一种适用于软土基坑的坑底抗隆起加固装置的制作方法

本技术属于建筑工具，具体为一种适用于软土基坑的坑底抗隆起加固装置。

背景技术：

1、随着城市化进程加快，对软土地区等复杂地质条件的地下空间开发利用呈现出增多的趋势，而坑底隆起作为软土地区基坑工程普遍存在的问题，当前工程上的处理方案主要采用坑底垂直施打土钉或水泥土搅拌换填的方式，以增强坑底土体的抗拉强度，实现对坑底土体隆起变形的主动约束抑制。

2、坑底水泥土搅拌后换填的处理方式简单方便，且其经济成本低廉，目前在实际工程之中被广泛应用，但其也存在较为明显的缺陷性，在混合搅拌过程中，需要对基坑坑底进行往复开挖回填，会对其产生较为明显的反复扰动，导致坑底原土结构被破坏，造成地基承载力下降等问题。在基坑坑底垂直施打土钉虽能降低对坑底土体的扰动，但软土普遍存在压缩性大且强度较低的工程特性，土钉施打完成后无法与软土体产生有效摩擦，进而无法实现对土体进行约束对其加固。中国专利cn107587511b提出了一种用于预防和治理基坑坑底隆起的长短桩加固结构及加固方法，采用长短桩在基坑坡角处进行间隔布设，对不同深度的软弱下卧层分别加固，从而实现提高基坑抗隆起稳定性的目的。但在软土地层中，进行大范围的长短桩布置对坑底土体仍存在较大程度的扰动现象，同时长短桩布置所需要的工程项目投资虽较水泥土搅拌换填方法大幅度减少，但工程投资仍然较高，且存有较大程度的工程损耗。因此，提出一种施工便宜、操作简便、对坑底土体扰动较小且受环境影响较小的具备抗隆起功能的基坑坑底加固装置势在必行。

技术实现思路

1、本实用新型主要解决的技术问题是提供一种适用于软土基坑的坑底抗隆起加固装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：包括外嵌套花管、吸水结构、注浆结构三部分，其中吸水结构细分为储水层结构和内源负压结构两部分。所述外嵌套花管外侧与土体直接接触，吸水阶段外嵌套花管内部与吸水结构相连接，注浆阶段外嵌套花管与注浆结构共同工作。所述吸水结构中储水层结构主要由三层蜂巢毛细储水层和衔连膜壁组成；所述三层蜂巢毛细储水层位于整体吸水结构最外缘，外侧与所述外嵌套花管内侧相接；所述衔连膜壁外侧与三层蜂巢毛细储水层相连，内侧与内源负压结构连接，实现水分及气体的传递；所述吸水结构中内源负压结构主要由顶层旋锁启压结构、下部承启结构、压力平衡结构、真空腔管、过渡层五部分组成；所述顶层旋锁启压结构位于吸水结构顶部，其外侧与外嵌套花管内侧相接，底部与下部承启结构、压力平衡结构相接；所述顶层旋锁启压结构侧部凸起圆锁结构与下部承启结构中n型锁槽对接，沿纹路旋扭实现卡合约束；所述顶层旋锁启压结构通连阀与压力平衡结构均压口对接，通过连通阀前部尖顶结构对均压口实现破坏，进而实现连通阀与内部空腔罐体的连接；所述前部尖顶结构为豁口状，与均压口对接后可实现对均压口封面破坏；所述连通阀内部设有压力传感器，可实现对连通阀处气压实时性监测；所述下部承启结构除与顶层旋锁启压结构相接外，与三层蜂巢毛细储水层、压力平衡结构相接；所述压力平衡结构除与顶部旋锁启压结构、下部承启结构相接外，与真空腔管、过渡层、三层蜂巢毛细储水层相接；所述压力平衡装置均压口封面被连通阀豁口破坏后，通过连通阀上排气孔路、过渡阀口，实现真空腔管与过渡层压力平衡，与外界短时间产生压差，实现吸水功效。所述注浆结构包括外嵌套花管顶部泵体嵌锁结构，通过插入泵体卡槽的方式，实现与天泵等加压注浆结构的固定。

3、所述加固装置整体为尖头筒状结构，根据功能结构进行划分，可划分为外嵌套花管、吸水结构、注浆结构三部分。

4、所述外嵌套花管外壁粗糙、内壁光滑，管壁上设有多列花孔，同列花孔相互连通。

5、所述吸水结构包括储水层结构和内源负压结构两部分，所述储水层结构包括三层蜂巢毛细储水层和衔连膜壁，所述内源负压结构包括顶层旋锁启压结构、下部承启结构、压力平衡结构、真空腔管、过渡层五部分。

