CN106120701A - 用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，吹填淤泥位于原地基之间，包括设置于吹填淤泥内的竖向排水体、平行于竖向排水体的降水管以及设置于吹填淤泥底部的底砂层；降水管为中空结构，且降水管在上下段分别设为无孔段和有孔段，有孔段位于原地基和底砂层中；降水管内设置有抽水泵和抽水管，抽水泵位于有孔段底部；抽水管的输入端连接抽水泵、输出端延伸至降水管的顶部；竖向排水体和降水管的顶部连通设置有真空管层，真空管层上设有真空膜；真空管层连接真空泵。本发明还公开了用于围填海吹填淤泥造陆的方法；采用本发明提供的预压结构及方法，能达到真空降水联合预压效果,排水效果更好、地基固结效果更佳、承载力更强。

Description

用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构及方法

技术领域

本发明属于围海造陆技术领域，具体涉及一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构及方法。

背景技术

围海造陆，用于城市建设和工业生产，有效缓解了经济发展与建设用地不足的矛盾，因此近年来大量的围海造陆工程不断开展。

目前普遍采用真空预压进行吹填淤泥地基的加固，由于排水泵设置于吹填淤泥层之上，而真空膜下为真空状态，抽出的水只是真空预压引起的超静孔隙水应力的消散，吹填淤泥还是饱和的，即：吹填淤泥内部为真空状态，由于真空膜外的大气压作用挤压淤泥内的水分，产生超净孔隙水应力，随着部分水分排出之后，压力将逐渐施加到土骨架上，超净孔隙水应力慢慢消失。待超净孔隙水压力完全消散后，虽然排水泵能形成真空状态，但真空膜下也是真空状态，而排水泵又设置于吹填淤泥层之上，吹填淤泥中的水就无法排出，地下水位也就无法下降，吹填淤泥仍然是饱和状态，预压效果欠佳，地基承载力仍较低。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够达到真空降水联合预压的效果，排水效果更好、地基固结效果更佳、承载力更强的用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构及方法。

为实现上述目的之一提供一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，本发明采用了以下技术方案：

一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，吹填淤泥位于原地基之间，包括设置于吹填淤泥内的竖向排水体、平行于竖向排水体的降水管以及设置于吹填淤泥底部的底砂层；所述降水管为中空结构，且降水管在上下段分别设为无孔段和有孔段，所述有孔段的侧管壁均布有若干透水孔，且有孔段位于原地基和所述底砂层中；所述降水管内设置有抽水泵和抽水管，所述抽水泵位于有孔段底部；所述抽水管的输入端连接抽水泵、输出端延伸至降水管的顶部；所述竖向排水体和降水管的顶部连通设置有真空管层，真空管层上设有真空膜；所述真空管层连接真空泵。

作为优选的方案，所述降水管有孔段的周侧环设有降水井，所述降水井内填充底砂；所述降水井到所述降水管之间的水平距离大于30cm。

采用上述优选的方案，使得降水管和底砂的接触面积更大，能够进一步加快水分的渗透速度，排水更高效；同时便于放置排水泵和降水管，同时提高排水效率。

作为优选的方案，所述降水管的顶部设置有可开启或关闭的顶盖，顶盖上穿设有抽水管、电线管和真空管，所述抽水管、电线管和真空管均和顶盖密封连接。

采用上述优选的方案，顶盖可以将降水管顶部关闭，需要打开时则打开，保护管内结构不会损坏，提高使用寿命，同时避免泥沙进入堵塞透水孔，进一步提高排水效率。

作为优选的方案，所述底砂层的顶面高于所述有孔段的顶部横截面，且两者之间的间距范围为0.05～0.1m；所述透水孔的孔径小于砂土的有效粒径。

采用上述优选的方案，使得抽水泵的抽水效率提高，同时能够避免底砂层中的砂土进入透水孔从而发生堵塞现象，进一步提高抽水效果。

作为优选的方案，所述真空管层包括竖向排水体内的小管、连接小管的支管、连接支管的主管，主管连接真空泵；所述支管还与降水管顶盖上的真空管连接。实现了真空预压的效果。

作为优选的方案，所述竖向排水体为塑料排水板或防弯折排水通道；所述降水管为一体式或分体式。

采用上述优选的方案，能够进一步提高排水效率，有利于地基的固结；可根据具体施工情况，降水管设置为一体式时，使用时不需要其他的安装工作，提高工作效率；降水管设置为分体式时，有孔段和无孔段可拆卸连接，便于重复利用，节省材料。

