CN105568956B - 用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置及其使用方法，加固装置包括储水装置、井管、总管和水泵，储水装置置于路基待加固区域，在待加固区域周边的设定位置布设若干井管，各井管与总管连接，总管与储水装置的进出水口连接，水泵从井管中抽水，将水通过总管传输至储水装置中，储水装置通过水的自重，对待加固区域进行堆载预压。应用本发明可以大大减少砂石、土等材料的消耗，降低工程量，降低工程造价，减少环境污染。

Description

用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置及其使用方法

技术领域

本发明属于土木工程中道路工程领域，具体涉及一种用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置及其使用方法。

背景技术

随着我国经济技术的快速发展，近年来公路、铁路等基础交通设施建设规模空前加大，但是公路铁路经常要修建在软土地基上。这类地基具有含水量高、压缩性大、强度及承载力低等特点。因此，在上部结构施工之前需对下部深厚软土层进行加固处理。目前常用的加固方法有排水固结法和复合地基法，传统排水固结法包括真空预压、堆载预压或真空联合堆载预压等。真空预压和真空联合堆载预压对密封性要求很高，水下铺膜的施工难度大，成本高；复合地基造价高；堆载预压所需堆载量大，往往要消耗大量的土、砂石等材料，成本高，操作复杂，工程量大，而在某些土及砂石匮乏的地区，常因受材料限制，堆载预压方案难以实施，不得不更换其他技术方案，造成工程成本增加。

中国专利CN103031837A公开了一种井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，包括在在施工现场表面铺设水平砂垫层，插设竖向排水体，设置止水帷幕，布设井点，在待加固地基区域内进行传统堆载料堆载施工。这种加载方式虽然能够保证地基对较大荷载的需要，但是此堆载方式所需堆载量大，成本高，施工周期长。且常常因为堆载料的匮乏而导致工期延误或更改施工方案，增加成本。

因此，提出一种施工效率高、工期短、造价低、易于保证施工安全和质量的软土路基处理技术就显得十分必要。

发明内容

本发明的目的旨在解决软土路基加固的难题，提供用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置及其使用方法，该装置和方法能有效缓解堆载料紧缺且施工效率高、工程造价低的软土路基处理技术。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置，包括储水装置、井管、总管和水泵，所述储水装置置于路基待加固区域，在所述待加固区域周边的设定位置布设若干所述井管，各所述井管与所述总管连接，所述总管与所述储水装置的进出水口连接，所述水泵从所述井管中抽水，将水通过所述总管传输至所述储水装置中，所述储水装置通过水的自重，对所述待加固区域进行堆载预压。

一般地基的降水过程中，对抽出的地下水没有任何利用，而是直接将水抽至附近的沟渠或河流内，造成了一定程度的资源浪费。而且，在对软土进行堆载预压时，往往需要消耗大量的土、砂石等材料。本申请能同时解决上述两个问题，将抽出的地下水变废为宝，替代传统的堆载材料进行预压，一方面减少了传统降水过程中排放地下水的相关作业和机械设备，降低施工期间的工程量，缩短工期，另一方面可以同时进行堆载预压，既增加了对所抽取的地下水的利用，又可以加快路基的固结沉降，减少施工时间；此外储水装置可以重复利用，节约工程成本。

所述储水装置为橡胶坝袋、水箱或水囊。

所述橡胶坝袋与路基之间设有塑料保护膜；所述待加固区域的四周设有用以约束所述橡胶坝袋的钢管支架。

在路基与橡胶坝袋之间设置保护膜，可以保护橡胶坝袋免受损伤，确保施工顺利进行。

沿路基侧面的所述钢管支架上设有竖向侧面护板。

所述总管上设有过滤器。

井管在地面位置和总管汇合。直接抽出的地下水，往往有较多的杂质，在堆载预压期会产生沉淀，使装置的重复利用率降低，而且不容易清理。通过设置过滤器，可以确保储水装置中水的纯净度，提供了装置的重复利用率，且更容易清理。

