CN106759230A - 一种软土地基处理用的新型真空预压系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了软土地基处理用的新型真空预压系统及处理方法，包括抽真空系统，抽真空系统包括竖向抽真空装置和横向抽真空装置，竖向轴真空装置包括转换接头、排水板和抽真空管，转换接头外连管向上延伸，排水板穿过转换接头；横向抽真空装置包括主管、滤管、手型接头、四通连接器和钢丝软管，排水板上端连接水板手型接头下端，手型接头外连管连接滤管，四通连接器分别连接手型接头外连管和钢丝软管，钢丝软管的另一端连接侧向抽真空管，侧向抽真空管的另一端连接转换接头外连管，主管两端分别连接滤管和真空泵。减小了真空度的沿程损失，大幅度增加了真空预压的效率，新型真空预压系统的应用，施工简便、造价低、工期短，适用于大范围使用。

Description

一种软土地基处理用的新型真空预压系统及处理方法

技术领域

本发明涉及一种软土地基处理技术领域，具体涉及一种软土地基处理用的新型真空预压系统及处理方法，尤其适用于深厚软黏土、吹填土或淤泥质土等的地基处理。

背景技术

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，通过砂垫层内埋设的吸水管道，使用真空泵或其他手段抽真空，使其膜下形成负压，增加地基的有效应力。运用真空预压加固软基要取得好的效果，第一就是要尽可能加大“预压荷载”，即提高膜下真空度，第二就是要提高土层深部加固效果，也就是要减少排水通道传递真空度的阻力和损失。

在传统的真空预压系统中，通常采用砂垫层和滤管作为水平排水和抽真空通道，滤管上分布有间距均匀的孔洞，通过滤管将真空压力传递给砂垫层，然后通过砂垫层和竖向排水通道将真空负压传向土层深处，在此过程中真空度沿程损失比较大，深层土体中实际真空度比较小，排水效果不好。真空预压中常用的竖向抽真空和排水通道为排水板，排水板中间为芯板，起支撑作用并将滤层渗入的水向上排出，两面为无纺土工织物包裹作为过滤层，大大缩短了软土的固结时间。然而，使用排水板作为真空预压的排水和抽真空通道存在一定问题，传统真空预压系统中，排水板一般是直接插入在砂垫层中或者是与滤管采用绑扎方式连接，滤管的吸水和真空度传递效果都不好，并且由于井阻和涂抹作用真空度在深度方向逐渐衰减，对于较深厚软基，排水板下端真空度较小，真空预压对表层土体加固效果比较明显，对于深层软弱土层处理效果难以符合要求。

发明内容

为了解决上述所提到的使用捆扎方式对深层软土层的处理效果不佳的问题，本发明专利提供了一种软土地基处理用的新型真空预压系统及处理方法，增加了在排水板下半段中的真空度，提高了排水板在地层中的排水效率，增加了真空预压地基处理方法的有效深度，减小了真空度的沿程损失，大幅度增加了真空预压的效率。

本发明解决检技术问题的技术方案是：

一种软土地基处理用的新型真空预压系统，包括抽真空系统、密封系统，所述的抽真空系统包括竖向抽真空装置和横向抽真空装置，所述的竖向轴真空装置包括转换接头、排水板和竖向抽真空管，所述的转换接头为上下开口的中空腔体，腔体的中部连通转换接头外连管，所述的转换接头外连管向上延伸，所述转换接头外连管连接竖向抽真空管，所述的侧向抽真空管为竖管，且上端露出地面，所述的排水板穿过转换接头腔体，所述的排水板下端伸入地面，上端露出地面；

所述的横向抽真空装置包括主管、滤管、排水板手型接头、四通连接器和钢丝软管，所述的排水板手型接头为为上下开口的中空腔体，且腔体的中部设有排水板手型接头外连管，所述的排水板手型接头外连管为水平方向的管道，排水板上端连接水板手型接头下端，排水板手型接头外连管的一段连接滤管，滤管的一端连接四通连接器的一对对角管，四通连接器另一对对角圆管连接钢丝软管，钢丝软管的另一端连接侧向抽真空管的一端，所述侧向抽真空管的另一端连接转换接头外连管，所述的主管两端分别连接滤管和设在封闭系统外用于抽水的真空泵；

所述密封系统包括密封压膜、密封压膜沟，所述密封压膜沟为在最外侧的塑料排水板外围的软土地基上开挖的封闭沟，在密封压膜沟上铺设若干层密封压膜，通过出膜装置连接膜外抽真空装置和膜内水平排水和抽真空主管；软土地基地表面及密封压膜沟表面铺设保护层一，在保护层的上部铺设密封压膜。