作为优选的方案，所述抽水泵上方设置有液位传感器。

采用上述优选的方案，液位传感器能够实时监测水位的情况，当水位达到液位传感器的监测液位时，抽水泵开启，低于该监测液位时，抽水泵关闭。

作为优选的方案，所述降水管为钢管。

采用上述优选的方案，能够保证在排水过程中，或在吹填淤泥过程中，降水管不会发生弯折现象，避免了降水管发生变形的情况。

作为优选的方案，所述真空膜和所述降水管的交接处密封连接。

采用上述优选的方案，能够确保真空负压时不会进入空气，提高真空负压的效果。

本发明还提供了一种利用上述预压结构用于围填海吹填淤泥造陆的方法，包括如下步骤：

一、开挖降水井，使所述降水井的四周与所述降水管的距离大于30cm；

二、预设降水管：将所述降水管的圆心设置于所述降水井的中心，并在所述降水管的四周填入中砂，振动密实或压实；

三、铺底砂层：选用中砂，渗透系数介于0.01～0.1cm/s，在地基表面进行铺设，其中，铺设厚度为20～40cm；

四、吹填淤泥：确保吹填淤泥的标高等于设计标高和固结沉降量的总和；

五、设置竖向排水体，采用三角形或正方形的布置方式，间距为0.6～1.0m，根据规范进行设计计算来确定；

六、设置气路、水路和电路：将所述抽水泵与电线、抽水管连接，电线四周用绝缘材料保护，将所述抽水泵放入所述降水管的底部；连接真空预压系统，布置真空管层，将支管和降水管顶盖上的真空管、竖向排水体连接，再将主管和支管连接，最终将主管连接到真空泵上；其中，主管管径选用50mm～100mm，支管管径选用30mm～50mm；

七、覆膜：在所述真空管层上覆盖一层或两层真空膜，周边用密封沟密封；

八、预压：同时打开所述抽水泵和真空泵，进行预压，直至达到地基处理目标，停止预压，拿出抽水泵，拔出所述降水管，进行灌砂。

本发明的有益效果在于：

1)本发明预压结构中竖向排水体的设置可以通过真空负压将淤泥中的水分排出，同时，降水管的设置，使得一部分的水会通过透水孔流入降水管中，水位到达抽水泵位置后，启动抽水泵进行抽水，通过水管排出，不仅实现了真空预压的效果，同时还达到降水预压目的，即实现真空降水联合预压，提高了排水效率，能够快速固结淤泥，使得最终形成的地基承载力更佳，更稳，更牢固，不易下沉。

2)、本发明在利用预压结构进行围填海吹填淤泥造陆的方法中将竖向排水体和降水管相结合，不仅实现了真空预压的效果，同时还达到降水预压目的，即实现真空降水联合预压的效果，提高地基的固结速度；在进行真空负压抽水时，淤泥或地基会慢慢固结，在这过程中，水分也会被压出，自动流入降水管，能够有效地降低地下水位，提高排水效率。另外，降水管采用钢管的设计，使得在吹填淤泥时，由于自身的钢性作用，不受吹填方向影响，不会发生变形现象而影响正常排水。

附图说明

图1为本发明中降水管的结构简示图。

图2为本发明中真空管的连接示意图。

图3为本发明整体施工状态图。

图中标注符号的含义如下：

1-吹填淤泥 2-竖向排水体 3-降水管 31-透水孔

32-顶盖 33-电线管 34-真空管 4-底砂层

5-抽水泵 51-抽水管 6-原地基 7-真空管层

71-支管 72-主管 73-真空管 8-真空膜

9-真空泵 10-降水井

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构

如图1至3所示，吹填淤泥1位于原地基6之间，该预压结构包括设置于吹填淤泥1内的竖向排水体2、平行于竖向排水体2的降水管3以及设置于吹填淤泥1底部的底砂层4；所述降水管3为中空结构，且降水管3在上下段分别设为无孔段和有孔段，在有孔段的侧管壁均布有若干透水孔31，且有孔段位于原地基6和所述底砂层4中；所述降水管3内设置有位于有孔段底部的抽水泵5，抽水泵5的输出端连接抽水管51、抽水管51的输出端延伸至降水管3的顶部；所述竖向排水体2和降水管3的顶部连通有真空管层7，真空管层7上设有真空膜8；所述真空管层7连接真空泵9。

降水管3有孔段的周侧环设有降水井10，降水井10内填充底砂，使得降水管3和底砂的接触面积更大，能够进一步加快水分的渗透速度，排水更高效；降水井10到降水管3之间的水平距离大于30cm，便于放置抽水泵5和降水管3，同时提高排水效率。

降水管3的顶部设置有可开启或关闭的顶盖32，顶盖32上穿设有抽水管51、电线管33和真空管34，抽水管51、电线管33和真空管34均和顶盖32密封连接；顶盖32可以将降水管3顶部关闭，需要打开时则打开，保护管内结构不会损坏，提高使用寿命，同时避免泥沙进入堵塞透水孔，进一步提高排水效率。。