6、所述顶层旋锁启压结构上部拉环，位于顶层旋锁启压结构最顶部，与外界直接接触。

7、所述顶层旋锁启压结构侧部凸起圆锁结构与下部承启结构中n型锁槽对接，通过按纹路扭转，锁槽与圆球锁结构有效形成竖向、水平向的三维约束体系。

8、所述顶层旋锁启压结构连通阀内部为中空通道，顶部设有压力传感器，对内源负压结构的气压变化实时监测；所述顶层旋锁启压结构连通阀侧壁设有多排通气孔，底部尖顶结构为豁口状，与均压口连接后，破坏均压口封面，通连两侧空间。

9、所述下部承启结构与内源负压结构中其他结构，通过旋锁结构直接相连或通过刚性结点直接、间接相连。

10、所述压力平衡结构均压口与真空腔管连接，过渡阀口与过渡层连接；所述气连层为下部承启结构底板底面与压力平衡结构底板顶面所留空间；所述均压口被尖顶结构破坏后，过渡层中气体通过过渡阀口、气连层、对接管的管壁、连通阀侧壁多排通气孔、内部中空通道和均压口，进入真空腔管，过渡层与真空腔管相连。

11、所述真空腔管，为内部真空状态的柱状罐体，其罐壁为具有高机械强度的材料。

12、所述过渡层，内部为常压状态，外围侧壁为衔连膜壁，内围侧壁即为真空腔管外侧罐壁。

13、所述衔连膜壁，其为具有一定的刚度的膜状材质，表面为多孔形态，液体与气体可顺畅流动。

14、所述三层蜂巢毛细储水层，由六棱柱的单体区格拼接而成，水平向沿边缘拼接，垂向交错搭接，形成拼接体；所述拼接体一定厚度后，采用满堂布置结构对其上下表面进行一定厚度的带有孔洞的封膜，封膜厚度远小于拼接体厚度，重复进行多次后，得到三层蜂巢毛细储水层；所述单体区格材料与封膜材料均具有良好的吸水性，可再生利用。

15、所述注浆结构为外嵌套花管顶端的顶部泵体嵌锁结构，所述顶部泵体嵌锁结构为具有一定宽度的缝隙，在天泵等加压注浆结构的壁缘插入时，可恰好嵌合，进行水平向及竖直向的有效约束。

16、所述加固装置的尖头筒状结构，在插入土体时，通过前端尖头处对土体的高压强作用，提升了加固装置插入土体的便易性，可有效降低人力工作强度，提升了整体施工的工作效率。

17、所述吸水结构与注浆结构，均采用可替换形式，有效提升了整体装置的施工便捷性，实现了高效施工。

18、所述外嵌套花管中花孔同列相连、多列布置的结构形式，增大了吸水过程与注浆过程中外嵌套花管内部结构与外界土体的接触面积，提升了结构的工作效率；同时，外壁粗糙、内壁光滑的外嵌套花管结构，在有效提升了外嵌套花管嵌入土体后所受到的土体侧摩阻力的同时，保障了内部可替换结构取出的便易性，提升了嵌固有效性，有效实现了基坑坑底的高效能抗隆起加固。

19、所述顶层旋锁启压结构，通过顶层旋锁启压结构的上部拉环，在吸水工作完成后，在外嵌套花管光滑内壁的共同作用下，有效实现了下部结构的一体式快速取出。

20、所述顶层旋锁启压结构，借助侧部凸起圆锁结构与下部承启结构中n型锁槽的卡合，实现了吸水结构的一体化，保证了在吸水工作时内部气体扰动不会造成上部顶盖的移动，保障了施工进程中的安全性。

21、所述顶层旋锁启压结构，利用底部豁口状尖顶结构，有效实现了对下部均压口封面的破坏，打破了真空腔体的隔离状态；同时，借助连通阀侧壁多排通气孔与连通阀的内部中空结构，实现了真空腔体与外界相连；此外，连通阀顶部的压力传感器通过连通阀内部中空结构中的压力变化，对吸水结构内部压力情况进行实时性感知，实现了对吸水阶段进展的数字化把控。

22、所述下部承启结构，借助旋锁结构与其他结构直接相连，或通过刚性结点与其他结构直接、间接相连，实现了吸水结构整体化，有效提升了吸水结构各组件之间的相连性，间接保障了吸水工作完成后的结构一体化取出。

