CN102134848B - 一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器和施工方法，属于土木工程技术领域；所述挤扩器由若干挤扩器单元连接而成，各单元由中心螺杆、中心螺母对、支撑杆对、支撑梁和透水滤膜构成；中心螺杆由正向和反向螺杆连接构成，正、反向螺杆上分别套中心螺母对中的正向和反向螺母；正反螺母对上铰接若干支撑杆对，支撑杆对另一端铰接于支撑梁，支撑梁外包透水滤膜。旋转土中收缩态的挤扩器的中心螺杆，使正、反向螺母相向运动，使支撑杆对推动支撑梁和透水滤膜扩张挤压土体，使土中水经透水滤膜向挤扩器中排出，实现土体固结；疏干挤扩孔中的水、筑入适当材料即完成施工。应用本发明提供的挤扩器及施工方法，土体固结快速、工后沉降减少。

Description

一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器及施工方法

技术领域

本发明涉及一种建(构)筑物地基处理中的软土排水固结加固法，属于土木建筑工程领域，具体地说，是指一种水平加载排水固结软土加固法及其应用的挤扩器。

背景技术

我国有大面积软土，尤其是在经济较发达、人口密集、土地资源紧张的东部沿海地区软土地基的分布更是广泛，软土地基含水量大、承载力低、沉降量大，在其上修筑建(构)筑物前需要对软土地基进行加固处理。排水固结法软土处理技术是一种经济成本很低的地基处理技术，因此常常是软土地基处理采用的首选方案。同时，由于该法不使用不可再生的资源，因此是一种符合可持续发展战略的环保型地基处理方法。

排水固结法，即预压排水固结法，是指在建(构)筑物建造之前，在场地上进行加载预压，使土体中部分孔隙水逐渐排出，地基固结，土体强度逐渐提高，沉降提前完成的方法。目前常见的排水固结法主要有堆载预压法、真空预压法以及两者的结合。为了缩短固结时间，采用排水固结法地基处理时通常预先在地基中设置竖向的及横向的排水系统以缩短排水距离，常用的有由砂井或塑料排水带构成的竖向排水系统以及由砂层构成的横向排水系统，在荷载作用下促使土中孔隙水由水平向流入砂井。这些排水固结软土处理方法各自存在技术缺陷，因此其应用范围受到限制。

堆载预压法需要向拟加固场地运入大量荷载，逐步堆放于拟加固场地，待地基排水固结完成后再将这些荷载运走。这造成了很大的工程量以及工程造价，对于大多数工程而言是不经济的；同时它还有其他缺陷。因此，堆载预压法在很多场合的应用受到限制。

在公路与铁路建设中，地基所承受的荷载主要是公路与铁路路堤的重量，而公路与铁路的运行荷载相对较低。因此，可以根据地基排水固结的程度、地基强度增长的幅度有计划地逐步堆筑路基。因此，对于路堤的软基加固，堆载预压一直是一种经济有效的首选地基处理方法。

堆载预压排水固结法是采用地面竖向加载的方式。竖向加载时，地面堆载在土中产生的附加应力随着深度的增加而迅速衰减。竖向加载法的这个特点带给堆载预压法又一个缺陷：由于堆载量受拟加固软土的强度限制，即加载不能超过土体的承载能力，因此堆载是根据地基排水固结程度、地基强度的增长程度逐级施加的。由于地面堆载产生的附加应力随着深度的增加迅速衰减，当上部土处于极限加载量的作用时，下部土则只受到很小的附加应力作用，甚至没有受到附加应力。也就是说由于地基不同深度的土体所受到的附加应力是不同的，因此不同深度土体的排水固结程度不是同步的，而是自上而下逐步进行的。这样就大大延长了堆载预压排水固结的施工周期。

由于竖向加载时，地面堆载产生的附加应力随着深度的增加而迅速衰减，影响深度有限。因此，竖向加载排水固结法的有效排水深度有限，对软土层深厚的地基，不能充分有效的消除沉降。