底砂层4的顶面高于有孔段的顶部横截面，且两者之间的间距范围为0.05～0.1m；透水孔31的孔径小于砂土的有效粒径；使得抽水泵的抽水效率提高，同时能够避免底砂层4中的砂土进入透水孔从而发生堵塞现象，进一步提高抽水效果。

真空管层7包括在竖向排水体2内的小管、连接小管的支管71、连接支管71的主管72，主管72连接真空泵9；支管71还与降水管3顶盖32上的真空管34连接；实现了真空预压的效果。

竖向排水体2为塑料排水板或防弯折排水通道，或者采用袋装沙井等类似的排水结构；能够进一步提高排水效率，有利于地基的固结。

降水管3的有孔段和无孔段设为一体式或分体式；可根据具体施工情况，设置为一体式，使用时不需要其他的安装工作，提高工作效率；设置为分体式时，有孔段和无孔段可拆卸连接，便于重复利用，节省材料。

抽水泵5上方设置有液位传感器。具体的，可选设在抽水泵5顶面以上10～30cm处。通过液位传感器能够实时监测水位的情况，当水位达到液位传感器的监测液位时，抽水泵5开启，低于该监测液位时，抽水泵5关闭。

降水管3为钢管，能够保证在排水过程中，或在吹填淤泥过程中，降水管不会发生弯折现象，避免了降水管发生变形的情况。

真空膜8和降水管3的交接处密封连接，能够确保真空负压时不会进入空气，提高真空负压的效果。

下面对本发明预压结构的设计原理进行进一步的说明。

本发明预压结构中竖向排水体2的设置可以通过真空负压将淤泥中的水分排出，同时，降水管3的设置，使得一部分的水会通过透水孔31流入降水管3中，水位到达抽水泵5位置后，启动抽水泵5进行抽水，通过水管51排出，不仅实现了真空预压的效果，同时还达到降水预压目的，即实现真空降水联合预压的效果，提高了排水效率，能够快速固结淤泥，使得最终形成的地基承载力更佳，更稳，更牢固，不易下沉。

其中，真空预压的加固机理是在外加荷载不变的情况下，通过抽真空对加固区域真空膜8下的土体施加流体压力(负压)，并通过能够传递流体压力的孔隙介质，在较短的时间内将其作用和影响由近及远地向距边界较远的部位延伸，逐步建立起新的动平衡。在形成动态平衡的过程中，土体较快的固结。即通过在原地基6凹处铺设底砂层4，并设置竖向排水体2，再在其上覆盖真空膜8，然后用真空泵9抽气，使土体达到固结。

本发明预压结构的工作原理为：同时打开真空泵9和抽水泵5，吹填淤泥1内的水会在真空预压的作用下通过塑料排水体2排出，同时，由于自重，吹填淤泥1内的水会逐渐向下流入底砂层，最终进入降水井10和降水管3内，由于抽水泵5的作用，会将汇聚在降水井10和降水管3内的水抽出外界，降低地下水位，加快排水速度，提高地基的固结效果。

一种利用上述预压结构用于围填海吹填淤泥造陆的方法

包括如下步骤：

一、开挖降水井10，使所述降水井10的四周与所述降水管3的距离大于30cm；

二、预设降水管3：将所述降水管3的圆心设置于所述降水井10的中心，并在所述降水管3的四周填入中砂，振动密实或压实；

三、铺底砂层：选用中砂，渗透系数介于0.01～0.1cm/s，在地基表面进行铺设，其中，铺设厚度为20～40cm；

四、吹填淤泥：确保吹填淤泥1的标高等于设计标高和固结沉降量的总和；

五、设置竖向排水体2，采用三角形或正方形的排布方式，间距为0.6～1.0m，根据规范进行设计计算来确定；

六、设置气路、水路和电路：将所述抽水泵5与电线、抽水管51连接，电线四周用绝缘材料保护，将所述抽水泵5放入所述降水管3的底部；连接真空预压系统，布置真空管层7，将支管71和降水管顶盖31上的真空管34、竖向排水体2内的小管分别连接，再将主管72和支管71连接，最终将主管72连接到真空泵9上；其中，主管72管径选用50mm～100mm，支管71管径选用30mm～50mm；

七、覆膜：在所述真空管层7上覆盖一层或两层真空膜8，周边用密封沟密封；

八、预压：同时打开所述抽水泵5和真空泵9，进行预压，直至达到地基处理目标，停止预压，拿出抽水泵5，拔出所述降水管51，进行灌砂。

其中，每个降水管3中设置一个抽水泵5，抽水泵5的数量按照单位面积出水量和抽水泵5的额定流量计算确定，宜取2～6台/km²。抽水泵5的扬程比吹填淤泥层的厚度大5m以上，吸程大于3m。真空泵9宜取800～1200平方米1台,型号按计算流量选取。

