CN105714761B - 一种竖向分层抽水软土快速固结方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竖向分层抽水软土快速固结方法及装置，其特征在于，包括磁控管、竖向排水钢管、抽水装置、水平向PVC管、真空泵，所述磁控管布置于软土地基中，可产生微波从而加热土体，竖向排水钢管置于软土地基中，在钢管表面具有一定数量的孔洞以便于排水，抽水装置包括滑动活塞、止回阀、抽水管和排水管，所述排水管穿过竖向排水钢管的尾部连接水平向PVC管，真空泵连接水平PVC管的另一端。本发明综合利用微波加热技术和真空预压技术，能够从上而下分层抽水快速地对软土地基进行排水固结，从而达到加固土体的目的，具有良好的工程应用价值。

Description

一种竖向分层抽水软土快速固结方法及装置
技术领域：
本发明涉及一种软土加固技术，尤其涉及一种竖向分层抽水软土快速固结方法及装置。
背景技术：
随着经济的快速发展，在东南沿海地区修建大型建筑工程，成为一种普遍的工程行为。由于东南沿海地区多为软土地区，软土由于孔隙比大，含水量高，强度和稳定性差，难以满足工程要求，对软土地区进行加固是在软土地区进行建筑施工的必要条件。常用的软土加固方法有堆载预压法，真空预压法和真空-堆载联合预压法。若软土体的含水量极高（大于100%），则以上三种加固方法很难实施。
在采用真空预压法加固时，存在如下两个缺陷：1、传统的塑料排水板在土压力作用下容易发生变形，从而阻断排水通道，降低了排水效果；2、若在土体内部整个深度范围内进行真空处理，由于抽水断面较长，很难达到预期目的，同时会造成能源的浪费。因此在进行真空预压时，采用刚性的排水通道并进行分层抽水处理是必要的。
在固结过程中由于软土颗粒较细，软土的渗透系数比较小，使得软土排水固结时间较长，对施工进度将造成很大的影响。
发明内容：
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种能够有效地利用微波加热土体，分层抽水，加快软土固结排水的技术。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种竖向分层抽水软土快速固结装置，其特征在于：包括磁控管、竖向排水钢管、水平向PVC管、抽水装置、真空泵。
进一步的设置在于：
所述磁控管布置于待加固的软土地基中，产生微波从而加热土体。
所述竖向排水钢管置于软土地基中，竖向排水钢管的头部为实心桩头，竖向排水钢管的内部为中空，在竖向排水钢管表面设置有若干孔洞以便于排水。
所述抽水装置包括滑动活塞、抽水管、排水管和止回阀；滑动活塞可在竖向排水钢管内部滑动，在滑动活塞上布置若干止回阀，滑动活塞连接抽水管；在抽水管上设置有若干抽水孔洞，抽水管连接排水管；所述排水管穿过竖向排水钢管的尾部连接水平向PVC管。
所述水平向PVC管一端与排水管相连，水平向PVC管的另一端与真空泵连接，在水平向PVC管上布置若干管道阀门。
本发明第二方面目的是提供一种竖向分层抽水软土快速固结方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在待加固土体中开一土槽，布置磁控管，并连接电源；
第二步，在待加固土体四周打入竖向排水钢管，竖向排水钢管的头部为实心的桩头，桩头入土深度需大于待加固土体深度，竖向排水钢管的表面设置有孔洞，便于排水；
第三步，在竖向排水钢管里边放入抽水装置，抽水装置包括滑动活塞、止回阀、抽水管和排水管，滑动活塞内部布置不少于一个止回阀，止回阀能阻止活塞上部的水流入下部，而在活塞滑动时允许水从活塞下部进入上部，滑动活塞连接抽水管，抽水管上部连接排水管；
第四步，采用水平向PVC管连接排水管和真空泵；
第五步，打开磁控管的电源产生微波，使加固土体的温度升高；
第六步，调整滑动活塞的位置，遵循从上向下的顺序分层进行抽水；
