專利名稱：一種地下充氣的液化地基處理裝置及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木水利工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種地下充氣處理液化地基的裝置及施工方法。
背景技術(shù)：
液化是造成場地地震損害的首要原因之一，地震引起的地基失事約50%起因于液化。近幾年來，我國地震災(zāi)害不斷發(fā)生，其中砂土液化引起了道路管線、地下工程、堤壩等的嚴(yán)重破壞，引起工程界的普遍關(guān)注。地震發(fā)生時(shí)，孔隙水壓力會急劇增大，當(dāng)孔隙水壓力大到總應(yīng)力值時(shí)，有效應(yīng)力就降到0，顆粒懸浮在水中，砂土體即發(fā)生液化。這是砂土液化發(fā)生的機(jī)理，砂土液化的防治主要從預(yù)防砂土液化的發(fā)生和防止或減輕建筑物不均勻沉陷兩方面入手。包括合理選擇場地；采取振沖、夯實(shí)、爆炸、擠密樁等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水壓力；換土，板樁圍封，以及采用整體性較好的筏基、深樁基等方法，國內(nèi)在工程上最常用的是樁基處理法。這些方法只能減輕建筑物的不均勻沉降，并不能預(yù)防或者阻止砂土液化災(zāi)害的發(fā)生。其中，振沖、夯實(shí)、爆破等措施對鄰近建筑物有一定的影響，施工時(shí)噪音大，震動大；采用樁基礎(chǔ)處理造價(jià)高，施工期長，不適宜大面積的液化地基的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在于克服上述傳統(tǒng)方法的缺陷，發(fā)明一種地下充氣的液化地基處理裝置及施工方法，能夠預(yù)防砂土液化的發(fā)生，特別適用于大面積的液化地基的處理。研究顯示，砂土的飽和度只要稍微降低一點(diǎn)，那么砂土液化的可能性就會大大降低，降低砂土飽和度的方法之一就是充氣法，即將氣體注入砂土。充填在土孔隙中的水對土的工程性質(zhì)影響較大，直接影響著土`的狀態(tài)和性質(zhì)。由于地震時(shí)在地基中產(chǎn)生很大的超孔隙水壓力，砂粒間的結(jié)合逐漸破壞，最后土骨架破壞從而發(fā)生液化，如果在孔隙水壓力上升過程中，將氣體連續(xù)不斷地壓入土孔隙中，那么砂土的超孔隙水壓和飽和度都會隨即降低，砂土不會達(dá)到飽和狀態(tài)，也就極大的降低了液化的可能性。由于地震的發(fā)生具有突發(fā)性的特點(diǎn)，為了避免地震時(shí)產(chǎn)生的液化，需要時(shí)刻保持地基中可液化土層處于低飽和度的狀態(tài)。本發(fā)明采用地震觸發(fā)裝置，在開始地震時(shí)立即啟動充氣裝置進(jìn)行充氣作業(yè)，便能有效地在地震動過程中阻止液化災(zāi)害的發(fā)生。充氣法的一大優(yōu)點(diǎn)就是成本低廉，這也為大面積的易液化地基的處理提供了經(jīng)濟(jì)有效的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種地下充氣的液化地基處理裝置，包括空氣壓縮機(jī)、充氣管、地震觸發(fā)裝置、導(dǎo)線，其特征在于采用鉆孔的施工方式將充氣管傾斜打入建筑物的地基四周，鉆孔的深度根據(jù)可液化土層的位置和深度確定，充氣管的底部深度達(dá)到地基的可液化土層，鋪設(shè)水平的充氣管，用三通將打入地基底部的充氣管跟水平充氣管相連通，充氣管與空氣壓縮機(jī)通過空心塑料軟管相連接，在建筑物場地埋設(shè)地震觸發(fā)裝置，地震觸發(fā)裝置與空氣壓縮機(jī)通過導(dǎo)線連接。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地震觸發(fā)裝置觸動空氣壓縮機(jī)開啟，迅速抽取空氣壓入地基，壓入砂土中的氣泡能夠有效地降低砂土的飽和度，減小孔隙水壓力的增長，從而有效的阻止液化災(zāi)害的發(fā)生。所述的充氣管在底端lnT3m范圍內(nèi)打設(shè)均勻的充氣孔。所述的充氣孔的直徑為5mnTl0mm。所述的充氣管在打設(shè)充氣孔的部位包裹一層土工布。所述的充氣管的根數(shù)根據(jù)建筑物場地的大小由水平距決定，對于一般場地，充氣管的水平間距為1. 5nT5m。所述的充氣管為塑料管，直徑為50mnTl00mm。
