本發(fā)明屬于軟土地基處理技術領域，特別涉及一種氣囊擠壓排水聯(lián)合真空預壓地基加固方法。

背景技術：

隨著大規(guī)模的高速公路、高速鐵路、機場和港口等基礎設施建設，對軟土地基沉降變形控制要求越來越高，需要對軟弱土地基進行加固處理。排水預壓法是一種造價較低的地基處理方法，在工程中廣泛應用。真空預壓法是排水預壓法的一種，需要在加固的軟土地基內(nèi)埋設垂直排水通道，然后在表面鋪設砂墊層，再在砂墊層表面鋪設真空膜使被加固土體與大氣隔絕，密封膜邊緣進行埋壓處理，通過砂墊層內(nèi)埋設的排水管道，使用真空泵抽真空，使其形成膜下負壓，地基中的氣體和孔隙水被抽出，達到土體固結的目的。

由于真空預壓法采用的是真空負壓的原理，其最大壓力不能超過大氣壓，工程中一般能達到80～85kPa的負壓。如果要再增加固結壓力，則需要通過堆載聯(lián)合預壓等方式實現(xiàn)。

在本發(fā)明之前，中國專利(200810156787.5)“增壓真空預壓固結處理軟土地基/尾礦渣/湖泊淤泥的方法”公開了增壓真空預壓固結處理軟土地基/尾礦渣/湖泊淤泥的方法，屬軟土地基/尾礦渣/湖泊淤泥施工方法，將土體/礦渣/淤泥內(nèi)水平排布的若干排塑料排水板內(nèi)部抽真空，同時對塑料排水板間的部分土體/礦渣/淤泥通過透水的增壓管均勻增壓，一般采用透水軟管進行增壓，壓力為氣壓或者水壓力，將氣體或水注入土體中，增加土體里面的附加應力，使地基土體得到加固。但是該方法存在以下不足：(1)注入土體的氣體或水直接與土體接觸形成正壓，這個壓力不能太大，一般在幾十kPa，否則氣壓或水壓容易擊穿土體，使透水軟管的正壓和排水板的負壓連通，真空壓力減弱，反而降低了排水效果。(2)增壓管和排水板的距離不能太小，否則也容易使氣壓或水壓擊穿土體，但排水板距離太大又不能起到很好的排水效果，這是一個矛盾。(3)在軟土中透水軟管容易堵塞，起不到增壓的效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種氣囊擠壓排水聯(lián)合真空預壓地基加固方法。

本發(fā)明的技術方案是：

一種氣囊擠壓排水聯(lián)合真空預壓地基加固方法，其主要技術特征在于，包括以下技術步驟：

(1)在地基上鋪設砂墊層；

(2)在地基中打入排水板，上端連通排水管，排水管連接真空泵；

(3)在地基中打入氣囊，上端連通充氣管，充氣管連接充氣泵；

(4)啟動真空泵將排水板中水排出，啟動充氣泵使氣囊膨脹擠壓土體，土體在真空壓力和氣囊壓力的作用下產(chǎn)生固結。

在砂墊層上鋪設密封膜。

氣囊從上到下分割成多個充氣倉，每個充氣倉設置一根充氣管，各個充氣倉充氣壓力不同。

氣囊中各充氣倉壓力從上往下依次增大，氣囊中最下端的充氣倉氣壓最大。

本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于：

(1)采用氣囊增壓，氣囊壓力可以精確控制，壓力可達1MPa以上，從而可以使土體固結壓力大為增加，克服了傳統(tǒng)真空預壓加固壓力不能超過大氣壓力的缺陷。

(2)氣體與土體分離，氣壓不會擊穿土體，不會影響真空預壓的排水效果。

(3)由于采用了氣囊，排水板與氣囊之間的距離可以很小而不會使氣體進入排水板，距離越小排水固結速度越快。

(4)采用氣囊加壓，防止了傳統(tǒng)透水管加壓容易被淤泥堵塞的缺陷。

(5)真空壓力使土體形成向內(nèi)回縮的趨勢，氣囊壓力使土體產(chǎn)生向外擠壓的趨勢，兩者相得益彰，使土體產(chǎn)生更大的固結應力，加快固結速度。

(6)氣囊和充氣管均為普通的橡膠和塑料等材料，價格便宜，且氣囊施工工藝簡單，操作方便。

(7)氣囊分隔成多個儲氣倉，可在不同深度施加不同的壓力。

本發(fā)明經(jīng)濟有效、節(jié)省工期、可適用于不同性質(zhì)的土層，加固效果顯著，是一種處理軟土地基的經(jīng)濟高效的加固方法。

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述。本發(fā)明的保護范圍并不以具體實施方式為限，而是由權利要求加以限定。