用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：清理场地，之后在所述场地上进行井点的放线定位，埋设井管；

步骤2：安装总管、水泵及过滤装置，将所述总管与所述井管连接；

步骤3：在待加固区域安装储水装置，将所述储水装置与所述总管连接；

步骤4：开始井点降水，将所述井管抽取的地下水注入所述储水装置中进行堆载施工；

步骤5：预压完成后，卸载并拆除所述加固装置。

步骤1中，所述清理场地包括采用人工或机械方式清除乱石、杂草及污染物，并进行整平；所述埋设井管的方法包括冲水管冲孔，钻孔后将所述井管沉入，用带套管的水冲法或振动水冲法下沉埋设。

步骤1中，所述井点包括轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点和管井井点。

步骤3中，所述储水装置为橡胶坝袋，安装所述橡胶坝袋前，在所述待加固区域的四周安装用以约束所述橡胶坝袋的钢管支架，所述钢管支架的高度根据预压荷载量的大小调整，并在所述钢管支架的侧面放置侧面护板。

步骤5中，所述卸载并拆除所述加固装置包括卸载所述储水装置和拆除所述井点；

所述卸载储水装置包括采用抽水装置将所述储水装置中的水抽出，并就近排放或以机械方式运送到合适位置排放；

所述拆除井点是指利用吊车、钢丝绳器械，将所述井管拔出。

本发明的有益效果是：

1、本发明的井点降水联合堆载预压系统能够将井点降水所抽取的地下水过滤后注入堆载预压加固装置中作为堆载料对路基进行加载。与现有的利用砂石、土等传统加载料技术相比，能够大大减少砂石、土等材料的消耗，降低工程量，降低工程造价，减少环境污染。对某些砂石、土等传统堆载料匮乏的地区，此发明更为适用。

2、本井点降水联合堆载预压系统分为井点降水装置、抽水过滤装置和堆载预压装置。井点降水装置使地下水位下降，从而使地基附加应力增加，促使软土路基强度提高；抽水过滤装置能将井点降水部分产生的地下水抽出，经过滤后作为堆载料注入堆载预压装置中，可有效减少工程量；堆载预压装置可使土体在堆载和水位下降引起的有效应力增量共同作用下，软土路基逐渐发生固结沉降，路基得以快速加固。

3、加载时地基土固结过程的实质是在荷载作用下土中总应力增加、超静孔隙水压力减小和有效应力增加的过程。井点降水联合堆载预压加固软土地基主要兼有两种功能：降水预压和堆载预压。在这两种预压作用下，加速软土路基的排水固结。

附图说明

图1是井点降水联合堆载预压加固软土路基剖面示意图

图2是井点降水联合堆载预压加固软土路基平面示意图

其中，1-井管，2-抽水及过滤装置，3-输送管，4-橡胶坝袋，5-钢管支架，6-总管，8-待加固区。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1：

用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置，如图1所示，包括作为储水装置的橡胶坝袋4、井管1、总管6、抽水及过滤装置2，

井管1为抽水管；总管6为集水管，将抽出的水进行集中汇总。

橡胶坝袋4置于路基待加固区8。在待加固区8周边的设定位置布设若干井管1，各井管1与总管6连接，总管6通过输送管3与橡胶坝袋的进出水口连接，抽水及过滤装置2从井管1中抽水，并对地下水过滤，将过滤后的水通过总管6传输至橡胶坝袋中，橡胶坝袋通过水的自重，对待加固区8进行堆载预压。