此外，堆载预压排水固结法还有一个缺陷：在路堤施工完成后，后续施工荷载和车辆运行荷载也会给地基施加新的附加应力，在这个新的附加应力作用下，地基会进一步排水固结产生新的沉降，通称工后沉降。工后沉降超过一定限度就会给道路结构和车辆运行带来严重不良影响。

随着我国工程建设速度的大幅度提高，对地基加固的工期要求越来越高；随着车辆运行速度的增加，对地基工后沉降的限制越来越严。因此，堆载预压排水固结法因其排水固结周期长、工后沉降大，已不能满足高速铁路、高速公路的技术要求。特别是相当部分已建的高速铁路、高速公路需要拓宽，在已经完成排水固结的地基旁进行新的地基处理，其对施工进度和工后沉降的要求更加严格。因此，排水固结这种价廉、环保的技术方案在高速铁路和高速公路的建设中的应用受到限制。

真空预压排水固结法也同样存在工后沉降大的缺点。此外，由于受到大气压力量值的限制，一般只能用于地基承载力要求很低的地基处理工程。

针对现有排水固结法存在的需要运入运出大量荷载、工期过长、工后沉降大、有效加固深度有限的缺陷，本发明一种水平加载排水固结软土加固法。

发明内容

针对现有排水固结法存在的需要运入运出大量荷载、工期过长、工后沉降大、有效加固深度有限的缺陷，本发明提出一种水平加载排水固结软土加固法，能够达到缩短排水固结施工周期、减少工后沉降的目的。

本发明采用一种可变径的筒形挤扩器，其外层包覆一层透水滤膜，将所述的挤扩器植入土中预定深度，根据土的强度及固结进展，逐步使挤扩器直径增大，对该范围土体施加水平附加应力，迫使土中水透过透水滤膜向挤扩器形成的桩孔排出或向在该土层中设置的其它排水通道排出，达到使土体固结的目的。该法由于在挤扩器全长度范围内施加等附加应力的水平荷载，因此土体固结速度快且工后沉降小。

本发明中的筒型挤扩器由若干节挤扩器单元连接而成，视软土层深度或设计要求可以采用任意长度。各节挤扩器单元主要由中心螺杆(I)、中心螺母对(J)、支撑杆对(G)、支撑梁(F)和透水滤膜(Y)构成。其中中心螺杆(I)是由反向螺杆(A)和正向螺杆(H)组成。反向螺杆(A)上套有中心螺母对(J)中的反向螺母(C)，正向螺杆(H)上套有中心螺母对(J)中的正向螺母(D)。所述的反向螺母(C)、正向螺母(D)上铰接若干对支撑杆对(G)，支撑杆对(G)的另一端铰接在支撑梁(F)上，支撑梁(F)外连透水滤膜(Y)。所述的透水滤膜(Y)也可以通过扩展叶片(B)与支撑梁(F)连接，此时，所述的支撑梁(F)与扩展叶片(B)之间为固定连接方式，透水滤膜(Y)呈圆筒形包覆在扩展叶片(B)的外围，或者将透水滤膜(Y)仅包覆在扩展叶片(B)上的多孔板或者格栅板的孔上。

所述的扩展叶片(B)为多孔板或格栅状板；在满足扩展叶片力学功能要求的条件下，多孔板上的孔和格栅板上的格栅可取任意的形状和尺寸。

水平加载排水固结软土加固施工方法可采用如下步骤进行：

第一步，将处于收缩状态的挤扩器植入土中至设计深度；

第二步，旋转中心螺杆(I)带动反向螺母(C)和正向螺母(D)相向运动；驱使铰接在反向螺母(C)和正向螺母(D)上的支撑杆对(G)另一端向外凸起，推动支撑梁(F)向外运动，支撑梁(F)顶着透水滤膜(Y)逐级向外扩张，或者通过顶着扩展叶片(B)使得包覆其外的透水滤膜(Y)逐级向外扩张，扩张过程中透水滤膜(Y)挤压土体，给土体施加水平方向的附加应力，迫使土中的水透过透水滤膜(Y)向挤扩器形成的桩孔排出或向在该土层中设置的其它排水通道排出，达到使土体快速固结的目的。挤扩器每级扩展幅度和持续时间根据土的物理力学性质和对排水效果的要求而定。

