CN103243703A - 一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软土地基排水固结处理方法。本发明将具有透水性的土工织物包裹在侧壁开洞的硬质空心管外，将其打入饱和软土中，硬质软管顶部连接由密封软管和真空泵组成的负压系统，启动真空泵在硬质管内形成负压，软土中的孔隙水通过硬质管侧壁的开孔流入管内并被抽出排至地面收集系统，管外包裹的土工织物起到阻止土颗粒进入管内的作用。通过该系统将软土中孔隙水排出加速土体固结。本发明解决了塑料排水板负压损失的问题，而且顶部不需要设置密封膜和砂垫层，排水效果好，缩短了工期，且硬质空心管可反复使用，节约成本，减少污染。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种软土地基处理方法，特别涉及软弱饱和土地基排水固结处理方法。
技术背景
排水固结是一种常用的软土地基处理方法，它是指在含水量高、压缩性高、抗剪强度低的软土地基上设置水平或竖向排水体形成排水系统，并结合一定的加压系统，从而加速排出软土地基中的孔隙水，提高土体强度、减少建构筑物工后沉降和差异沉降的一种地基处理方法。
在本发明之前，排水固结通常采用普通砂井、袋装砂井和塑料排水板作为竖向排水通道。一般的施工方法为先在软土地基表面铺设砂垫层，然后施工砂井、袋装砂井或塑料排水板作为竖向排水体，当采用真空预压时，砂垫层顶部还需铺设土工布和密封的土工膜以保证真空效果，最后再采取堆载预压、真空预压或二者联合应用的方法进行排水固结。
但是目前的竖向排水体均存在着一定的问题。普通砂井的一般直径为300~400mm，袋装砂井的直径一般为70~120mm，二者均不易成空且处理深度有限；塑料排水板一般厚度3~4mm，但存在真空压力随土体深度衰减的问题，尤其是排水固结后期，由于塑料排水板的变形弯折以及土体细粒的堵塞，塑料排水板的真空负压损失变大，排水效果变差。此外，砂井、袋装砂井和塑料排水板顶部需要设置砂垫层作为水平排水体，当采用真空预压时，其顶部还需要铺设土工布和土工膜以保证密封，加之这些竖向排水体都不能重复利用，这都降低了排水系统的简易性和经济性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述竖向排水体的缺点，研制一种处理深度更深、排水效果更好、更易施工的排水固结方法。
本发明的技术方案是：
一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法,
(1) 根据软土地基特性选择硬质空心管的材质和规格；
(2) 将侧壁开孔的硬质空心管外壁和底部套上透水土工织物；
(3) 将套有土工织物的硬质空心管打入软土地基中；
(4) 将硬质空心管顶部连接单根软管；
(5) 将单根软管与总管连接，总管与真空泵连接，形成真空系统；
(6) 启动真空泵，形成负压，土体中孔隙水通过硬质空心管侧壁开孔流入管中并被抽出；
(7) 土体固结达到预期结果后，停止作业。
所述的步骤（7）真空泵启动前，所述的步骤（3）后，在软土地基表面堆土或碎石等荷载，增加土体内部空隙水压力。
所述的步骤（3）中采用锤击式打桩设备或静力压桩设备将套有土工织物的硬质空心管打入软土地基中。
所述的步骤（4）中采用软管直接与硬质空心管顶部密封连接。
所述的步骤（7）中停止作业后，将硬质空心管从地基中拔出后循环利用，或者将硬质空心管留在地基中当地基环境变化时进行重复固结作业，或者留在地基中作为永久支持物。
本发明的有益效果是：采用套有土工织物的硬质空心管作为竖向排水体，方便施工，增加了排水固结的适用深度；侧壁开洞的硬质空心管真空效果好，避免了真空负压随深度的损失；具有透水功能的土工织物过滤了土的细微颗粒进入空心管的同时又不影响排水效果；真空系统直接与硬质空心管顶部连接，省去了砂垫层、土工布和密封土工膜等材料；加载系统可以采用真空预压或者堆载和真空预压相结合的方式，实现了加载系统的多样性；排水固结结束后，硬质空心管可以拔出重复利用，实现了竖向排水体的循环利用；施工方法简单，排水效果好，降低了地基处理成本，缩短了工期。
附图说明
图１是本发明一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法的示意图。
