CN102409657A - 用于约束淤泥流动的刚性网格结构及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于加固淤泥的网格结构及其使用方法，属于淤泥处理技术领域，其技术要点包括至少两根竖向支撑件，在竖向支撑件之间设有若干连接件，竖向支撑件与连接件共同形成刚性网格结构；其方法包括下述步骤：(1)预制刚性网格结构；(2)根据需要约束流动的淤泥深度、位置及范围，计算出刚性网格结构的分布密度和范围；(3)将预制好的刚性网格结构依次压入待约束流动的淤泥中。本发明旨在提供一种结构简单、快速的用于处理淤泥的网格结构，经处理后提高淤泥承载力和减少淤泥压缩沉降；用于淤泥的加固处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于淤泥处理的结构，更具体地说，尤其涉及一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构。本发明还涉及该空间网格结构的使用方法。
背景技术
沿海地区地层普遍存在30～40米的淤泥或淤泥质土层。软土一般为饱和，呈流塑状，微层理发育，含贝壳碎片，见腐殖质，主要由淤泥、淤泥质粉质粘土，或淤泥质粘土。软土的工程性质具有以下特点：(1)天然含水量高(2)天然孔隙比大(3)压缩性高(4)渗透性弱(5)固结系数小(6)粘聚力小(7)承载力低(8)触变性强等。在处理软土方面，主要有以下措施：
(1)传采用搅拌桩、旋喷桩、碎石桩、CFG桩等形成复合地基；
(2)排水固结法包括了堆载预压法和真空预压法，固结淤泥。
(3)采用一定的化学材料与淤泥发生化学反应，生成新的物质，以固化淤泥。
(4)采用电渗法降低淤泥含水量。
经以上方法进行软土处理后，仍然存在如下问题：
(1)淤泥加固费用高，但是地基承载力提高不大；
(2)淤泥加固时间长，如采用堆载预压工艺，处理时间为1～3年才可以达到将淤泥中孔隙水排出的效果；
(3)加固深度有效，如真空预压加固深度在10米左右，普通搅拌桩加固深度在15米左右，这样造成软弱下卧层在有些情况下不能满足要求；
(4)工后沉降大，通常表现为地表沉降过大，拉裂管线严重影响建筑物、构筑物建成后的使用。
(5)由于地面沉降大，造成建筑物基础外露，对已建成建筑物基础受力非常不利。
(6)对公路、铁路路基而言，较大的工后沉降是会严重影响行车安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有淤泥地基处理中的不足，提供一种结构简单，可快速提高淤泥承载力和减少沉降的用于约束淤泥流动的刚性网格结构。
本发明的另一目的是提供上述空间网格结构的使用方法。
本发明的前一目的是这样实现的：一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其中该结构包括至少两根竖向支撑件，在竖向支撑件之间设有若干连接件，竖向支撑件与连接件共同形成刚性网格结构。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述刚性网格结构外围和/或内围包裹有第一柔性网格。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述的刚性网格结构为至少有三个面的空间刚性网格结构。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述的竖向支撑件的数量为四根。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述空间刚性网格结构内的竖向支撑件之间沿水平方向或沿竖直方向呈交叉状设有若干第二柔性网格。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述空间刚性网格结构内的竖向支撑件之间设有定型架，各竖向支撑件分别与定型架固定连接。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述的竖向支撑件和定型架上均设有拉环，在对应的拉环中串设有用于捆绑竖向支撑件和定型架的绳索。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构中，所述的连接件为套环，套环与竖向支撑件通过螺栓固定连接。
本发明的后一目的是这样实现的：一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构的使用方法，该方法包括下述步骤：(1)预制刚性网格结构；(2)根据需要约束流动的淤泥深度、位置及范围，计算出刚性网格结构的分布密度和范围；(3)将预制好的刚性网格结构依次压入待约束流动的淤泥中。
上述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构的使用方法中，所述相邻的刚性网格结构所能约束的淤泥范围相互之间部分重叠，形成整体的空间约束块。
本发明采用上述结构后，通过连接件连接若干竖向支撑件，并在竖向支撑件之间设置固定在刚性网格上的柔性网格，再压入淤泥等软土中，形成刚柔结合的空间网格结构，用以增强淤泥整体性，约束淤泥流动，提高淤泥承载力和减少淤泥变形。在路基处理、房屋地面层处理、建构筑物地基处理等各方面均可以有效降低工程造价，提高工程安全度，保证工程安全、经济、快速的实施。本发明具有明结构简单、施工方便、受力传力明确合理的优点。本发明与现有技术相比，具有下述的优点及有益效果：