一種地下充氣的液化地基 處理的施工方法,主要技術(shù)步驟如下
(O根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，了解地基可液化土層的位置和深度，確定充氣管的埋設(shè)深
度；
(2)在充氣管底端lnT3m范圍內(nèi)打設(shè)均勻的充氣孔，充氣孔的直徑為5mnTl0mm；
(3)在充氣管打設(shè)充氣孔的部位包裹一層土工布；
(4)采用鉆孔的施工方法將帶有土工布包裹的充氣管傾斜地打入地基，深度達(dá)到可液化土層底部，確保充氣孔的位置位于建筑物的下方；
(5)布置水平充氣管，用三通將水平充氣管與傾斜充氣管相連通；
(6)水平充氣管與空氣壓縮機(jī)通過空心塑料軟管相連接；
(7)在建筑物場地埋設(shè)地震觸發(fā)裝置；
(8)空氣壓縮機(jī)與地震觸發(fā)裝置通過導(dǎo)線相連接，并使地震觸發(fā)裝置和空氣壓縮機(jī)均保持通電狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于
(O相對于一般工程中常用的樁基礎(chǔ)，本發(fā)明的使用范圍更廣，不僅適應(yīng)于施工前的液化地基處理，對已建成的建筑物地基處理同樣適用。(2)相對于一般工程中常用的樁基礎(chǔ)，本裝置采用塑料管道，成本低廉，適合于大面積液化地基的處理，施工工藝簡單，易于在實(shí)踐工程中操作。(3)在地基中埋設(shè)了地震觸發(fā)裝置，能及時(shí)在地震發(fā)生初期，即可啟動空氣壓縮機(jī)，起到了很好的液化震害預(yù)防的作用。


圖1本發(fā)明裝置示意圖 圖2本發(fā)明裝置剖面圖 圖中
I堤防 2充氣管 3充氣孔 4空氣壓縮機(jī) 5地震觸發(fā)裝置 6導(dǎo)線
7水平充氣管 8素填土 9可液化土層 10非液化層
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
具體實(shí)施例方式 一種地下充氣的液化地基處理裝置，取直徑為50mnTl00mm的塑料管作為充氣管(2)，在充氣管的底端f3m處打設(shè)密集的直徑為5mnTl0mm的充氣孔(3)，在充氣管(2)打設(shè)充氣孔(3)的部位包裹一層土工布，以鉆孔的施工方式將打過孔包裹過土工布的充氣管(2)傾斜打入上部堤防(I)的地基四周，充氣管(2)的底部深度達(dá)到地基的可液化土層(9)。充氣管的水平間距為1.5nT5m。鋪設(shè)水平的充氣管(7)，用三通將打入地基底部的充氣管(2)跟水平充氣管(7 )相連通，水平充氣管(7 )與空氣壓縮機(jī)(4)通過空心塑料軟管相連接。在建筑物場地埋設(shè)地震觸發(fā)裝置(5 )，地震觸發(fā)裝置(5 )與空氣壓縮機(jī)(4 )通過導(dǎo)線連接。當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，地震觸發(fā)裝置(5)即觸動空氣壓縮機(jī)(4)啟動，迅速抽取空氣壓入地基，壓入砂土中的氣泡能夠有效地降低砂土的飽和度，減小孔隙水壓力的增長，從而有效的阻止液化災(zāi)害的發(fā)生。
一種地下充氣的液化地基處理的施工步驟如下1.根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，了解地基可液化土層(9)的位置和深度，確定充氣管(2)的埋設(shè)深度；充氣管為塑料管，直徑為50mnTl00mm。2.在充氣管(2)底端廣3m范圍內(nèi)打設(shè)密集的直徑為5mnTl0mm的充氣孔(3);
3.在充氣管(2)打設(shè)充氣孔的部位包裹一層土工布；
4.采用鉆孔的施工方法將帶有土工布包裹的充氣管(2)傾斜打入地基，深度達(dá)到可液化土層(9);充氣管的水平間距為1.5nT5m;
5.布置水平充氣管(7)，用三通將水平充氣管(7)與傾斜充氣管(2)相連通；