图2是硬质空心管侧壁开孔的大样图。
图中标号所表示的含义如下：1是软土层；2是侧壁开孔的硬质空心管；3是具有透水功能的土工织物；4是单根软管；5是总管；6是真空泵；7是排水口；8是硬质空心管表面的开孔。
具体实施方式
下面结合附图，进一步说明本发明技术方案是如何具体实施的。
(1) 根据软土地基特性选择合适的硬质空心管。当软土层处理厚度小于10m时，硬质空心管可采用直径100mm的钢管或直径150mm的PVC管；当软土层处理度在10m~20m时，可采用直径150mm的钢管或直径250mm的PVC管；当软土层处理厚度大于20m时，可采用直径200mm~250mm的钢管。硬质空心管侧壁开孔采用圆形开孔，开孔直径10~15mm，开孔间距2~3倍孔径，开孔宜采用上下交错布置形式。
(2) 将具有透水性的土工织物套在硬质空心管的外壁和底部。土工织物是采用聚丙烯、聚酯、聚酰胺等材料制成的土工薄膜，土工薄膜厚度约1mm，包裹在硬质空心管的外侧以防止土体颗粒进入空心管内。
(3) 将套有土工织物的硬质空心管打入软土地基中。硬质空心管不需要专门的设备，可以采用锤击式打桩设备或采用静力压桩设备打入软土地基中。
(4) 将单根软管与硬质空心管顶部连接，并检查密封性，保证能形成真空。
(5) 将单根软管通过三通或四通接头与总管连接，并将总管与真空泵连接，形成真空系统。
(6) 如果真空负压力小于建筑物设计荷载或者需要更大压力加速土体固结时，可在软土地基表面填土或碎石等荷载，在地基表面形成堆载，从而增加土体内部空隙水压力。
(7) 启动真空泵，利用真空系统在硬质空心管管体内形成负压，土体中孔隙水通过硬质管侧壁开孔流入管内并被抽出。
(8) 抽出的水通过真空系统排至制定的排水点，并通过地面的排水系统流走。
(9) 土体固结达到预期结果，停止作业，拆除真空系统。
(10) 将硬质空心管从地基中拔出。有必要时，也可将硬质空心管留在地基中当地基环境变化时进行重复固结作业，或者留在地基中作为永久支持物。
本发明适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和软土，也适用于围海造田工程。以上所述仅为本发明的一个具体实施方式，不构成对本发明的任何限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法, 其特征在于：
(1) 根据软土地基特性选择硬质空心管的材质和规格；
(2) 将侧壁开孔的硬质空心管外壁和底部套上透水土工织物；
(3) 将套有土工织物的硬质空心管打入软土地基中；
(4) 将硬质空心管顶部连接单根软管；
(5) 将单根软管与总管连接，总管与真空泵连接，形成真空系统；
(6) 启动真空泵，形成负压，土体中孔隙水通过硬质空心管侧壁开孔流入管中并被抽出；
(7) 土体固结达到预期结果后，停止作业。
2.根据权利要求1所述的一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法, 其特征在于，所述的步骤（7）真空泵启动前，所述的步骤（3）后，在软土地基表面堆土或碎石等荷载，增加土体内部空隙水压力。
3.根据权利要求1所述的一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法, 其特征在于，所述的步骤（3）中采用锤击式打桩设备或静力压桩设备将套有土工织物的硬质空心管打入软土地基中。
4.根据权利要求1所述的一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法,其特征在于，所述的步骤（4）中采用软管直接与硬质空心管顶部密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种采用侧壁开孔硬质空心管处理软土固结的方法,其特征在于, 所述的步骤（7）中停止作业后，将硬质空心管从地基中拔出后循环利用，或者将硬质空心管留在地基中当地基环境变化时进行重复固结作业，或者留在地基中作为永久支持物。
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