1)本发明创新性提出用网格约束淤泥等软土，改变了传统淤泥处理的地基处理方法和思路。由于淤泥的性质为类似于膏体，孔隙率大，含水量高，渗透系数小，强度低，同时含有较多有机质，采用各种化学材料固化淤泥的化学方法和压力挤排孔隙水物理方法处理效果均不是很理想。采用在地面形成的刚柔结合网格结构约束淤泥流动，从本质上解决了淤泥膏体力学性质对工程的影响，达到增大强度，提高变形能力，减少施工工期等效果。
2)在网格约束淤泥的基础上，结合现有的化学材料固化淤泥的化学方法和压力挤排孔隙水物理方法处理淤泥等成熟技术，可以达到更好的处理效果。
3)空间刚性网格在淤泥中形成刚性骨架，能够大幅提高淤泥承载能力和变形能力，对工后沉降这个工程难题尤为有效。由于刚性骨架在淤泥中形成以后，作用于地基的主要由骨架承担进而传递到深层地基中，网格内淤泥流动又给明显约束了，这样相当于用物理方法固化了淤泥，同时也减少了浅层淤泥受力，工后沉降将会得到有效降低。
4)传统淤泥处理方法施工工序步骤多、施工周期长、现场施工量大，施工质量控制点多。而采用预制件后，预制件可以在工厂预制好，同时采用高强混凝土和高强预应力钢绞线技术，运至现场后拼装成型后压入地基中。此发明能在减少施工工序步骤、现场施工量、施工工期、施工质量控制点，降低造价，缩短工期等具有明显优势，进而在减少扬尘和降低能耗也同样具有明显优势，符合现在目前国家倡导要求的节能减排绿色环保的要求。
5)本发明中可以将网格和桩结合起来，通过网格约束淤泥流动，通过桩将上部荷载传递到较好的地基中。通过这样达到快速经济固化淤泥效果。
6)由于采用网格压入土中，网格所占空间不大，可以减少预制桩压入的挤土效应和超孔隙水压对地基处理造成的不利影响。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何约束。
图1是本发明具体实施例1的结构示意图；
图2是图1中AA处的剖视图；
图3是本发明具体实施例2的结构示意图；
图4是本发明具体实施例3的结构示意图；
图5是本发明具体实施例4的结构示意图；
图6是本发明具体实施例5的结构示意图；
图7是本发明具体实施例6的结构示意图。
图8是本发明具体实施例7的结构示意图。
图中：竖向支撑件1、连接件2、第一柔性网格3、第二柔性网格4、定型架5、拉环6、螺栓7。
具体实施方式
实施例1
参阅图1和图2所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，包括至少两根竖向支撑件1，竖向支撑件1的数量根据施工现场的具体情况而定，竖向支撑件1可以形成平面排架结构、空间四面体、六面体、棱柱体等，竖向支撑件1的横截面形状可以为方形、三角形、圆形或是其它多这形形状，视具体情况而定，本实施例中的竖向支撑件1的数量为两根，竖向支撑件1的材质可以采用金属、混凝土等建筑常用材料；在竖向支撑件1之间设有若干连接件2，本实施例中的连接件2为套环，套环与竖向支撑件1通过螺栓7固定连接；竖向支撑件1和连接件2连接固定好后即形成刚性网格结构；在刚性网格结构外围包裹有第一柔性网格3，第一柔性网格3用自锁螺丝固定在刚性网格结构上；第一柔性网格3可以为塑料网格或钢丝网，视具体情况而定。
具体使用时，根据施工现场的淤泥情况，预制刚性网格结构；根据需要约束流动的淤泥深度、位置及范围，计算出刚性网格结构的分布密度和范围；将预制好的刚性网格结构依次压入待约束流动的淤泥中，相邻的刚性网格结构所能约束的淤泥范围相互之间部分重叠，形成整体的空间约束块。使刚性网格成为淤泥的骨架，柔性网格约束淤泥流动，提高淤泥承载力和减少淤泥变形。
在淤泥有一定厚度的情况下，可以设定如下网格体系：采用混凝土构件，竖向支撑件1的截面尺寸为150mm～200mm，各竖向支撑件1距离约为500mm～800mm；连接件2的构件尺寸约为150mm～200mm，水平连接件之间距离约为500mm～800mm。通过连接件2连接后，竖向支撑件1和连接件2即形成了500mm～800mm的空间刚性网格。钢构件可按等刚度或者强度代换。刚性网格结构成型后整体压入淤泥中，刚性网格结构的处理淤泥范围d约为1500mm～2400mm，即刚性网格结构之间按处理范围d等间距或者梅花形等布置压入淤泥，并且穿过淤泥层到达较好土层中。刚性网格外包裹的柔性网格，如采用热镀锌钢丝编制的直径不小于2.2mm、网孔为50mm×50mm的钢丝网；或者高强度塑料网双称双向拉伸塑料土工格栅网格尺寸约为(30×30)mm。工程应用中应根据实际计算设定构件形式，不限于此尺寸。
同时，可以根据实际设置搅拌桩、旋喷桩、注浆、灌注混凝土等地基加固方式；或在压入前对淤泥进行挤压排水固结先将软土作处理。用以增强淤泥整体性，更好地约束淤泥流动，提高淤泥承载力和减少淤泥变形。
实施例2
参阅图3所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其结构与实施例1基本相同，不同之处在于，竖向支撑件1的数量为三根，呈等边三角形排列，与连接件2配合形成空间刚性网格结构，在三根竖向支撑件1形成的空间刚性网格结构外围设有第一柔性网格3。其使用方法是在实施例1的方法的基础上，在所形成的连接封闭的空间约束带内，继续重复刚性网格结构的压入操作，使相邻的刚性网格结构所能约束的淤泥范围相互之间部分重叠，形成整体的空间约束块。