进一步的，所述的转换接头上设有供转换接头固定在排水板上的孔。

进一步的，所述转换接头上的转换接头外连管向上延伸长度不小于5厘米。

进一步的，所述的排水板手型接头外连管两侧外漏部分长度不小于5厘米。

进一步的，所述保护层一包括相连接的一层编织布和一层无纺土工织物。防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜。

进一步的，所述滤管与塑料排水板手型接头处、抽真空管与钢丝软管连接处、四通与滤管和钢丝软管连接处加铺保护层二，所述保护层二为一层无纺土工织物，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜。

对软土地基处理的方法，包括以下步骤：

1)对软土地基平整场地，清除杂物，测量起始地面高程，先在地表面铺设一层编织布和一层无纺土工织物；

2)根据现场地层和地下水状况，结合设计要求的地基强度和变形要求，确定竖向的排水体塑料排水板的长度和侧向抽真空管各自长度，土层的渗透系数较小或者地下水位比较低时，将转换接头固定在靠近塑料排水板底端处；土层渗透系数大或者地下水位比较高时，将转换接头的固定位置适当提高；

3)将塑料排水板底端密封，防止淤泥堵塞排水通道；

4)将转换接头(1)从塑料排水板(3)一端穿入，穿到指定位置然后通过转换接头固定孔(14)将转换接头固定在塑料排水板上，将塑料排水板、转换接头和侧向抽真空管连接构成竖向梯级抽真空通道；

5)打设竖向排水和抽真空，塑料排水板按照正方形布置、间距1m，采用套管下放埋设梯级抽真空通道，塑料排水板露出垫层表面长0.5m左右，侧向抽真空管出露垫层小于5cm，防止随着真空预压进行、地基土体变形戳破密封压膜；

6)铺设水平排水主管和滤管，在两排梯级抽真空通道之间布设水平排水滤管，滤管排与排之间间距2m，水平排水主管间距控制在30m；

7)连接水平排水和竖向排水抽真空通道，通过塑料排水板手型接头将水平排水滤管和塑料排水板连接，通过四通连接器和钢丝软管将侧向抽真空管和滤管连接，构成了一种新型的直排式抽真空系统；

8)在水平排水滤管与塑料排水板手型接头处、侧向抽真空管与钢丝软管连接处、四通与滤管和钢丝软管连接处加铺一层无纺土工织物，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜；

9)在密封压膜沟内铺设密封压膜，通过出膜装置连接膜外抽真空装置和膜内水平排水和抽真空主管；

10)试抽真空，检查膜上及密封沟漏气情况；

11)正式抽真空，进行场地的真空预压作业。

为了节约成本，可根据施工现场周边地表土质状况现场取土，采用0.3‐0.5m的粉土或者粉质黏土作为工作垫层。

本发明的有益效果：

1.水平排水和竖向排水抽真空通道的连接，通过排水板手型接头将水平排水滤管和排水板连接，通过四通连接器和钢丝软管将侧向抽真空管和滤管连接，构成了一种新型的直排式抽真空系统。通过竖向梯级抽真空和排水系统，增加了在排水板下半段中的真空度，提高了排水板在地层中的排水效率，增加了真空预压地基处理方法的有效深度。采用直排式真空预压方法，传递真空度和水平排水由滤管代替，减小了真空度的沿程损失，大幅度增加了真空预压的效率。新型真空预压系统的应用，施工简便、造价低、工期短，适用于大范围使用。

附图说明

图1新型真空预压系统平面布置示意图；

图2新型真空预压系统剖面结构示意图；

图3转换接头平面结构示意图；

图4排水板手型接头平面结构示意图；

图5四通连接器结构示意图；

1、转换接头，2、竖向抽真空管，3、排水板，4、四通连接器，5、排水板手型接头，6、滤管，7、主管，8、钢丝软管，9、真空泵，10、密封压膜沟，11、密封压膜，12、转换接头外连管，13、转换接头固定孔，14、软土地基，51、排水板手型接头固定孔，52、排水板手型接头外连管。

具体实施方式

实施例一：

本发明为一种软土地基处理用的新型真空预压系统，结合附图和具体应用实例对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

一种软土地基处理用的新型真空预压系统，包括抽真空系统、密封系统，所述的抽真空系统包括竖向抽真空装置和横向抽真空装置，所述的竖向轴真空装置包括转换接头1、排水板3和竖向抽真空管2，所述的转换接头1为上下开口的中空腔体，腔体的中部连通转换接头外连管12，所述的转换接头外连管12向上延伸，所述转换接头1上的转换接头外连管12向上延伸部分长度不小于5厘米，转换接头外连管12连接侧向抽真空管2，所述的侧向抽真空管2为竖管，且上端露出地面，所述的排水板3穿过转换接头1腔体，所述的转换接头1上设有供转换接头1固定在排水板3上的转换接头固定孔11，所述的排水板3下端伸入地面，上端露出地面；