第七步，打开水平向PVC排水管的管道阀门，开启真空泵，抽取待加固土体内部的空气，使得土体内部和外部形成气压差，外部大气压对土体表面产生均布面荷载，促使土体产生固结排水，土体中的水分从竖向排水钢管的孔洞进入钢管中，在抽水管的作用下，水分经排水管和水平向PVC管将水排出土体；
第八步，当前土层达到加固效果时，将滑动活塞往下移动，再进行抽水操作；
第九步，当达到软土地基加固效果时，首先关闭磁控管电源，待土体温度稳定时，关闭水平向PVC管的管道阀门，关闭真空泵的电源；待土体固结沉降稳定时，取出磁控管，解除水平PVC管与抽水管和真空泵的连接，取出竖向排水钢管内的抽水装置，根据工程需要选择性的拔出竖向排水钢管。
本发明的工作原理及有益效果如下：
经研究表明，软土体的固结速度与土体的温度具有一定的关系，温度升高软土的固结排水速度增快。因此，发展一种可以提高软土温度和进行分层抽水的排水固结法是非常必要的。
（1）本发明通过采用微波加热土体，施工简单加热效率高；由于水属于极性分子，很容易吸收微波而产生大量的热，从而提高软土体温度，采用微波加热土体可达到加快土体固结速度的目的。
（2）采用竖向排水钢管，一方面钢管不易变形能够保持排水通道的畅通；另一方面钢管表面能对微波进行反射，增加微波作用效率。
（3）在排水钢管内部采用滑动活塞和抽水管，能够分层对土体进行抽水，实现真空预压，提高真空预压效率；并且活塞从上往下运动，能保证土体也从上往下分层充分受压固结而达到预期加固效果。
（4）在滑动活塞上布置的止回阀允许活塞下部的水能流入活塞上部并阻止活塞上部的水流入下部，从而保证分层抽水加固的效果。
（5）待达到加固效果时，首先关闭磁控管，土体在温度降低过程中，真空泵继续运行，此时土体的孔隙水压力继续增大，有利于固结排水。
本发明能够快速对软土地基进行排水固结，达到降低工程费用和节约工期的效果，具有重要的经济和社会效应。
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的平面结构图；
图3为本发明抽水装置的结构示意图。
图中标号：10-软土地基，101-磁控管，102-竖向排水钢管，1021-实心桩头，103-水平向PVC管，104-抽水装置，1041-滑动活塞，1042-抽水管，10421-抽水孔洞，1043-排水管，1044-止回阀，105-管道阀门，106-真空泵。
具体实施方式：
如图1-图3所述，本发明的一种竖向分层抽水软土快速固结装置，应用于软土地基加固，包括磁控管101、竖向排水钢管102、水平向PVC管103、抽水装置104、真空泵106。
所述磁控管101布置于待加固的软土地基10中，并与电源相连，产生微波从而加热土体。
所述竖向排水钢管102置于软土地基中，竖向排水钢管102的头部为实心桩头1021，竖向排水钢管102的内部为中空，在竖向排水钢管102表面设置有若干孔洞1022以便于排水。
所述抽水装置104包括滑动活塞1041、抽水管1042、排水管1043和止回阀1044；滑动活塞1041可在竖向排水钢管102内部滑动，在滑动活塞1041上布置若干止回阀1044，滑动活塞1041连接抽水管1042；在抽水管1042上设置有若干抽水孔洞10421，抽水管1042连接排水管1043；所述排水管1043穿过竖向排水钢管102的尾部连接水平向PVC管103。
所述水平向PVC管103一端与排水管1043相连，水平PVC管103的另一端与真空泵106连接，在水平向PVC管103上布置若干管道阀门105。
本发明的一种竖向分层抽水软土快速固结方法，包括以下步骤：
第一步，在待加固的土体（即软土地基10）中开一土槽，布置磁控管101，并连接电源；
第二步，在待加固土体的四周打入竖向排水钢管102，竖向排水钢管102的头部为实心桩头1021，桩头1021入土深度需大于待加固土体深度；竖向排水钢管102的的表面具有孔洞1022，便于排水；
第三步，在竖向排水钢管102内放入抽水装置104，抽水装置104包括滑动活塞1041、抽水管1042、排水管1043和止回阀1044，滑动活塞1041内部布置不少于一个止回阀1044，止回阀1044阻止活塞上部的水流入下部，而在活塞滑动时允许水从活塞下部进入上部，滑动活塞1041连接抽水管1042，在抽水管1042上设置有若干抽水孔洞10421，抽水管1042上部连接排水管1043；