实施例3
参阅图4所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其结构与实施例2基本相同，不同之处在于，竖向支撑件1的数量为四根，呈方形排列并结合刚性网格形成空间刚性网格结构，在刚性网格结构的外围和内围均设有第一柔性网格3。其使用方法与实施例2相同。
实施例4
参阅图5所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其结构与实施例3基本相同，不同之处在于，在刚性网格结构的外围设有第一柔性网格3，在空间刚性网格结构内的竖向支撑件1之间沿水平方向设有若干第二柔性网格4，第二柔性网格4之间的间距视具体情况而定，第二柔性网格4固定方式也与第一柔性网格3的固定方式相同。本实施例的使用方式与实施例2相同。
实施例5
参阅图6所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其结构与实施例4基本相同，不同之处在于，在刚性网格结构的外围和内围均设有第一柔性网格3。本实施例的使用方式与实施例1相同。
实施例6
参阅图7所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其结构与实施例5基本相同，不同之处在于，在空间刚性网格结构内的竖向支撑件1之间沿竖直方向呈交叉状设有若干第二柔性网格4。其使用方法与实施例2相同。
实施例7
参阅图8所示，本发明的一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，包括四根竖向支撑件1，竖向支撑件1的横截面形状可以为方形、三角形、圆形或是其它多这形形状，视具体情况而定；在竖向支撑件1之间设有若干连接件2，本实施例中的连接件2为套环，套环连接相邻的两个竖向支撑件1，使四根竖向支撑件1形成方形结构，套环与竖向支撑件1通过螺栓8固定连接；在竖向支撑件1和连接件2之间配合形成中空的空间刚性网格结构，在空间刚性网格结构内围包裹有第一柔性网格3，第一柔性网格3用自锁螺丝固定在刚性网格结构上；第一柔性网格3可以为塑料网格或钢筋网格，视具体情况而定；同时在空间刚性网格结构内的竖向支撑件1之间分别沿水平方向和沿竖直方向呈交叉状设有若干第二柔性网格4；进一步地，在空间刚性网格结构内的竖向支撑件1之间设有定型架5，在竖向支撑件1和定型架5上均设有拉环6，在对应的拉环6中串设有用于捆绑竖向支撑件1和定型架5的绳索。绳索可以是钢绞线或是其它常用的高强度索。其使用方法与实施例2相同。
Claims (10)
1.一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，该结构包括至少两根竖向支撑件(1)，在竖向支撑件(1)之间设有若干连接件(2)，竖向支撑件(1)和连接件(2)共同形成刚性网格结构。
2.根据权利要求1所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述刚性网格结构外围和/或内围包裹有第一柔性网格(3)。
3.根据权利要求2所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述的刚性网格结构为至少有三个面的空间刚性网格结构。
4.根据权利要求3所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述的竖向支撑件(1)的数量为四根。
5.根据权利要求4所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述空间刚性网格结构内的竖向支撑件(1)之间沿水平方向或沿竖直方向呈交叉状设有若干第二柔性网格(4)。
6.根据权利要求1至5任一所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述空间刚性网格结构内的竖向支撑件(1)之间设有定型架(5)，各竖向支撑件(1)分别与定型架(5)固定连接。
7.根据权利要求6所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述的竖向支撑件(1)和定型架(5)上均设有拉环(6)，在对应的拉环(6)中串设有用于捆绑竖向支撑件(1)和定型架(5)的绳索。
8.根据要求7所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构，其特征在于，所述的连接件(2)为套环，套环与竖向支撑件(1)通过螺栓(7)固定连接。
9.一种用于约束淤泥流动的刚性网格结构的使用方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)预制刚性网格结构；(2)根据需要约束流动的淤泥深度、位置及范围，计算出刚性网格结构的分布密度和范围；(3)将预制好的刚性网格结构依次压入待约束流动的淤泥中。
10.根据权利要求9所述的用于约束淤泥流动的刚性网格结构的使用方法，其特征在于，所述相邻的刚性网格结构所能约束的淤泥范围相互之间部分重叠，形成整体的空间约束块。
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