第三步，土体排水固结完成后，将挤扩形成的桩孔中的水疏干，向桩孔中填筑适当材料，然后将挤扩器收起，即完成该土体的排水固结加固工作。

其中，视排水固结后的土质条件，挤扩器可以在填充材料填筑之前收起，也可以在填充材料填筑之后收起。当排水固结处理后的土质条件较好，扩孔后孔壁土体可以自立，挤扩器收起后孔壁土体不会坍塌，则可以先收起挤扩器，然后填筑填充材料。如果经排水固结后，挤扩形成的桩孔孔壁土体仍不能自立，挤扩器收起后孔壁土体会坍塌，则可以先填筑填充材料，然后收起挤扩器。

依扩展叶片的尺寸，所述筒型挤扩器有以下3种形式：

1)全板方式：支撑梁(F)通过扩展叶片(B)连接透水滤膜(Y)，达到设计扩展直径时，扩展叶片(B)两边可以分别支撑于相邻两支撑梁(F)上，透水滤膜(Y)完全覆盖于扩展叶片(B)外表面，土体的压力完全由扩展叶片B承担；或者透水滤膜(Y)仅包覆在扩展叶片(B)上的多孔板或者格栅板的孔上。

2)半板方式：支撑梁(F)通过扩展叶片(B)连接透水滤膜(Y)，达到设计扩展直径时，扩展叶片(B)仅一边可以支撑在支撑梁(F)上，另一端悬空，透水滤膜(Y)包覆在扩展叶片(B)的外围，承受的土压力由透水滤膜(Y)和扩展叶片(B)共同承受。

3)无板方式：支撑梁(F)直接与透水滤膜(Y)连接，挤扩过程承受的土压力由透水滤膜(Y)承担。

为充分利用挤扩器提供的水平加载的功能，还可以将挤扩器与塑料排水板、砂井等排水通道按照一定的方式间隔排列，配合使用，如三角形间隔排列、或者正方形间隔排列。挤扩器提供的水平应力将土体中的水分挤出，透过透水滤膜(Y)排入挤扩器内，或者排入砂井、塑料排水板中。在达到排水固结的要求后，可以根据地基的使用要求，采用不同的后续处理方式，如：在挤扩后形成的桩孔中浇筑水泥混凝土形成混凝土灌注桩，也可以在挤扩后形成的桩孔中浇注流态的水泥土形成水泥土桩，也可以采用灰土填入挤扩后形成的桩孔夯实形成灰土桩，也可以采用碎石、土等散体材料填充密实。

本发明有如下技术效果：

1)由于采用插入土体中的筒型挤扩器对拟处理范围内土体施加等附加应力的水平荷载，从而使不同深度土体同步固结，因此排水固结的周期大幅度减少；

2)由于不同深度土体在排水固结施工期间受到的是相等的附加应力，因此后续施工和运营过程的荷载在地基中产生的附加应力对大部分土层而言并没有超过前期排水固结期所受到的附加应力，从而使工后沉降大幅度降低；

