CN104563092A - 超软土加固的加热型排水板及热真空预压装置 - Google Patents

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李卓峰
詹良通
陈云敏
占鑫杰
谢胜达
洪涛
李丹明
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/10—Improving by compacting by watering, draining, de-aerating or blasting, e.g. by installing sand or wick drains

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Abstract

本发明公开了一种超软土加固的加热型排水板及热真空预压装置。包括多排多个U形热水管，每个U形热水管之间均设有包覆滤膜的栅格状芯板，热水桶经水泵、进水管、多个U形热水管和回水管接热水桶，真空泵经排水管分别与包覆滤膜的栅格状芯板连接，聚氯乙烯薄膜铺设在多个U形热水管上部，两端形成密封沟，密封沟内填有泥土。本发明的外观与普通排水板类似，无需改变排水板打设机械；可采用太阳能加热循环水，节约能源，降低成本；热真空预压方法结合了加热及真空预压两者的优点，不仅可以加快超软土固结的速度，还可提高超软土的最终沉降量；该施工方法与常规真空预压方法类似，仅增加了热水管的连接及加热和泵送装置，易于工程实施而推广。

Description

超软土加固的加热型排水板及热真空预压装置
技术领域
本发明涉及真空预压方法，尤其涉及一种超软土加固的加热型排水板及热真空预压装置。
背景技术
W.Kjellman(1952)首次提出了真空预压方法，并初步建立了抽真空降低孔隙水压力、增加有效应力的基础理论。后来随着密封技术、真空泵技术、整体式排水板、直排式、无膜等技术和施工工艺的发展，成功地应用于软土地基的加固。但是该方法应用于吹填淤泥、污泥等超软土时，仍存在几个问题：1、吹填淤泥、污泥等超软土渗透小，工期较长，需6~24个月；2、负压极限为-80 kPa，强度增长有限。而与此同时，学者也越来越关注热对粘土土工特性的影响，如Towhata (1993)研究了温度对粘土的土土工特性影响，发现渗透系数升高不仅与粘滞系数变小有关，还与结合水变为自由水有关，温度升高，增加了水分子能量，减少了双电层厚度，颗粒间距减少引起热缩变形，同时增加了其渗透系数；Derjaguin(1986)指出在70℃时表面吸附水易变为自由水，导致孔隙水的粘滞性降低，同时造成孔隙中的自由水增多，提高了渗透系数。Abuel-Naga等人(2006)将热与真空预压联合在室内进行了粘土的热真空预压试验，发现与传统真空法相比固结时间缩短了2/3，最终沉降提高了25~30%，效果较为显著。但目前还缺乏一种可工业化生产的加热型排水板及现场的热真空预压施工方法。
发明内容
针对热真空预压技术处理超软土的特点，本发明的目的在于提供一种超软土加固的加热型排水板及热真空预压装置，除了和其他普通塑料排水板一样具有的排水功能，还具有加热超软土的功能。通过热水把热量传递到附近的超软土中，提高其温度，从而增加其渗透系数，加快固结速率。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括多排多个U形热水管，每个U形热水管之间均设有包覆滤膜的栅格状芯板，热水桶经水泵、进水管、多个U形热水管和回水管接热水桶，真空泵经排水管分别与包覆滤膜的栅格状芯板连接，聚氯乙烯薄膜铺设在多个U形热水管上部，两端形成密封沟，密封沟内填有泥土。
所述多排多个U形热水管为橡胶塑料软管，软管的外径为5~7mm，内径为3~4mm。
所述栅格状芯板的材料为共聚丙烯塑料；其外侧滤膜为纤维热压微孔滤布。
所述多个U形热水管之间通过橡胶塑料软管连接。
所述热水桶外设置太阳能加热板。
本发明具有的有益效果是：
(1)本发明结构比较简单，制造方便，而且制造成本比较低。
(2)本发明的外观与普通排水板类似，无需改变排水板打设机械。
(3)可采用太阳能加热循环水的方法，可以节约能源，降低成本。
(4)热真空预压方法结合了加热及真空预压两者的优点，不仅可以加快超软土固结的速度，还可提高超软土的最终沉降量。
(5)该施工方法与常规真空预压方法类似，仅增加了热水管的连接及加热和泵送装置，易于工程实施而推广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是可加热型排水板的横截面示意图。
图中：1、U形热水管，2、栅格状芯板，3、滤膜，4、橡胶塑料连接管，5、水泵，6、热水桶、7、真空泵，8、氯乙烯薄膜，9、排水管，10、回水管，11、进水管，12、密封沟。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括多排多个U形热水管1(可等间距排列或不等间距排列)，每个U形热水管1之间均设有包覆滤膜3的栅格状芯板2，热水桶6经水泵5、进水管11、多个U形热水管1和回水管10接热水桶6，真空泵7经排水管9分别与包覆滤膜3的栅格状芯板2套装连接，聚氯乙烯薄膜8铺设在多个U形热水管上部，两端形成密封沟12，密封沟12内填有泥土。
所述多排多个U形热水管1为橡胶塑料软管，软管的外径为5~7mm，内径为3~4mm。
所述栅格状芯板2的材料为共聚丙烯塑料；其外侧滤膜为纤维热压微孔滤布。
所述多个U形热水管1之间通过橡胶塑料软管4套装连接，并在两个U形热水管1之间的橡胶塑料软管4留有足夠长度。
所述热水桶6外设置太阳能加热板。
本发明的实施过程如下：
将加热型排水板按照设计间距打设进超软土后，将每根排水板的U形热水管1相连，其中进水管11与水泵5连接，回水管10与热水桶6连接。按照常规真空预压施工工艺，铺设排水管9，并将排水板与排水管9相连，再铺设聚氯乙烯薄膜8，施工密封沟12。施工完成后，开动真空泵7抽真空预压，并同时打开加热装置和水泵，将热水循环泵送送入进水管11。在此过程中，监测膜下真空度、表面沉降，当表面沉降满足设计固结度时，可停止抽真空和加热，完成超软土加固。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超软土加固的加热型排水板及热真空预压装置，其特征在于：包括多排多个U形热水管（1），每个U形热水管（1）之间均设有包覆滤膜（3）的栅格状芯板（2），热水桶（6）经水泵（5）、进水管（11）、多个U形热水管（1）和回水管（10）接热水桶（6），真空泵（7）经排水管（9）分别与包覆滤膜（3）的栅格状芯板（2）连接，聚氯乙烯薄膜（8）铺设在多个U形热水管上部，两端形成密封沟（12），密封沟（12）内填有泥土。
2.根据权利要求1所述的一种可加热型排水板，其特征在于：所述多排多个U形热水管（1）为橡胶塑料软管，软管的外径为5~7mm，内径为3~4mm。
3.根据权利要求1所述的一种可加热型排水板，其特征在于：所述栅格状芯板（2）的材料为共聚丙烯塑料；其外侧滤膜为纤维热压微孔滤布。
4.根据权利要求1所述的一种可加热型排水板，其特征在于：所述多个U形热水管（1）之间通过橡胶塑料软管连接。
5.根据权利要求1所述的一种可加热型排水板，其特征在于：所述热水桶（6）外设置太阳能加热板。
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