CN104264559A - 一种真空预压路基处理装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空预压路基处理装置，包括水平排水体、设置在软基中的竖向排水体、以及真空加压系统，其特征在于所述竖向排水体包括塑料排水板，在所述塑料排水板的部分区域敷设密封材料，形成密封排水板。密封材料敷设在所述塑料排水板穿过渗透系数较大夹层的部位。本发明的优点和效果在于由于使用了特制的塑料排水板，使得真空荷载可以穿过砂性土等渗透系数较大的土层，进入下部软土层；也可以根据需要穿过一定深度的表层进入需要处理的土层，大大提高真空荷载的传递深度。该技术是真空预压加固软土技术发展过程中具有较大突破的新技术。该技术在道路工程软土路基处理中的使用，将有助于以更优的工期和造价综合优势解决路基沉降及稳定问题。
Description
技术领域
本发明为公路工程及市政工程所涉及的地基处理的技术领域，具体涉及一种适用于软土路基处理的真空预压路基处理装置。
背景技术
道路是国民经济持续发展的基础，也是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国幅员辽阔，东西距离长，南北跨度大，道路建设特别是高速公路建设中，因地质问题，特别是地质灾害和特殊不良地基引起的道路病害、路基失稳等现象时有发生，给国家造成了巨大的损失。因此，必须采取必要的工程技术措施，甚至使用新材料、新工艺、新结构进行软土路基处理才能满足工程的质量要求和运营要求。
真空预压法就是一种近几十年来提出的新思路，利用大气压力荷载加固软土。真空压力（80kPa）可起到约4m的超载作用，因此可节省大量超载材料。且具有加载稳定性好，侧向变形小，排水固结快的优点。还可联合堤身填料荷载进行真空联合堆载预压。
该工法在软粘土中设置排水体系，包括排水垫层和竖向排水板等。然后在上面铺设密封膜形成一不透气层，通过对排水体系进行长时间抽气抽水，在地基中形成负压，而使软粘土地基产生排水固结，达到提高承载力、减小工后沉降的目的。
然而传统真空预压方法仅适用于渗透系数较低的黏性土地基，原因在于如若碰到砂性土等渗透系数较大的土层真空度损失很快，难以将荷载沿竖向排水体有效传递下去。这大大增加其适用范围的局限性。为了克服上述缺点，传统真空预压法需采取连续深层搅拌桩等措施，以确保加固区的气密性，大幅度增加造价和工期。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种真空预压路基处理装置，解决传统真空预压难以处理带有砂性土等渗透系数较大夹层的软土路基的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种真空预压路基处理装置，包括水平排水体、设置在软基中的竖向排水体、以及真空加压系统，其特征在于所述竖向排水体包括塑料排水板，在所述塑料排水板的部分区域敷设密封材料，形成密封排水板。密封材料敷设在所述塑料排水板穿过渗透系数较大夹层的部位，如透水夹层、砂土层的区域。水平排水体包括设置在竖向排水体顶部的黏土层和排水砂垫层，排水砂垫层之上铺设有一层密封膜，所述密封膜上下各设一层土工布，密封膜埋入两侧密封沟。
本发明的另一个目的在于提供一种真空预压路基处理方法，解决传统真空预压难以处理带有砂性土等渗透系数较大夹层的软土路基的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种真空预压路基预压施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：定制竖向排水板，所述竖向排水板包括塑料排水板，在塑料排水板的部分区域敷设密封材料，形成密封排水板；铺设砂垫层；打设排水板，使得所述塑料排水板中敷设密封材料的区域穿过渗透系数较大夹层位置；在砂垫层内埋设排水管；铺设密封膜；安装真空泵、抽气；正常堆载。
本发明采用在塑料排水板部分区域敷设密封材料的方式，可成功将真空压力穿过渗透系数较大的土层，有效传递至要求的深度。本发明能够解决传统真空预压含砂性土等渗透系数较大夹层的软土路基难以处理的问题。也可以根据需要穿过一定深度的表层进入需要处理的土层，大大提高真空荷载的传递深度。该方法是真空预压加固软土地基技术发展过程中具有较大突破的新技术，其在道路工程中的使用，将有助于解决许多工程实践问题，节约成本，缩短工期，提高工程质量，提供更好的前景。
附图说明
图1为本发明第一实施例的横断面布置示意图。
图2为本发明第一实施例的平面布置示意图。
图3为本发明第二实施例的横断面布置示意图。
图4为本发明第二实施例的平面布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供一种真空预压路基处理装置，解决传统真空预压含砂性土等渗透系数较大夹层的软土路基难以处理的问题。也可以根据需要穿过一定深度的表层进入需要处理的土层，大大提高真空荷载的传递深度。
如图所示，一种真空预压路基处理装置，它主要包括竖向排水板、水平排水体、真空加压系统，由竖向排水板、水平排水体、真空加压系统形成的排水固结法路基处理系统。其中竖向排水体由密封排水板2和普通塑料排水板1组成，在所述普通塑料排水板1的部分区域敷设可以保持真空度的密封材料，形成密封排水板2，二者为一整体。竖向排水体顶部设置30cm~50cm的水平排水体，水平排水体宜采用级配良好的砂垫层。水平排水体包括设置在竖向排水体顶部的黏土层3和排水砂垫层4，排水砂垫层4之上铺设有一层密封膜5，所述密封膜上下各设一层土工布6，上面再覆盖回填土7，密封膜5埋入两侧密封沟8。密封材料敷设在所述塑料排水板穿过渗透系数较大夹层的部位，如透水夹层、砂土层的区域。密封材料为自粘型聚四氟乙烯带。
