[發(fā)明專利]注氣式真空降水方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032658.5
• 申請日: 2008-01-15
• 公開（公告）號: CN101215833A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 謝立全
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發(fā)明涉及一種地下水降水技術，特別涉及一種用于增強排水效率的壓力注氣系統(tǒng)，屬于土木工程技術領域。

背景技術

近年來，沿江、沿海各大城市經(jīng)濟和基礎建設蓬勃發(fā)展，并有了進一步的城市發(fā)展規(guī)劃，港口、機場、道路等工程建設規(guī)模日益擴大，陸域用地越來越不能滿足需要，將疏浚出來的淤泥用來填海造陸或構造碼頭港口的陸域，這已經(jīng)成為土地開發(fā)的重要手段。但灘地上吹填的砂或淤泥，含水量高、土質(zhì)較差，若不經(jīng)處理，一般很難滿足工程建設對地基的要求。與吹填土有關的巖土工程問題越來越突出，核心問題是吹填土的有效處理。

吹填土地基的加固措施主要有二灰樁法、深層攪拌樁、堆載預壓、真空預壓、降水預壓、電滲排水、真空降水聯(lián)合強夯法等方法。但是，由于吹填土地基的土質(zhì)往往很差，固結(jié)性能不好，直接應用真空、電滲等方法降水均難以奏效，使用二灰樁法、深層攪拌樁也效果不理想，所以應用中一般采用大面積堆載預壓法或者真空預壓法，但其排水較慢，固結(jié)時間需要1～3年。因此，若能夠進一步有效解決軟土地基的降水問題，那么結(jié)合以造價低廉、施工速度快、加固效果好為特點的強夯法，可以使得地基處理達到很好的效果。可見，在地基處理中，降水方法至關重要。同時，在基坑工程及其它地下工程中，也需要高效的降水方法，以縮短工期。

降水方法有很多，主要有輕型井點降水、真空降水、噴射井點降水、電滲井點降水和管井降水，其中真空降水應用非常普遍。真空降水是基于輕型井點降水系統(tǒng)，在系統(tǒng)中增設一個高排氣量的真空泵，通過一個平衡器(水氣分離器)進行工作來提高效率的降排水系統(tǒng)。真空泵排氣量不小于100L/s，系統(tǒng)真空度可達65kPa～90kPa，也有人稱之為高真空，即使在滲透系數(shù)較低的粘土中，亦能通過形成的新水頭梯度來加快地下水的滲流。對于滲透性較強的砂土地基，真空降水的效率非常高，但隨著地基滲透性的降低，其降水效率也將大大降低。如何提高降水效率，這已成為地基處理中的重要問題之一。為此，本發(fā)明采用向地基內(nèi)部注入壓力氣體，在較大的氣體壓力和真空井點管負壓的雙重作用下，可大大提高土體內(nèi)的滲流水頭梯度，排水效率得到顯著提高，從而降水工期也明顯縮短。

發(fā)明內(nèi)容

傳統(tǒng)的真空降水方法主要適用于透水性較強的砂質(zhì)地基，對于其它土質(zhì)的地基，其降水時間長、效率很低。本發(fā)明在傳統(tǒng)的真空降水方法基礎上，增設一種用于向土體內(nèi)部注入壓力氣體的裝置，提供一種能夠顯著提高排水效率、縮短真空降水時間的新方法。

本發(fā)明的高效降水目的是通過如下技術方案實現(xiàn)：

注氣式真空降水方法，是通過向地基土體內(nèi)部注入壓力氣體實現(xiàn)降水的：一邊通過井點管進行真空抽水，一邊通過注氣裝置注入壓力氣體，二者在降水區(qū)域形成高梯度的滲流場，強迫土中水向真空井點管轉(zhuǎn)移，從而達到快速的強制排水目的。

本發(fā)明所述的注氣式真空降水方法是：注氣嘴周圍形成較大區(qū)域的非飽和土，當停止注氣后，土中水向非飽和區(qū)的低處移動，地下水位將大幅下降，明顯低于真空井點管底部，其地下水位降低深度也明顯高于傳統(tǒng)的真空降水方法。

本發(fā)明所述的注氣裝置由供氣裝置、注氣管、注氣嘴和貫入頭組成，注氣管、注氣嘴和貫入頭順次連接后插入土體中，注氣管插入土體的深度由注氣嘴的位置要求決定。注氣嘴的位置應低于井點管底部，其深度差異可取井點管間距的0.2～2.0倍。注氣管安裝在井點管之間的中心位置。注氣嘴直徑小于兩端的注氣管、貫入頭，“中間細、兩頭粗”以避免在注氣裝置貫入土體過程中土體把注氣嘴的注氣孔堵塞。注氣管、注氣嘴和貫入頭的材料可以是硬質(zhì)金屬或硬質(zhì)塑料。

與傳統(tǒng)的真空降水方法相比，本發(fā)明操作簡單、施工方便，并具有以下突出優(yōu)點：

1).本發(fā)明能夠加速土中水的排水效率，縮短地基的降水時間。本發(fā)明所采用的處理方法，關鍵在于向土體內(nèi)部注入壓力氣體，通過較大的氣體壓力和真空井點管負壓形成滲流的高梯度場，大大提高土中水向井點管移動的速率，縮短了降水時間，提高了降水效率。

2).本發(fā)明的降水深度更大。由于本發(fā)明所采用的注氣管底部低于真空井點管底部，注氣過程中將會在注氣嘴周圍形成較大區(qū)域的非飽和土，所以，當注氣式真空降水結(jié)束后，井點管底部以上的地下水會在重力作用下流到該非飽和區(qū)，降水深度將明顯高于傳統(tǒng)的真空降水深度。

3).本發(fā)明擴大了真空降水的適用地基范圍。對于粘質(zhì)土地基，傳統(tǒng)的真空降水效率很低。采用本發(fā)明的注氣式真空降水方法，則其適用土質(zhì)范圍將可以擴大到粘質(zhì)土地基。