本发明上述方法将竖向排水体2和降水管3相结合，不仅实现了真空预压的效果，同时还达到降水预压目的，即实现真空降水联合预压的效果，提高地基的固结速度；在进行真空负压抽水时，淤泥或地基会慢慢固结，在这过程中，水分也会被压出，自动流入降水管，能够有效地降低地下水位，提高排水效率；另外，降水管3钢管的设置，使得在吹填淤泥时，由于自身的钢性作用，不受吹填方向影响，不会发生变形现象而影响正常排水。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，吹填淤泥(1)位于原地基(6)之间，其特征在于：包括设置于吹填淤泥(1)内的竖向排水体(2)、平行于竖向排水体(2)的降水管(3)以及设置于吹填淤泥(1)底部的底砂层(4)；所述降水管(3)为中空结构，且降水管(3)在上下段分别设为无孔段和有孔段，在有孔段的侧管壁均布有若干透水孔(31)，且有孔段位于原地基(6)和所述底砂层(4)中；所述降水管(3)内设置有位于有孔段底部的抽水泵(5)，抽水泵(5)的输出端连接抽水管(51)、抽水管(51)的输出端延伸至降水管(3)的顶部；所述竖向排水体(2)和降水管(3)的顶部连通有真空管层(7)，真空管层(7)上设有真空膜(8)；所述真空管层(7)连接真空泵(9)。

2.根据权利要求1所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述降水管(3)有孔段的周侧环设有降水井(10)，所述降水井(10)内填充底砂；所述降水井(10)到所述降水管(3)之间的水平距离大于30cm。

3.根据权利要求2所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述降水管(3)的顶部设置有可开启或关闭的顶盖(32)，顶盖(32)上穿设有抽水管(51)、电线管(33)和真空管(34)，所述抽水管(51)、电线管(33)和真空管(34)均和顶盖(32)密封连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述底砂层(4)的顶面高于所述有孔段的顶部横截面，且两者之间的间距范围为0.05～0.1m；所述透水孔(31)的孔径小于砂土的有效粒径。

5.根据权利要求3所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述真空管层(7)包括在竖向排水体(2)内的小管、连接小管的支管(71)、连接支管(71)的主管(72)，所述主管(72)连接真空泵(9)；所述支管(71)还与降水管(3)顶盖(32)上的真空管(34)连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述竖向排水体(2)为塑料排水板或防弯折排水通道；所述降水管(3)的有孔段和无孔段设为一体式或分体式。

7.根据权利要求1所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述抽水泵(5)上方设置有液位传感器。

8.根据权利要求1所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述降水管(3)为钢管。

9.根据权利要求1所述的一种用于围填海吹填淤泥造陆的预压结构，其特征在于：所述真空膜(8)和所述降水管(3)的交接处密封连接。

10.一种利用权利要求1～9任一项所述预压结构用于围填海吹填淤泥造陆的方法，其特征在于包括如下步骤：

一、开挖降水井(10)，使所述降水井(10)的四周与所述降水管(3)的距离大于30cm；

二、预设降水管(3)：将所述降水管(3)的圆心设置于所述降水井(10)的中心，并在所述降水管(3)的四周填入中砂，振动密实或压实；

三、铺底砂层：选用中砂，渗透系数介于0.01～0.1cm/s，在地基表面进行铺设，其中，铺设厚度为20～40cm；

四、吹填淤泥：确保吹填淤泥(1)的标高等于设计标高和固结沉降量的总和；

五、设置竖向排水体(2)，采用三角形或正方形的排布方式，间距为0.6～1.0m，根据规范进行设计计算来确定；

六、设置气路、水路和电路：将所述抽水泵(5)与电线、抽水管(51)连接，电线四周用绝缘材料保护，将所述抽水泵(5)放入所述降水管(3)的底部；连接真空预压系统，布置真空管层(7)，将支管(71)和降水管顶盖(31)上的真空管(34)、竖向排水体(2)内的小管分别连接，再将主管(72)和支管(71)连接，最终将主管(72)连接到真空泵(9)上；其中，主管(72)管径选用50mm～100mm，支管(71)管径选用30mm～50mm；

七、覆膜：在所述真空管层(7)上覆盖一层或两层真空膜(8)，周边用密封沟密封；

八、预压：同时打开所述抽水泵(5)和真空泵(9)，进行预压，直至达到地基处理目标，停止预压，拿出抽水泵(5)，拔出所述降水管(51)，进行灌砂。