CN103388330B - 抽排式真空预压加固软基方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空预压加固软基的方法，在打设完具有双重排水通道的抽排式塑料排水板后，通过管板连接件将具有双重排水通道的塑料排水板芯板中间的导气通道与每个支管相连，支管与主管相连；真空泵、主管、支管、管板连接件及排水板中的导气通道形成一个完整连续的真空管道系统；真空泵通过芯板中的导气通道将真空负压经排水板上间隔2m~3m处的进水孔输送到不同深处的土层，减少真空压力传递的沿程损失和真空负压沿塑料排水板的衰减，使整个塑料排水板从上到下均保持较高的真空负压，从而使软基浅部、深部均保持高真空度，增大真空预压法的有效加固深度和加固效果，降低了加固费用。

Description

抽排式真空预压加固软基方法

技术领域

本发明涉及一种抽排式真空预压加固软基方法，尤其是一种建筑工程技术领域的地基加固方法，主要是将一种具有双重排水通道的抽排式塑料排水板应用于真空预压法，形成一种新的软基处理技术，适用于大面积淤泥土地基和吹填土地基的处理。

背景技术

真空预压法是利用抽真空来加固软土地基的一种地基加固方法，最早是由瑞典皇家地质学院W.Kjellman教授于1952年提出的，随后经过各国的工程师不断探索和研究，形成了一些比较成熟的采用真空预压法原理加固软土地基的技术方案，由从单一真空预压法发展到真空联合堆载、真空联合降水、真空联合电渗等，被广泛应用于道路、港湾、疏浚淤泥的快速处理等领域，并且有着广阔的发展前景。

传统的真空预压法是在软基上铺设砂垫层，设置砂井或排水板等竖向排水通道，然后在砂垫层中埋设带有滤水管的分布通道，再在砂垫层上覆盖密封膜，通过对分布管道抽气和抽水产生真空，通过从上部抽真空，利用真空压力或真空联合堆载压力，使土体排水固结加固的方法。真空度的形成与分布是实施该方法的前提。

目前在学术界和工程界对真空度在软土地基中的分布规律已做了很多研究工作，表明真空预压法仍然存在一定的局限性。主要表现在：（1）膜下真空度在向地基深部传递的过程中，随着深度的增加真空能量逐渐损耗，存在传递损失，土体深部的真空度很低；（2）真空预压法普遍存在加固效果随深度增加而逐渐降低的问题，其有效加固深度有限。

南京水科院张诚厚等（1990）提出将负压源由地表移至地基深处，真空作用面位于软基底部，提高软基深部的真空度。该方法是在进行吹填之前，首先在底部铺设水平排水砂垫层，再以一定的间距打设排水井点管，在吹填的同时就在排水管内抽真空、排水进行加固，吹填至设计标高后再打设排水砂井以加速排水固结。该方法将真空作用面置于软基底部，可在软基深部保持较高真空度，对深部软基有加固效果，其整体加固效果要比表层抽真空的效果好。

该方法虽然在一定程度上解决了软基深部真空度低和深层加固效果欠佳的问题，但底部砂垫层流失或破坏后无法检测和修复，大大降低真空传递效率，而且施工过程复杂，所以未能在工程实践中得到广泛应用。

经对现有的技术文献检索发现，为了克服上述缺陷并提高真空传递效能和加固效果，中国专利名称：直排式真空预压地基处理方法，专利申请号200710306072.9，该专利技术为“在真空装置上设有主管，主管上分出若干支管，每个支管通过连接管与排水板相连接，将排水板的水分直接抽出”。该发明虽提到可将连接管置入排水板中一定深度（目前能达到膜下0~3m），在一定程度上缩短真空传递路径，提高浅层软基的真空度，经排水板传递到软基深处的真空度衰减到很低，无法提高软基深处的真空度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种能克服上述几种方法缺陷的用具有双重排水通道的抽排式塑料排水板进行抽排式真空预压加固软基方法，使整个排水板从上到下均保持较高的真空负压，从而使软基浅部、深部均保持高真空度，实现减少真空沿排水板衰减、加固深部软基及提高真空预压法有效加固深度的目的。

该发明主要是将具有双重排水通道的塑料排水板应用于常规真空预压法，形成一种新的软基处理技术。

本发明的技术方案概括如下：

一种抽排式真空预压加固软基方法，包括真空管道系统与排水板，真空管道系统包括真空泵，真空泵连接设置主管，主管上分设多个支管，所述排水板包括两侧沟槽形成的排水通道以及中心部分的导气通道，支管通过密封连接装置与导气通道连接设置，排水板外侧包裹滤膜，其步骤包括：