3)大大减少材料的运入运出的工程量；

4)施工机具简单，可现场分多次接长，设备可以重复使用；

5)可不使用或少使用不可再生资源，有利于可持续发展；

6)施工时可以根据承载力及工后沉降的要求，连接多节挤扩器单元，对较深处施加附加应力，解决了预压法附加应力随深度减小，深层土体难以排水固结的问题。

附图说明

图1a收缩状挤扩器主视图；

图1b扩展状挤扩器主视图；

图2收缩状挤扩器剖面图；

图3a为多孔型扩展叶片的结构示意图；

图3b为格栅状板型扩展叶片的结构示意图；

图4a为全板方式的挤扩器剖面图；

图4b为全板方式的挤扩器多孔型扩展叶片上透水滤膜的布置形式图；

图4c为半板方式的挤扩器剖面图；

图4d为无板方式的挤扩器剖面图；

图5a三角形间隔排列的挤扩器布局；

图5b正方形间隔排列的挤扩器布局。

图中：A反向螺杆；B扩展叶片；C反向螺母；D正向螺母；

      F支撑梁；G支撑杆对；H正向螺杆；I中心螺杆；

      J中心螺母对；Y透水滤膜；1孔；2格栅；3挤扩器；4袋装砂井或排水板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器及其加固施工方法进行详细说明。

本发明中的挤扩器为筒型，由若干节挤扩器单元连接而成，视软土层深度或设计要求可以采用任意长度。如图1a、图1b、图2所示，各节挤扩器单元主要由中心螺杆I、中心螺母对J、支撑杆对G、支撑梁F和透水滤膜Y构成。其中中心螺杆I是由反向螺杆A和正向螺杆H组成。反向螺杆A上套有中心螺母对J中的反向螺母C，正向螺杆H上套有中心螺母对J中的正向螺母D。所述的反向螺母C、正向螺母D上铰接若干对支撑杆对G，支撑杆对G的另一端铰接在支撑梁F上，支撑梁F外连透水滤膜Y。所述的透水滤膜Y也可以通过扩展叶片B与支撑梁F连接，此时，所述的支撑梁F与扩展叶片B之间为固定连接方式，透水滤膜Y包覆在扩展叶片B的外围，或者将透水滤膜(Y)仅包覆在扩展叶片(B)上的多孔板或者格栅板的孔1上。

如图3a、3b所示，所述的扩展叶片B为多孔板或格栅状板；在满足扩展叶片力学功能要求的条件下，多孔板上的孔1和格栅板上的格栅2可取任意的形状和尺寸。挤扩器的中心螺杆I、中心螺母对J、支撑杆对G、支撑梁F、扩展叶片B可以采用满足力学性能要求的各种材料，如碳素钢、合金钢、铝合金、工程塑料等，不同构件可以采用不同的材料；透水滤膜Y为具有足够强度和透水能力、同时能隔绝土颗粒的片状材料，包括但不限于植物纤维编织布(如麻纤维编织物、棕纤维编织物)、高分子纤维编织布(如芳伦纤维编织物、尼龙纤维编织物)、无机非金属材料纤维编织布(玻璃纤维编织物、玄武岩纤维编织物)，碳纤维编织物、金属丝编织片材、土工织物、无纺布以及它们的组合。

依扩展叶片B的尺寸，所述筒型挤扩器有以下3种形式：

1)全板方式：如图2所示，支撑梁F通过扩展叶片B连接透水滤膜Y，达到设计扩展直径时，如图4a，扩展叶片B两边可以分别支撑于相邻两支撑梁F上；在挤扩器尚未完全展开时，透水滤膜Y通过各个扩展叶片B之间的缝隙，折叠在挤扩器内部，随着扩展叶片B的展开，折叠的透水滤膜Y逐渐伸出，完全覆盖于扩展叶片B外表面，土体的压力完全由扩展叶片B承担，透水滤膜Y只需要有透水和阻止土颗粒的功能。在此种情况下，透水滤膜Y可以是完整的包覆在筒型挤扩器外，如图1a、图1b和图4a所示；也可以只局部覆盖在多孔或格栅状扩展叶片的外表面，如图4b。

2)半板方式：支撑梁F通过扩展叶片B连接透水滤膜Y，达到设计扩展直径时，扩展叶片B仅一边可以支撑在支撑梁F上，另一端悬空，透水滤膜Y包覆在扩展叶片B的外围；在挤扩器尚未完全展开时，透水滤膜Y通过各个扩展叶片B之间的缝隙，折叠在挤扩器内部，随着扩展叶片B的展开，折叠的透水滤膜Y逐渐伸出，扩展早期，扩展叶片B的两边支撑于相邻的扩展叶片B上或者支撑梁F上，土压力由扩展叶片B承担；扩展叶片B一边脱离支撑梁F之后，继续扩展直至设计直径过程中承受的土压力由透水滤膜Y和扩展叶片B共同承受，如图4b所示，此种情况透水滤膜Y除需要有透水和阻止土颗粒的功能外，还需要足够的力学性能。