第四步，采用水平向PVC管103连接抽水管1043和真空泵106；
第五步，打开磁控管101的电源产生微波，使加固土体的温度升高；
第六步，调整滑动活塞1041的位置，遵循从上向下的顺序分层进行抽水；
第七步，打开水平向PVC排水管103的管道阀门105，开启真空泵106，抽取待加固土体内部的空气，使得土体内部和外部形成气压差，外部大气压对土体表面产生均布面荷载，促使土体产生固结排水，土体中的水分从竖向排水钢管102的孔洞1022进入钢管中，在抽水管1043的作用下，水分经排水管1043和水平向PVC管103排出土体；
第八步，当前土层达到加固效果时，将滑动活塞1041往下移动，再进行抽水操作。
第九步，达到软土地基加固效果时，首先关闭磁控管101电源，待土体温度稳定时，关闭水平PVC管103的阀门105，关闭真空泵106的电源。待达到预期加固效果时，取出磁控管101，解除水平PVC管103与抽水管102和真空泵106的连接，取出排水钢管102内的抽水装置，根据工程需要选择性的拔出竖向排水钢管102。
本发明能够快速对软土地基进行排水固结，达到降低工程费用和节约工期的效果，具有重要的经济和社会效应。
以浙江某地的软土加固工程为例，其每100平方米的固结时间、工程费用、工期对比如下：
加固方法 固结时间（天） 工程费用（元） 工期（天）
本发明 50 5000 55
常规固结技术 90 7000 100
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种竖向分层抽水软土快速固结装置，其特征在于：包括磁控管、竖向排水钢管、水平向PVC管、抽水装置、真空泵；所述磁控管布置于待加固的软土地基中，产生微波从而加热土体；所述抽水装置包括滑动活塞、抽水管、排水管和止回阀；滑动活塞可在竖向排水钢管内部滑动，在滑动活塞上布置若干止回阀，滑动活塞连接抽水管；在抽水管上设置有若干抽水孔洞，抽水管连接排水管；所述排水管穿过竖向排水钢管的尾部连接水平向PVC管。
2.根据权利要求1所述的一种竖向分层抽水软土快速固结装置，其特征在于：所述竖向排水钢管置于软土地基中，竖向排水钢管的头部为实心桩头，竖向排水钢管的内部为中空，在竖向排水钢管表面设置有若干孔洞以便于排水。
3.根据权利要求1所述的一种竖向分层抽水软土快速固结装置，其特征在于：所述水平向PVC管一端与排水管相连，水平向PVC管的另一端与真空泵连接，在水平向PVC管上布置若干管道阀门。
4.一种竖向分层抽水软土快速固结方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在待加固土体中开一土槽，布置磁控管，并连接电源；
第二步，在待加固土体四周打入竖向排水钢管，竖向排水钢管的头部为实心的桩头，桩头入土深度需大于待加固土体深度，竖向排水钢管的表面设置有孔洞，便于排水；
第三步，在竖向排水钢管里边放入抽水装置，抽水装置包括滑动活塞、止回阀、抽水管和排水管，滑动活塞内部布置不少于一个止回阀，止回阀能阻止活塞上部的水流入下部，而在活塞滑动时允许水从活塞下部进入上部，滑动活塞连接抽水管，抽水管上部连接排水管；
第四步，采用水平向PVC管连接排水管和真空泵；
第五步，打开磁控管的电源产生微波，使加固土体的温度升高；
第六步，调整滑动活塞的位置，遵循从上向下的顺序分层进行抽水；
第七步，打开水平向PVC管的管道阀门，开启真空泵，抽取待加固土体内部的空气，使得土体内部和外部形成气压差，外部大气压对土体表面产生均布面荷载，促使土体产生固结排水，土体中的水分从竖向排水钢管的孔洞进入钢管中，在抽水管的作用下，水分经排水管和水平向PVC管将水排出土体；
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