一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统及方法与流程

1.本技术涉及地基排水的技术领域，尤其是涉及一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统及方法。


背景技术：

2.软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑～流塑状态的黏性土。目前，对于软水土地基有很多种方法，其中排水固结法是最常用的方法之一。目前的排水固结法施工过程中，排水一段时间后，地下深层的孔隙水压力慢慢消散，通过排水板排出的水和气体慢慢减少，同时由于各种原因横向排水通道堵塞，最终土颗粒于孔隙水保持平衡稳定状态，排水固结处于停滞状态，排水效果较差。


技术实现要素：

3.为了提高软土地基的排水效果，本技术提供一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统及方法。
4.一方面，本技术提供一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统，采用如下技术方案：
5.一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统，包括超声波发射装置与真空排水装置；所述超声波发射装置对软土发射频率范围25
‑
50khz，密度为0.25
‑
0.45w/ml的超声波；所述真空排水装置包括真空泵以及带有渗水孔的排水管，排水管插设于软土地基内，所述真空泵与排水管连通，用于将排水管内部抽真空，并排出渗入排水管内的水。
6.可选的，所述真空排水装置还包括液压泵，排水管带有螺旋钻头，液压泵通过传动机构带动排水管纵向进给。
7.可选的，所述真空排水装置还包括空气增压泵，所述空气增压泵与排水管连通，用于增大排水管内的气压。
8.可选的，所述空气增压泵工作时，关闭真空泵。
9.可选的，排水沉降系统还包括水泥浇灌泵，用于对抽走排水管后所形成的孔洞进行浇筑水泥。
10.可选的，所述渗水孔的孔径为5
‑
20mm。
11.另一方面，本技术提供一种利用超声波处理软土的真空排水沉降方法，采用如下技术方案：
12.一种利用超声波处理软土的真空排水沉降方法，包括以下步骤：
13.s1：液压泵通过驱动机构将带有螺旋钻头的排水管纵向进给并旋转，深入地下8
‑
12m，排水管进给过程中，将淤泥带出；
14.s2：开启超声波发射装置，向软土地基发射频率范围为25
‑
50khz，密度为0.25
‑
0.45w/ml的超声波，使软土脱水，并促进软土地基的沉降；
15.s3：开启真空泵，真空泵与排水管连通，将排水管内的气压降到100pa以下；在此过
程中，软土中的水渗入排水管内；继续抽真空，将水抽出排水管，排至排水沟内。
16.可选的，在步骤s3之后还包括s4、s5：
17.s4：空气增压泵与排水管连通，关闭真空泵后，打开空气增压泵，使得排水管内的气压达到大气压的2
‑
5倍，将排水管渗水孔中的淤泥压出排水管；
18.s5：重复第二步至第四步的操作，直至软土地基固结至设定要求。
19.可选的，在步骤s5之后还包括s6：
20.s6：收起排水管，通过水泥浇灌泵对原先排水管所在的孔洞进行浇筑。
21.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：
22.1.利用超声波对软土脱水的作用，使得软土沉降的效率大大提高；
23.2.空气增压泵的设置，能够有效冲走堵塞在排水管渗水孔上的淤泥；并且抽真空与增压两个步骤来回反复进行，可使得排水管周围的淤堵层膨胀收缩而形成大量裂隙，从而达到防堵效果；
24.3.抽走排水管后所形成的孔洞，通过水泥浇灌泵注入泥浆形成水泥柱，封堵排水通道，防止地下水继续渗出，降低工后沉降效果；并且水泥柱可有效提高地基强度。
附图说明
25.图1是本技术的系统结构示意图；
26.图2是本技术的方法步骤示意图；
27.图3是本技术的系统功能示意图。
28.附图标记说明：1、超声波发射装置；2、真空泵；3、排水管；4、空气增压泵；5、液压泵；6、水泥浇灌泵；7、操控室。
具体实施方式
29.以下结合附图1
‑
3对本技术作进一步详细说明。
30.本技术实施例公开一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统。
31.一种利用超声波处理软土的真空排水沉降系统，包括超声波发射装置1、真空排水装置以及水泥浇灌泵6。施工地点搭建操控室7，操控室7内的工作人员对各个设备的控制器输入指令，操作各个设备运行工作。
32.超声波发射装置1对软土地基发射低频率超声波，使得软土脱水，促进软土沉降。
33.真空排水装置包括真空泵2、排水管3、空气增压泵4以及液压泵5。排水管3可设置多跟，均匀分布于地基。排水管3周侧均匀分布有孔径为5
‑
20mm的渗水孔。本实施例中渗水孔孔径为10mm。排水管3下端带有右旋螺纹的三角钻头。液压泵5通过传动机构带动排水管3纵向进给，将排水管3插入地下8
‑
12m左右。本实施例中，排水管插入地下10m，插管过程中带有螺纹的排水管3旋转并将淤泥带出。
34.真空泵2与排水管3连通，当真空泵2启动后，将排水管3内的气压抽真空至100pa左右。此时，软土中的水通过排水管3的渗水孔渗入排水管3内。继续抽真空，将水通过真空泵2抽出排水管3。
35.为了减少排水管3上渗水孔的堵塞，空气增压泵4连通于排水管3。关闭真空泵2后，启动空气增压泵4，将排水管3内的气压增加至大气压的2
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5倍，从而将渗水孔上堵塞的淤泥
排出。真空泵2与空气增压泵4反复工作，使得排水管3周侧的淤堵层随着气压变化而反复收缩膨胀，从而形成大量的裂隙，有效防止渗水孔的堵塞，提高了排水效率。
36.当地基固结沉降达到设定要求后，抽出排水管3。水泥浇灌泵6启动，将水泥浆注入排水管3抽出后形成的孔洞中，水泥浆固结形成水泥柱后，有效防止地基在载荷作用下地下水继续渗出，并且水泥柱能够有效提高地基的强度。
37.本技术还公开一种利用超声波处理软土的真空排水沉降方法，包括以下步骤：
38.s1：液压泵5通过驱动机构将带有螺旋钻头的排水管3纵向进给并旋转，深入地下10m，排水管3进给过程中，将淤泥带出；
39.s2：开启超声波发射装置1，向软土地基发射频率范围为25
‑
50khz，密度为0.25
‑
0.45w/ml的超声波，使软土脱水，并促进软土地基的沉降；
40.s3：开启真空泵2，真空泵2与排水管3连通，将排水管3内的气压降到100pa；在此过程中，软土中的水渗入排水管3内；继续抽真空，将水抽出排水管3，排至排水沟内；
41.s4：关闭真空泵2，打开空气增压泵4，空气增压泵4与排水管3连通，使得排水管3内的气压达到大气压的2
‑
5倍，将排水管3渗水孔中的淤泥压出排水管3；
42.s5：重复第二步至第四步的操作，直至软土地基固结至设定要求；
43.s6：收起排水管3，通过水泥浇灌泵6对原先排水管3所在的孔洞进行浇筑。
44.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。