理论计算分析表明：当密封塑料排水板超出渗透系数较大夹层的长度等于0.3m时真空荷载将有40%可传递到下部土层、0.5m时将有70%可传递到下部土层、2m时将有90%可传递到下部土层，故综合考虑采用密封塑料排水板超出渗透系数较大夹层的长度上下均不小于0.5m。密封材料为自粘型聚四氟乙烯带，采用纯聚四氟乙烯分散树脂，通过压条、高温拉伸而成，与聚氨酯、SBS改性沥青等材料相比具有不污染土体/水体、易敷设于塑料排水板表面、敷设牢固可靠、利于塑料排水板施工、耐各类地下水腐蚀、真空密封性良好等特点。
图1、图2所示的分别为一道路工程路基处理时采用真空预压路基处理技术进行地基处理的横断面布置示意图、平面布置示意图，利用密封塑料排水板穿过透水夹层，图中塑料排水板为梅花形布置、两根相邻塑料排水板的间距L（L一般为0.8~2.0m），处理范围为路基宽度以外各Bm（B一般为2~5m）。图中9为透水夹层。
图3、图4所示的分别为另一道路工程路基处理时采用真空预压路基处理技术进行地基处理的横断面布置示意图、平面布置示意图，利用密封塑料排水板穿过渗透系数较大的砂土表层，图中塑料排水板为正方形布置、两根相邻塑料排水板的间距L（L一般为0.8~2.0m），处理范围为路基宽度以外各Bm（B一般为2~5m）。10为砂土层。
图1及图3所示，图中H为塑料排水板长（H可根据需要调整），其中加粗部分为密封塑料排水板，其余为普通塑料排水板。塑料排水板顶设水平排水砂垫层（厚度一般为30~50cm），砂垫层之上两布一膜（一层密封膜加上下各一层土工布），密封膜埋入两侧密封沟。
本发明的真空预压施工方法包括如下主要步骤：
定制塑料排水板，所述塑料排水板的部分区域敷设密封材料；
铺设砂垫层；
打设排水板，使得所述塑料排水板中敷设密封材料的区域穿过渗透系数较大的土层位置；
在砂垫层内埋设排水管；
砂垫层上面铺设密封膜；
安装真空泵、抽气；
正常堆载。
砂垫层上面铺设密封膜，密封膜采用两层厚度不小于0.14mm的聚乙烯膜，膜下设250 g/m2针刺无纺土工布保护，周边开挖密封沟，将密封膜埋入沟内密封，经抽真空，膜下真空度稳定后，密封膜表面铺设250g/m2针刺无纺土工布，并铺设20~30cm填土保护，防止老化。
其具体工序如下：
施工准备→补充勘探，查明透水层位置、深度、厚度等→清理场地/同时定制制作排水板→铺设砂砾垫层→打设排水板→铺设余下的砂垫层→安装排水管和滤水管→铺设土工布，密封膜→开挖密封沟→真空泵安装，抽真空→铺设土工布→铺设颗粒较细且不含硬块、树根等杂质的填土→正常堆载（根据需要确定是否堆载）→卸真空。
相比堆载预压法，该工法利用大气压力作为超载加固软土，不需要额外超载预压材料，减少二次搬运工作。加固过程中剪切变形小，分级加载间歇期短，加载速度相对较快，且引起地基失稳可能性小。也减少了两侧反压措施。地基侧向挤出较小，沉降相对纯堆载预压小，相应路基填方少。加固固结过程快。
相比传统真空预压法，在碰到砂性土等渗透系数较大的夹层时不需采取连续深层搅拌桩封堵等措施，大大节省工期造价。
同时，该方法可以大大增加真空荷载的传递深度，拓展了真空预压法的适用范围。
Claims (7)
1.一种真空预压路基处理装置，包括水平排水体、设置在软基中的竖向排水体、以及真空加压系统，其特征在于所述竖向排水体包括塑料排水板，在所述塑料排水板的部分区域敷设密封材料，形成密封排水板。
2.根据权利要求1所述的一种真空预压路基处理装置，其特征在于：密封材料敷设在所述塑料排水板穿过渗透系数较大夹层的部位，其长度上下各超出渗透系数较大夹层不小于0.5m；密封材料为自粘型聚四氟乙烯带。
3.根据权利要求1或2所述的一种真空预压路基处理装置，其特征在于：水平排水体水平包括设置在竖向排水体顶部的排水砂垫层，排水砂垫层之上铺设有密封膜，所述密封膜上下各设一层土工布，密封膜埋入两侧密封沟。
4.根据权利要求1或2所述的一种真空预压路基处理装置，其特征在于：竖向排水板平面布置采用正方形或梅花形，间距宜0.8～2.0m，处理范围宜为路基宽度各外延2～5m。
5.根据权利要求1或2所述的一种真空预压路基处理装置，其特征在于：水平排水体中埋设有真空滤管，将竖向排水板与水平排水体中埋设的真空滤管绑扎连接，二者接触面积不小于20cm2。
6.一种真空预压路基处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
定制竖向排水板，所述竖向排水板包括塑料排水板，在塑料排水板的部分区域敷设密封材料，形成密封排水板；
铺设砂垫层；
打设排水板，使得所述塑料排水板中敷设密封材料的区域穿过渗透系数较大夹层位置；
在砂垫层内埋设排水管；
铺设密封膜；
安装真空泵、抽气；
正常堆载。
7.根据权利要求6所述的一种真空预压路基处理方法，其特征在于：砂垫层上面铺设密封膜，密封膜采用两层厚度不小于0.14mm的聚乙烯膜，膜下设250 g/m2针刺无纺土工布保护，周边开挖密封沟，将密封膜埋入沟内密封，经抽真空，膜下真空度稳定后，密封膜表面铺设250g/m2针刺无纺土工布，并铺设20~30cm填土保护，防止老化。
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