（1）确定参数：根据地层土质土性特点和设计要求，确定排水板打设深度、间距及其他布置参数；

（2）铺设工作垫层：平整场地，铺设地基表面的工作垫层；

（3）插排水板：将有导气通道的排水板打入设计深度，排水板打设后，回填在表层工作垫层中形成的孔洞；

（4）设置抽真空管道系统：铺设抽真空用的主管和支管，支管一端通过连接装置与排水板中间的导气通道相接，支管的另一端通过主管与真空泵相连；

（5）设置密封系统：在工作垫层上方设置密封层，；

（6）抽真空作业，启动真空泵，通过主管、支管、管板连接件、排水板上的导气通道、排水板下部进水孔将软基中的水气抽出，根据条件连续作业。

所述步骤（5）中，所述密封层包括密封土层和密封土层上方的密封膜，密封土层可用表层土或者表层以下的土层。

在加固过程中，进行重复加压与重复抽真空直至施工结束。

所述真空管道系统相对独立，至少两个真空管道系统设置在同一加固区域。

所述密封连接装置为管板连接件，包括上部的圆形接口、中部的空腔以及空腔下部的插槽，插槽内凸出设置一排方口管，所述圆形接口与真空管道支管连接设置，方口管与排水板内孔连接设置；所述圆形接口处还设置有单向阀。

所述管板连接件内方口管为锥形方口管，方口管外部口径略小于排水板内孔口径，方口管基部略大于排水板内孔口径。

每隔2m~3m导气通道与排水通道之间均匀开设进水孔。

本发明工法的有益效果如下：

（1）不用砂垫层传递真空压力和水平排水，减少真空度的传递损失，同时节省了表层砂垫层，降低了施工的总成本；

（2）在软基发生较大沉降而导致排水板的弯曲，不会影响真空压力的传递；

（3）在具有双重排水通道的抽排式塑料排水板芯板上每隔2m或3m均匀分布有圆形或方形的进水孔，真空泵通过芯板中的导气通道将真空负压输送到排水板不同深度处的进水孔，使排水板从上到下均保持较高的真空负压，减少真空负压沿排水板的衰减；

（3）可缩短传递路径，提高对深层软土作用。排水板芯板中间的导气通道、管板连接件、支管、主管、真空泵形成一个完整的真空压力传递系统和排水系统，将真空负压直接传递到软基深部，提高真空预压对深层软土的作用效果；

（4）真空压力通过管道直接传递到排水板，对密封膜要求降低，用表层土或者表层以下的土层就可直接作为密封层，就地取材，减低工程造价；

（5）减少故障维修对整个地基处理进度的影响；该工法可利用一台或几台真空泵对某一拟加固区的主管进行抽真空，各区的真空管道系统相对独立，不受其他加固区的真空系统影响；当现场监测到某一加固区漏气或设备故障时，可以对该区的设备单独查检和维修，不会对整个地基其他的真空管道系统有影响；

（6）停止真空泵后，单向阀自动关闭，使排水板中维持较高的真空度，还能起到真空预压的作用，减少停泵对该区域加固质量的影响。

附图说明

图1为本发明的具有双重排水通道的抽排式塑料排水板断面示意图；

图2为本发明的具有双重排水通道的抽排式塑料排水板侧面示意图；

图3为本发明抽排式真空预压加固软基技术基本原理示意图；

图4为本发明的管板连接件连接方法示意图；

图5为本发明的管板连接件结构示意图。

其中有：1，滤膜；2，芯板；3，导气通道；4，进水孔；5，真空泵；6，主管；7，工作垫层；8，密封土层；9，支管；10，管板连接件；11，排水板；12，单向阀；13，锥形方口管。

具体实施方式

利用本发明抽排式真空预压加固软基方法步骤如下：

（1）根据地层土质土性特点和设计要求，确定排水板打设深度、间距及其他布置参数；

（2）平整场地，铺设地基表面的工作垫层7（砂石垫层或砂垫层），提高地基承载力，以便施工设备进入作业；

（3）插板，将有导气通道的排水板11打入设计深度，排水板打设后，在表层工作垫层中形成孔洞，此孔洞必须及时用砂土及时回填，否则会影响其排水效果；排水板表层工作垫层以上外露长度不小于200mm，以便于与管板连接件10相连；

（4）设置抽真空管道系统，铺设抽真空用的主管6和支管9，支管一端通过管板连接件10与排水板中间的导气通道3相接，支管的另一端通过主管与真空泵5相连形成完整连续的真空压力传递系统和排水系统；

（5）设置密封系统，用表层土或者表层以下的土层可直接作为密封土层8，在密封土以上铺设密封膜，以增加密封效果；

（6）抽真空，启动射流真空泵，通过主管6、支管9、管板连接件10、排水板芯板上的导气通道3、排水板下部进水孔4将软基中的水气抽出，连续抽取真空三个月，地基深处真空度可一直维持在-80kP；

（7）在固结过程中，根据需要可以进行重复加压与重复抽真空直至施工结束。

进一步地，可将拟加固区分成若干加固区块，每个加固区块的真空管道系统相对独立，通过一台或数台真空泵对一个加固区块提供真空负压；当现场监测到某一加固区漏气或设备故障时，可以对该区的设备单独查检和维修，不会对整个地基其他的真空管道系统有影响。