6.水平充氣管(7)與空氣壓縮機(jī)(4)通過空心塑料軟管連接；
7.在建筑物場地埋設(shè)地震觸發(fā)裝置(5);
8.空氣壓縮機(jī)(4)與地震觸發(fā)裝置(5)通過導(dǎo)線(6)連接，并使空氣壓縮機(jī)(4)和地震觸發(fā)裝置(5)保持通電狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種地下充氣的液化地基處理裝置，包括空氣壓縮機(jī)、充氣管、地震觸發(fā)裝置、導(dǎo)線，其特征在于采用鉆孔的施工方式將充氣管傾斜地打入上部建筑物的地基四周，鉆孔的深度根據(jù)可液化土層的位置和深度確定，充氣管的底部深度達(dá)到地基的可液化土層，鋪設(shè)水平的充氣管，用三通將打入地基內(nèi)部的充氣管跟水平充氣管相連通，充氣管與空氣壓縮機(jī)通過空心塑料軟管相連接，在建筑物地基中埋設(shè)地震觸發(fā)裝置，地震觸發(fā)裝置與空氣壓縮機(jī)通過導(dǎo)線連接； 所述的充氣管在底端lnT3m范圍內(nèi)打設(shè)均勻的充氣孔； 所述的充氣孔的直徑為5mnTl0mm ； 所述的充氣管在打設(shè)充氣孔的部位包裹一層土工布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下充氣的液化地基處理裝置，其特征在于所述的充氣管的根數(shù)根據(jù)建筑物場地的大小和水平間距決定，水平間距為1. 5nT3m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下充氣的液化地基處理裝置，其特征在于所述的充氣管為塑料管，直徑為50mnTl00mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下充氣的液化地基處理的施工方法，包括以下技術(shù)步驟 (1)根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，了解地基可液化土層的位置和深度，確定充氣管的埋設(shè)深度； (2)在充氣管底端lnT5m范圍內(nèi)打設(shè)均勻的充氣孔，充氣孔的直徑為5mnTl0mm； (3)在充氣管打設(shè)充氣孔的部位包裹一層土工布； (4)采用鉆孔的施工方法將帶有土工布包裹的充氣管傾斜地打入地基，充氣管底部深度達(dá)到可液化土層底部，確保充氣孔的位置位于建筑物的下方； (5)布置水平充氣管，用三通將水平充氣管與傾斜充氣管相連通； (6)水平充氣管與空氣壓縮機(jī)通過空心塑料軟管相連接； (7)在建筑物場地埋設(shè)地震觸發(fā)裝置； (8)空氣壓縮機(jī)與地震觸發(fā)裝置通過導(dǎo)線相連接，并使地震觸發(fā)裝置和空氣壓縮機(jī)均保持通電狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地下充氣的液化地基處理裝置及施工方法。該裝置由空氣壓縮機(jī)、充氣管、地震觸發(fā)裝置、導(dǎo)線組成。采用鉆孔的施工方式將充氣管傾斜地打入上部建筑物的地基四周，充氣管的底部深度達(dá)到地基的可液化土層底部，充氣管底部打設(shè)充氣孔，充氣管與空氣壓縮機(jī)相連接。當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，埋置在地基下方的地震觸發(fā)裝置即觸動空氣壓縮機(jī)啟動，迅速抽取空氣壓入到地基可液化土層中，并在可液化土層中產(chǎn)生氣泡，降低可液化土層的飽和度，增大土體的抗液化強(qiáng)度，減小地震過程中土體中的超孔隙水壓力的增長，從而有效地降低土體的液化范圍，阻止液化災(zāi)害的發(fā)生。本方法施工簡單，造價(jià)低廉，抗液化效果好，尤其適用于堤防、碼頭等大面積易液化地基的處理。
文檔編號E02D3/02GK103061324SQ20131003141
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者陳育民, 劉漢龍, 吳海清, 丁選明, 于陶 申請人:河海大學(xué)