23、所述压力平衡结构，通过均压口，实现了对真空腔管内部与外界环境的隔离，同时通过其是否破损，实现了对真空腔管的一次性启闭控制。

24、所述压力平衡结构，通过过渡阀口，将过渡层与气连层相连，实现了过渡层与气连层之间的气体流通及气压平衡。

25、所述压力平衡结构，通过对接管的管壁表面预留的多排通气孔，与连通阀侧壁多排通气孔对应，实现两侧气体流通及气压平衡。

26、所述压力平衡装置，通过气连层、对接管的管壁，与连通阀侧壁多排通气孔等结构共同作用，实现了在均压口破坏后，过渡层与真空腔管间的气体流通及气压平衡，借助外界大气压力，在短时间内形成了较大的内外压差，产生了吸水工作的内源驱动力，为吸水工作的有效进行提供了保障。

27、所述真空腔管，罐壁采用高机械强度材料，保证了在内部真空状态、外部常压状态的高压差环境下，罐体仍能保持正常状态进行工作。

28、所述过渡层，借助气连层及真空腔管，在均压口破坏后，有效实现了与真空腔管间的压力均衡，进而实现了压力降低；同时所述过渡层有效扩大了负压接触面，提升了内外压差作用效果，最大限度扩大了对土体的吸水范围，实现了更为优异的吸水效果。

29、所述衔连膜壁，通过其表面广布的孔状结构，在保证通连效果和透水性能的同时，实现了外侧三层蜂巢毛细储水层与内部过渡层结构的紧密连接，提升了吸水效率，进而缩短了吸水阶段耗时，实现了高效施工。

30、所述三层蜂巢毛细储水层，利用单体区格的六棱柱外形，实现了水平向的高强度无缝拼接，同时交错搭接的竖向搭接形制，有效提升了结构的竖向结构强度及稳定性，较层叠式储水结构实现了储水量的扩容；借助三层满堂布置的带有孔洞的封膜，提升了蜂巢毛细储水层的结构强度，并且在保证连通性的同时，最大程度减小了对内外压差的削弱作用，保证了吸水过程的持续有效性；通过具备毛细作用的可再生性区格支撑材料及封膜材料，一定程度上加快了结构的吸水速率，减少了对自然资源的损耗。

31、所述顶部泵体嵌锁结构，借助天泵等加压注浆结构外壁缘与嵌锁结构内侧壁缘间的侧摩阻力，实现了对两者位移关系的约束，有效避免了注浆过程中两部分结构脱节现象的出现，提升了结构可靠性及施工安全性，保证了加压注浆的施工作业效果。

32、本实用新型的有益效果至少具有以下几点：

33、本实用新型的有效减小加固过程中对土体结构的扰动，取得更为优良的加固效果。通过向土体中插入加固装置，借助外嵌套花管粗糙外壁，在获得了一定竖向桩侧摩阻力的同时，也对周围土体提供了较大的横向压力，提升了一定的土体强度。在吸水阶段，内源负压结构被激活，内部过渡层与真空腔体连接形成负压区，在短时间内与外界形成了一定压差，在压差作用下，外部土体中水分经三层蜂巢毛细储水层与衔接膜壁向过渡层运动，并储存于三层蜂巢毛细储水层中，上述结构配合作用实现了短时间内一定范围内土体水分的排出。完成吸水工作后即刻通过顶部泵体嵌锁结构衔接加压注浆器具，进行加压注浆，实现对土体水分排出区域土颗粒间空隙的充填，达到浆水置换、加固坑底的目的。该种加固方式相较于在基坑坑底进行大面积浆土搅拌的传统加固工艺，减弱了对坑底土体的扰动，有效避免了因扰动而导致的土体承载力大幅度降低，最大程度上发挥了土体自身的承载能力，同时加固区域注浆阶段含水量减少，一定程度上保证了基坑坑底抗隆起加固中加压注浆的浆料浓度，实现了加固浆液效能的最优发挥，提升了基坑坑底的抗隆起加固效果。

34、本实用新型可有效降低基坑坑底抗隆起加固成本以及材料损耗，真正实现绿色加固。采用散点布置代替满堂布置，在保证加固效果的同时，极大程度上降低了工程预算，减少了水泥等材料的损耗，直接减少了工程的碳排放量。同时吸水结构中三层蜂巢毛细储水层为可再生循环材质制成，降低了施工对自然资源的消耗，施工完成后还可进行二次回收加工再利用。整体结构在加固施工过程中无任何有毒有害物质产生，与周边环境具有良好的相恰性，符合绿色可循环的环保发展理念，真正实现了低碳化、绿色化、可循环化施工。