此处的抽水及过滤装置2可以是一体的带过滤器的水泵，也可以是单独的水泵和单独的过滤器，即能满足抽水和过滤功能的都在本申请的保护范围之内。

用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)清理场地；

(2)在步骤(1)形成的场地上进行井点放线定位，埋设井管1，布置安装总管6；

(3)将井管1与总管6连接；

(4)安装抽水及过滤装置2；

(5)在待加固区8内安装堆载预压加固装置；

(6)开始井点降水，将井点降水所抽取的地下水注入堆载预压加固装置的橡胶坝袋4中进行堆载施工，此过程中采取措施保护井点降水设备。

(7)开始井点降水，通过井管1和总管6将井点降水所抽取的地下水注入上部橡胶坝袋4中进行堆载施工，此过程中采取措施保护井点降水设备。

场地清理包括采用人工或机械方式清除乱石、杂草及其他污染物，并适当整平。

埋设井管1包括冲水管冲孔，钻孔后将井管1沉入，及用带套管的水冲法及振动水冲法下沉埋设。

井点包括轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点和管井井点。

堆载预压加固装置包括钢管支架5，侧面护板，橡胶坝袋及下部塑料薄膜保护膜。其安装过程包括清理整平预压区域，铺设塑料薄膜保护层，根据预压荷载量的大小安装钢管支架5，放置侧面护板，放置橡胶坝袋4。

卸载包括采用抽水装置将橡胶坝袋4内的水抽出，并就近排放或以机械方式运送到合适位置排放。

井点拆除指利用吊车、钢丝绳等器械，将井管拔出。

本方法将所抽取地下水进行过滤，以保证预压完成后，堆载预压加固装置中的水顺利排出。

实施例2：

储水装置还可以是橡胶水囊、金属水箱、及其组合装置等。

对于金属水箱，则无需在其四周设置钢管支架。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置，其特征在于：包括储水装置、井管、总管和水泵，所述储水装置置于路基待加固区域，在所述待加固区域周边的设定位置布设若干所述井管，各所述井管与所述总管连接，所述总管与所述储水装置的进出水口连接，所述水泵从所述井管中抽水，将水通过所述总管传输至所述储水装置中，所述储水装置通过水的自重，对所述待加固区域进行堆载预压；

所述储水装置为橡胶坝袋、水箱或水囊；所述橡胶坝袋与路基之间设有塑料保护膜；所述待加固区域的四周设有用以约束所述橡胶坝袋的钢管支架；

沿路基侧面的所述钢管支架上设有竖向侧面护板；

所述总管上设有过滤器。

2.用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：清理场地，之后在所述场地上进行井点的放线定位，埋设井管；

步骤2：安装总管、水泵及过滤装置，将所述总管与所述井管连接；

步骤3：在待加固区域安装储水装置，将所述储水装置与所述总管连接；

所述储水装置为橡胶坝袋，安装所述橡胶坝袋前，在所述待加固区域的四周安装用以约束所述橡胶坝袋的钢管支架，所述钢管支架的高度根据预压荷载量的大小调整，并在所述钢管支架的侧面放置侧面护板；

步骤4：开始井点降水，将所述井管抽取的地下水注入所述储水装置中进行堆载施工；

步骤5：预压完成后，卸载并拆除所述加固装置。

3.根据权利要求2所述的用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置的使用方法，其特征在于：步骤1中，所述清理场地包括采用人工或机械方式清除乱石、杂草及污染物，并进行整平；所述埋设井管的方法包括冲水管冲孔，钻孔后将所述井管沉入，用带套管的水冲法或振动水冲法下沉埋设。

4.根据权利要求2所述的用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置的使用方法，其特征在于：步骤1中，所述井点包括轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点和管井井点。

5.根据权利要求2所述的用于路基的井点降水联合堆载预压加固装置的使用方法，其特征在于：步骤5中，所述卸载并拆除所述加固装置包括卸载所述储水装置和拆除所述井点；

所述卸载储水装置包括采用抽水装置将所述储水装置中的水抽出，并就近排放或以机械方式运送到合适位置排放；

所述拆除井点是指利用吊车、钢丝绳器械，将所述井管拔出。