0018]5)可以方便靈活地處理不同含水率、不同黏粒含量等各類細(xì)顆粒軟土土體，具有適用范圍廣。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型平面布置示意圖.
[0021]圖中:1、冷卻塔；2、冷卻水栗；3、列管式循環(huán)冷凝器；4、氨壓縮機(jī)；5、鹽水循環(huán)箱；5a、箱內(nèi)氨循環(huán)管路；6、鹽水栗；7、鹽水去路主管；8、鹽水回路主管；9、鹽水去路支管；10、鹽水回路支管；11、真空射流栗；11a、溢流孔；12、塑料排水板；13、水平向真空排水支管；14、冷凍管；15、待排水加固軟土或超軟淤泥土 ；16、水平向真空排水主管；17、密封膜下真空度的真空表；18、PVC管；19、集水箱。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1
[0024]一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的裝置，包括點(diǎn)陣分布埋設(shè)在待排水加固軟土內(nèi)的冷凍管14，還包括點(diǎn)陣分布埋設(shè)在待排水加固軟土內(nèi)的塑料排水板12，冷凍管14與塑料排水板12錯開分布，塑料排水板12通過真空射流栗11與集水箱19連通，冷凍管14 一端與鹽水循環(huán)箱5連通，另一端通過鹽水栗6與鹽水循環(huán)箱5連通，鹽水循環(huán)箱5與鹽水冷卻裝置連接。
[0025]優(yōu)選的，鹽水冷卻裝置包括設(shè)置在鹽水循環(huán)箱5內(nèi)的箱內(nèi)氨循環(huán)管路5a，箱內(nèi)氨循環(huán)管路5a —端通過氨壓縮機(jī)4與列管式循環(huán)冷凝器3連接，列管式循環(huán)冷凝器3與冷卻塔I連接，冷卻塔I通過冷卻水栗2與箱內(nèi)氨循環(huán)管路5a另一端連接。
[0026]優(yōu)選的，還包括均按照設(shè)定間距布置的水平向真空排水支管13和真空排水主管16，塑料排水板12的頂部與真空排水支管13連接，真空排水主管16與真空射流栗11連接，真空射流栗11與集水箱19連接。
[0027]優(yōu)選的，冷凍管14 一端與鹽水去路支管9連接，另一端與鹽水回路支管10連接，鹽水去路支管9連接鹽水去路主管7，鹽水回路支管10連接鹽水回路主管8，鹽水去路主管7連接鹽水循環(huán)箱5，鹽水回路主管8通過鹽水栗6連接鹽水循環(huán)箱5。
[0028]優(yōu)選的，冷凍管14構(gòu)成加固區(qū)，加固區(qū)上覆蓋密封膜，加固區(qū)周邊的密封膜置于待排水加固軟土中。
[0029]一種凍脹擠密融縮致裂法處理軟弱地基的方法，包括以下步驟:
[0030]步驟1、在待排水加固軟土上，鋪設(shè)砂墊層，在砂源緊缺或待排水加固軟土為超軟淤泥土 15時(shí)，鋪設(shè)一層編織布并加鋪無紡?fù)凉げ迹?br>[0031]步驟2、將冷凍管14以點(diǎn)陣分布打設(shè)進(jìn)入待排水加固軟土中，各個(gè)冷凍管14形成加固區(qū)，并使冷凍管14上頂端沒入待排水加固軟土表面設(shè)定深度；
[0032]步驟3、將冷凍管14 一端連接鹽水去路支管9，另一端連接鹽水回路支管10，鹽水去路支管9連接鹽水去路主管7，鹽水回路支管10連接鹽水回路主管8，鹽水去路主管7直接連接鹽水循環(huán)箱5，鹽水回路主管8連接鹽水栗6，鹽水栗6連接鹽水循環(huán)箱5，鹽水循環(huán)箱5中的箱內(nèi)氨循環(huán)管路5a連接氨壓縮機(jī)4 ;氨壓縮機(jī)4連接列管式循環(huán)冷凝器3，列管式循環(huán)冷凝器3與冷卻塔I相連，冷卻塔I與冷卻水栗2連接，冷卻水栗2與鹽水循環(huán)箱5中的箱內(nèi)氨循環(huán)管路5a連接。
[0033]步驟4、成排插入的塑料排水板12，在平面布置上與冷凍管14錯開并以點(diǎn)陣狀布置，并使塑料排水板12上端出露于無紡?fù)凉げ蓟蛏皦|層上；
[0034]步驟5、按照設(shè)定間距布置水平向真空排水支管13 ;
[0035]步驟6、按照設(shè)