本发明所用的主要装置有具有双重排水通道的抽排式塑料排水板、管板连接件、支管、主管、真空泵。在真空泵连接设有主管，主管上分出若干支管，具有双重排水通道的抽排式塑料排水板芯板中间的导气通道通过管板连接件直接与每个支管相连，软基中的水在重力和真空负压作用下沿着排水板两侧的沟槽流入排水板上的进水孔，通过排水板中的导气通道直接抽出，可不需要设置常规真空预压法中水平砂垫层和真空滤管等。

真空泵、主管、支管、管板连接件及排水板中的导气通道形成一个完整连续的真空压力传递系统和排水系统，真空泵通过芯板中的导气通道将真空负压经排水板间隔2m~3m处的进水孔输送到不同深度的土层，减少真空压力传递的沿程损失和真空负压沿排水板的衰减，使整个排水板从上到下均保持较高的真空负压，从而使软基浅部、深部均保持高真空度，增大真空预压法的有效加固深度和加固效果，降低了加固费用。

所述具有双重排水通道的抽排式塑料排水板的特征是具有芯板外的排水通道（两侧沟槽形成）和芯板内的导气通道，其主要由芯板2和滤膜1组成，整个芯板被滤膜围裹，芯板上每隔2m或3m均匀分布有圆形或方形的进水孔，通过进水孔可导气和导水。

所述具有双重排水通道的抽排式塑料排水板的芯板的构成材料和芯板两侧的间隔沟槽尺寸与常规排水板一样，芯板采用高压聚乙烯或者聚丙烯塑料，滤膜采用耐腐蚀涤纶布，应具有较好的透水性。

所述管板连接件10的主要目的是连接支管和排水板的导气通道，其特征是该管板连接件上部有与支管相连的圆形接口，接口处设置有单向阀，中部为长方体空腔，空腔下部凸出成排的锥形方口管13，突起的锥形方口管的数目与排水板芯板中导气通道的数目一致，管板连接件与排水板相连时，排水板的导气通道正对管板连接件的方口管，然后套在该锥形方口管上，方口管外部口径略小于排水板芯板中的导气通道口径，方口管基部略大于排水板芯板中的导气通道口径，其主要目的是充分连接排水板和支管，防止漏气。

所述管板连接件上的单向阀在抽真空时自动打开，停泵时，管板连接件上的单向阀自动关闭，维持排水板中的真空度。

所述管板连接件，其材料为塑料或者铁质材料。

与现有技术相比，该工法采用具有双重排水通道的抽排式塑料排水板来替代一般真空预压法中采用的排水板。在使用时先将该排水板打设入设计深度，管板连接件将排水板和支管相连，支管通过主管与射流真空泵相连，可采用表层土及表层土以下土层直接作为密封层，在密封层外铺盖密封薄膜，密封层、主管、支管、管板连接件、导气通道之间紧密相联保证真空系统的真空度，该工法减少施工环节，提高施工效率，又能提高软基有效加固深度，施工方法简单可靠，经济适用。

Claims (7)

1.一种抽排式真空预压加固软基方法，包括真空管道系统与排水板，真空管道系统包括真空泵，真空泵连接设置主管，主管上分设多个支管，其特征在于，所述排水板包括两侧沟槽形成的排水通道以及中心部分的导气通道，支管通过密封连接装置与导气通道连接设置，排水板外侧包裹滤膜，其步骤包括：

（1）确定参数：根据地层土质土性特点和设计要求，确定排水板打设深度、间距及其他布置参数；

（2）铺设工作垫层：平整场地，铺设地基表面的工作垫层；

（3）插排水板：将有导气通道的排水板打入设计深度，排水板打设后，回填在表层工作垫层中形成的孔洞；

（4）设置抽真空管道系统：铺设抽真空用的主管和支管，支管一端通过连接装置与排水板中间的导气通道相接，支管的另一端通过主管与真空泵相连；

（5）设置密封系统：在工作垫层上方设置密封层；

（6）抽真空作业，启动真空泵，通过主管、支管、管板连接件、排水板上的导气通道、排水板下部进水孔将软基中的水气抽出，根据条件连续作业。

2.如权利要求1所述抽排式真空预压加固软基方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述密封层包括密封土层和密封土层上方的密封膜，密封土层可用表层土或者表层以下的土层。

3.如权利要求1或2所述抽排式真空预压加固软基方法，其特征在于，在加固过程中，进行重复加压与重复抽真空直至施工结束。

4.如权利要求3所述抽排式真空预压加固软基方法，其特征在于，所述真空管道系统相对独立，至少两个真空管道系统设置在同一加固区域。

5.如权利要求4所述抽排式真空预压加固软基方法，其特征在于，所述密封连接装置为管板连接件，包括上部的圆形接口、中部的空腔以及空腔下部的插槽，插槽内凸出设置一排方口管，所述圆形接口与真空管道支管连接设置，方口管与排水板内孔连接设置；所述圆形接口处还设置有单向阀。

6.如权利要求5所述抽排式真空预压加固软基方法，其特征在于，所述管板连接件内方口管为锥形方口管，方口管外部口径略小于排水板内孔口径，方口管基部略大于排水板内孔口径。

7.如权利要求6所述抽排式真空预压加固软基方法，其特征在于，每隔2m~3m导气通道与排水通道之间均匀开设进水孔。