3)无板方式：支撑梁F直接与透水滤膜Y连接，扩展叶片尺寸为零，即透水滤膜Y两边分别直接支撑于相邻支撑梁F上，如图4c，随着挤扩器的扩张，折叠的透水滤膜Y逐渐展开，推动土体向外扩张，此种情况挤扩过程承受的土压力由透水滤膜Y承担，透水滤膜Y需要有透水和阻止土颗粒的功能和足够的力学性能。

挤扩器中的支撑杆对G以及与其相连的支撑梁F和扩展叶片B的数量可以根据挤扩后直径以及扩展叶片B形式调整。例如：初始直径和扩展后直径较大时可以增加支撑杆对G以及与其相连的支撑梁F和扩展叶片B的数量；半板式和无板式也可以通过增加支撑杆对G以及与其相连的支撑梁F和扩展叶片B的数量达到减小透水滤膜Y的应力和改善桩孔形状的目的。

挤扩器的初始直径和扩展后直径、挤扩器的长度以及挤扩器的间距可根据土质条件和对处理后地基的强度与沉降要求设计确定。为充分利用挤扩器提供的水平加载的功能，还可以将挤扩器与塑料排水板、砂井等排水通道按照一定的方式间隔排列，配合使用，如图5a所示的三角形间隔排列、或者图5b所示的正方形间隔排列，每两个挤扩器之间都设置有一个砂井或者排水板。挤扩器提供的水平应力将土体中的水分挤出，透过透水滤膜Y排入挤扩器内，或者排入砂井、塑料排水板中。在挤扩器平面布置时，可根据土质和排水固结的具体要求，以及所用挤扩器的排水影响范围，同时统筹考虑扩孔后成桩的要求，选用合理的布局方式。

在达到排水固结的要求后，可以根据地基的使用要求，采用不同的后续处理方式，如：在挤扩后形成的桩孔中浇筑水泥混凝土形成混凝土灌注桩，也可以在挤扩后形成的桩孔中浇注流态的水泥土形成水泥土桩，也可以采用灰土填入挤扩后形成的桩孔夯实形成灰土桩，也可以采用碎石、土等散体材料填充密实。

本发明提供的水平加载排水固结软土加固施工方法可采用如下步骤进行：

第一步，将处于收缩状态的挤扩器植入土中至设计深度；

第二步，旋转中心螺杆I带动反向螺母C和正向螺母D相向运动；驱使铰接在反向螺母C和正向螺母D上的支撑杆对G另一端向外凸起，推动支撑梁F向外运动，支撑梁F顶着透水滤膜Y逐级向外扩张，或者通过顶着扩展叶片B使得包覆其外的透水滤膜Y逐级向外扩张，扩张过程中透水滤膜Y挤压土体，给土体施加水平方向的附加应力，迫使土中的水透过透水滤膜Y向挤扩器形成的桩孔排出或向在该土层中设置的其它排水通道排出，达到使土体快速固结的目的。挤扩器每级扩展幅度和持续时间根据土的物理力学性质和对排水效果的要求而定。

第三步，土体排水固结完成后，将挤扩形成的桩孔中的水疏干，向桩孔中填筑适当材料，然后将挤扩器收起，即完成该土体的排水固结加固工作。

其中，视排水固结后的土质条件，挤扩器可以在填充材料填筑之前收起，也可以在填充材料填筑之后收起。当排水固结处理后的土质条件较好，扩孔后孔壁土体可以自立，挤扩器收起后孔壁土体不会坍塌，则可以先收起挤扩器，然后填筑填充材料。如果经排水固结后，挤扩形成的桩孔孔壁土体仍不能自立，挤扩器收起后孔壁土体会坍塌，则可以先填筑填充材料，然后收起挤扩器。