附圖說明

圖1——本發(fā)明的剖面結構示意圖。

圖2——本發(fā)明的平面布置示意圖。

圖中各標號表示對應的部件名稱如下：

(塑料)排水板1、氣囊2、密封膜3、砂墊層4。

具體實施方式

如圖1、2所示：

先在地基表面鋪設砂墊層4，隨后在地基中打設塑料排水板1，并在地基中打入氣囊2，然后安裝排水管(圖中省略未畫出，是常用設備)與塑料排水板1相連通，安裝充氣管(圖中省略未畫出，是常用設備)與氣囊2相連，將排水管與真空泵(圖中省略未畫出，是常用設備)相連，充氣管與充氣泵(圖中省略未畫出，是常用設備)相連，在砂墊層4的表面鋪設密封膜3，開啟真空泵抽真空并開啟充氣泵對氣囊2充氣，土體在真空壓力和氣囊2壓力的作用下產(chǎn)生固結得到加固。

在本發(fā)明在應用過程中，具體采用以下技術步驟實現(xiàn)：

(1)整理場地并鋪設一層30cm-50cm厚的砂墊層4，砂墊層4一方面起到整平場地、提高表層承載力的作用，另一方面作為水平的排水通道。

(2)根據(jù)設計要求預置塑料排水板1和氣囊2的位置，塑料排水板1一般呈正方形或三角形布置，氣囊2位于與各個塑料排水板1等距離的中心位置。

(3)利用打板機打設塑料排水板1，塑料排水板1打設深度滿足設計要求，塑料排水板1頂部露出地表30～50cm，以便于與水平排水管連接。

(4)在地基中設置氣囊2，氣囊2伸出地表20～30cm。氣囊2的施工方法分為兩種：對于吹填淤泥等超軟土地基，將氣囊2套在木棒或者塑料棒上，將木棒或塑料棒直接插入地基中，氣囊2跟著木棒或塑料棒進入地基，然后拔出木棒或塑料棒重復使用，氣囊2留在地基中；對于土層較硬的地基，將氣囊2套入一根鋼管內(nèi)部，鋼管端部設置樁靴，氣囊2與樁靴連接，將鋼管在樁靴的保護下打入地基設計深度，然后拔出鋼管，氣囊2留在地基中。

(5)在場地上布置水平排水管，水平排水管與塑料排水板1間距一致，水平排水管匯集到排水主管，排水主管連接真空泵，每1000m²-1500m²布置一臺真空泵。

(6)在場地上布置水平充氣管，水平充氣管與氣囊2間距一致，水平充氣管上設置三通接頭，接頭的一端與氣囊2連接，氣囊2在接頭處綁扎緊，防止漏氣；接頭的另外兩端連接水平充氣管；水平充氣管通過充氣主管匯集后連接到充氣泵。

(7)在水平排水管和充氣管上鋪設一層土工布，在土工布上鋪設兩層密封膜3，將排水系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)覆蓋在密封膜3下，將密封膜3壓入密封溝然后回填粘土并壓實，這樣可以使被加固土體封閉起來已維持真空壓力；

(8)開動真空泵抽真空1～2小時，然后開啟充氣泵對氣囊2充氣。真空壓力從水平排水主管傳遞到水平排水支管，再傳遞到塑料排水板1，并向地基中擴散。氣壓則通過充氣管注入氣囊2，氣囊2膨脹擠壓土體產(chǎn)生附加應力。

(9)真空泵和充氣泵同時開啟一段時間后，可關閉充氣泵一段時間，然后再充氣，如此反復間斷充氣，使地基土收到循環(huán)應力的作用，固結效果更好；

(10)做好現(xiàn)場各項監(jiān)測，繪制沉降-時間關系曲線，直到沉降穩(wěn)定符合卸載條件后，停止充氣，采用真空預壓繼續(xù)加固一段時間，使土體回縮填滿氣囊2形成的孔洞。

所述充氣壓力一般在20～1000kPa，充氣壓力小于土體水平方向的土壓力。

由于地基不同深度的水平土壓力是不同的，地基深度越深土壓力越大，因此氣囊2可從上到下分隔成多個充氣倉，每個充氣倉充入不同壓力的氣體，深度越深充氣壓力越大，以平衡水平土壓力。