实施例一：

工程场地土层为流塑态淤泥质粘土。挤扩器采用铝合金制作，挤扩器采用全板方式，扩展叶片B采用如图3a所示的多孔板型，所述多孔板上的孔1均匀分布，透水滤膜Y为金属丝网，透水滤膜Y仅焊接覆盖于扩展叶片B的孔1上，如图4b所示。支撑杆对G以及与之相连的支撑梁F和扩展叶片B的个数为6。在挤扩器处于收缩状态下，挤扩器的直径80mm，挤扩后的直径150mm，挤扩器长10m。挤扩器间距80cm，用静压方式将处于收缩状态的挤扩器压入土中。旋转挤扩器中心螺杆I使挤扩器按每次扩展2mm，每4小时扩展一次的方式扩展至直径150mm；将挤扩形成的桩孔中的水排净后浇注流态的水泥与土拌和物，然后反向旋转中心螺杆I并向上收起挤扩器，完成全部施工。其中水泥与土的拌和物硬化后无侧限抗压强度大于0.15MPa。

实施例二：

工程场地土层为流塑态粉质粘土。挤扩器采用低合金碳素钢制作，支撑杆对G以及与之相连的支撑梁F和扩展叶片B的个数为8。挤扩器采用图4c所示半板形式，即扩展叶片B完全展开后，扩展叶片B的一端仍然连接在支撑梁F上，另一端为自由端悬空，扩展叶片B采用如图3b所示的格栅形式，所述的格栅形式为条带式均匀分布的格栅2。透水滤膜Y为采用高分子纤维编织条带增强的无纺布，制成完整的筒型包覆在挤扩器所有扩展叶片B外围，相邻两个扩展叶片B之间的空隙的土层压力由透水滤膜Y支撑。挤扩器在收缩状态下直径100mm，挤扩后直径350mm，挤扩器长10m。挤扩器3与砂井或塑料排水板4间隔布置采用图5b布置方式，正方形布置，挤扩器间距200cm，用静压方式将处于收缩状态的挤扩器压入土中。旋转挤扩器中心螺杆I使挤扩器按每次扩展2mm，每1小时扩展1次的方式，使挤扩器扩展至直径350mm，挤扩的过程中土中的水份通过透水滤膜流入扩孔器中或进入砂井或塑料排水管3；反向旋转中心螺杆I并向上收起扩孔器，将挤扩形成的桩孔中的水排净后填筑三七灰土分层夯实，完成全部施工。

实施例三：

工程场地土层为流塑态淤泥质粉质粘土。挤扩器采用高强工程塑料制作，挤扩器采用图4d所示形式，无板形式，支撑杆对G以及与之相连的支撑梁F个数为8；透水滤膜Y采用高分子纤维编织布，挤扩器在收缩状态下直径80mm，挤扩后直径300mm，设计桩长20m。挤扩器3与塑料排水板4间隔布置采用图5a布置方式(三角形布置)，挤扩器间距300cm，用静压方式将处于收缩状态的挤扩器压入土中。旋转挤扩器中心螺杆使挤扩器按每次扩展5mm，每3小时扩展1次的方式扩展至直径300mm，将挤扩形成的桩孔中的水排净后浇注流态的水泥与土拌和物，反向旋转并向上收起扩孔器，完成施工。其中水泥土拌和物硬化后无侧限抗压强度大于1.5MPa。

实施例四：

工程场地土层为流塑态粉土。挤扩器采用钛合金制作，挤扩器采用图4d所示形式(无板形式)，支撑杆对G以及与之相连的支撑梁F和扩展叶片B的个数为10。透水滤膜为芳伦纤维编织条带增强的棕纤维编织布。挤扩器在收缩状态下直径100mm，挤扩后直径350mm，挤扩器长25m。挤扩器3与袋装砂井4间隔布置采用图5a布置方式(三角形布置)，挤扩器间距300cm，用静压方式将处于收缩状态的挤扩器压入孔中。旋转挤扩器中心螺杆使挤扩器按每次扩展2mm，每天扩展8次的方式，使挤扩器扩展至直径350mm；反向旋转并向上收起扩孔器，将挤扩形成的桩孔中的水排净后填筑C15混凝土，完成全部施工。

实施例五：

工程场地土层为流塑态粉土。挤扩器采用钛合金制作，挤扩器采用图4c所示形式(半板形式)，扩展叶片采用格栅形式，采用工程塑料制作，支撑杆对G以及与之相连的支撑梁F和扩展叶片B的个数为10，透水滤膜为玄武岩纤维编织布。挤扩器在收缩状态下直径100mm，挤扩后直径400mm，挤扩器长30m。挤扩器与袋装砂井间隔布置采用图5a布置方式(三角形布置)，挤扩器间距350cm，用激振器将处于收缩状态的挤扩器贯入土中。旋转挤扩器中心螺杆使挤扩器扩展，开始按每次扩展2mm、每3小时扩展1次的方式挤扩，直径达到200mm后按每次扩展5mm，每2小时扩展1次的方式挤扩，使挤扩器扩展至直径350mm；反向旋转并向上收起扩孔器，将挤扩形成的桩孔中的水排净后填筑碎石并分层夯实，完成全部施工。

Claims (7)

1.一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器，其特征在于：该挤扩器由若干节挤扩器单元连接而成，各节挤扩器单元主要由中心螺杆、中心螺母对、支撑杆对、支撑梁和透水滤膜构成，其中中心螺杆是由反向螺杆和正向螺杆组成，反向螺杆上套有中心螺母对中的反向螺母，正向螺杆上套有中心螺母对中的正向螺母，所述的反向螺母和正向螺母上铰接若干对支撑杆对，支撑杆对的另一端铰接在支撑梁上，支撑梁外连透水滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器，其特征在于：所述的透水滤膜选取材料为具有足够强度和透水能力并可阻隔土粒的片状材料。

3.根据权利要求2所述的一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器，其特征在于：所述的透水滤膜选取材料包括植物纤维编织布、高分子纤维编织布、无机非金属材料纤维编织布、金属丝编织片材、土工织物、无纺布以及它们的组合。

4.根据权利要求1所述的一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器，其特征在于：所述的透水滤膜通过扩展叶片连接在支撑梁上。

5.根据权利要求4所述的一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器，其特征在于：所述扩展叶片为多孔板或格栅状板。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器，其特征在于：所述的扩展叶片，当挤扩器达到设计扩展直径时，扩展叶片两边分别支撑于相邻两支撑梁上；或者，扩展叶片仅一边支撑在支撑梁上，另一端悬空。

7.一种使用权利要求1所述的用于水平加载排水固结软土加固的挤扩器的加固施工方法，其特征在于如下步骤：

第一步，将处于收缩状态的挤扩器植入土中至设计深度；

第二步，使挤扩器扩张，给周围土体施加水平方向的应力，迫使土中水向挤扩形成的桩孔排出或向在该土层中设置的砂井或排水板排出，达到使土体排水固结的目的；所述的挤扩器扩张所需的加载的幅度和速率根据土质条件设计确定；所述的挤扩器扩张是通过如下过程实现的：旋转中心螺杆带动反向螺母和正向螺母相向运动；驱使铰接在反向螺母和正向螺母上的支撑杆对另一端向外凸起，推动支撑梁向外运动，支撑梁顶着透水滤膜逐级向外扩张，或者通过顶着扩展叶片使得包覆其外的透水滤膜逐级向外扩张；

第三步，土体排水固结完成后，将挤扩形成的桩孔中的水疏干，然后向桩孔中填筑桩体材料并收起挤扩器，或者先将挤扩器收起后向桩孔中填筑桩体材料，即完成该土体的排水固结和加固工作。

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