所述的横向抽真空装置包括主管7、滤管6、排水板3手型接头5、四通连接器4和钢丝软管8，所述的排水板3手型接头5为上下开口的中空腔体，且腔体的中部设有排水板3手型接头外连管52，所述的排水板3手型接头外连管52两侧外漏部分长度不小于5厘米，所述的排水板3手型接头外连管52为水平方向的管道，排水板3上端连接水板手型接头5下端，排水板3手型接头外连管52的一段连接滤管6，滤管6的一端连接四通连接器4的一对对角管，四通连接器4另一对对角圆管连接钢丝软管8，钢丝软管8的另一端连接侧向抽真空管2的一端，所述的主管7两端分别连接滤管6和设在封闭系统外用于抽水的真空泵9。

所述密封系统包括密封压膜11、密封压膜沟10，所述密封压膜沟10为在最外侧的塑料排水板外围的软土地基上开挖的封闭沟，在密封压膜沟10上铺设若干层密封压膜，通过出膜装置连接膜外抽真空装置和膜内水平排水和抽真空主管；软土地基地表面及密封压膜沟10表面铺设保护层一，在保护层一的上部铺设密封压膜11。

所述保护层一包括相连接的一层编织布和一层无纺土工织物。防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜。

所述滤管与塑料排水板手型接头处、抽真空管与钢丝软管连接处、四通与滤管和钢丝软管连接处加铺保护层二。，所述保护层二为一层无纺土工织物。，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜。

实施例二：

一软土地基处理工程，表层素填土厚度4.0-5.5m之间，下卧软土层为淤泥层、粉质黏土层厚度15m左右，地下水水位在1.5m左右，将新型真空预压系统应用于此场区真空预压的地基处理，具体施工工艺如下：

根据现场地层和地下水状况，结合设计要求的地基强度和变形要求，确定排水板3的长度和侧向抽真空管2各自的长度。平整场地，清除杂物，测量起始地面高程，先在地表面铺设一层编织布和一层无纺土工织物。采用直排式水平排水和抽真空通道，可以取消传统真空预压系统中的砂垫层，为了节约成本，可根据施工现场周边地表土质状况现场取土，采用0.3-0.5m的粉土或者粉质黏土作为工作垫层。采用套管下放埋设放置竖向抽真空装置的通道。

首先，将排水板3穿过转换接头1，通过转换接头固定孔13将排水板3固定在排水板3上，将侧向抽真空管22与转换接头外连管12连接牢固，形成竖向抽真空装置，随后，将该装置利用机械插入软基预定位置，排水板3露出垫层表面长0.5m左右，侧向抽真空管2出露垫层小于5cm，防止随着真空预压进行导致地基土体变形戳破密封压膜11。竖向抽真空装置相互间隔0.7-1.1m，呈正方形布置，如此反复，布置完成预处理场地。在放置竖向抽真空装置时，将排水板3底端密封，防止淤泥堵塞排水通道。土层的渗透系数较小或者地下水位比较低时，可以将转换接头1固定在靠近排水板3底端处，土层渗透系数大或者地下水位比较高时，可以将转换接头1的固定位置适当提高。本实例中，需处理土层20m、地下水水位1.5m左右，排水板3长度确定为21m，转换接头1固定在离排水板3底端8m处。

每两排竖向抽真空装置之间设有一排横向抽真空装置，在每一排横向抽真空装置的端部为滤管6，其中一个端部的滤管6一端连接与滤管6水平方向垂直的主管7，连接主管7的滤管6的另一端连接四通连接器4，四通连接器4的相应对角管连接另一个滤管6，通过四通连接器4和滤管6更替连接形成长排，每个四通的另一个对角管连接两个钢丝软管8，每个钢丝软管8的另一端分别旁边侧向抽真空管2上端，排水板手型接头55连接露出地面的排水板3，每排滤管6设置间距距1.4-2.2m，如此反复，完成水平抽真空系统安装。

挖密封压膜沟10，铺设三层密封压膜11，完成封闭系统。在滤管6与排水板手型接头5处、侧向抽真空管2与钢丝软管8连接处、四通连接器4与滤管6和钢丝软管8连接处加铺一层无纺土工织物，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜11。

通过出膜装置将膜内的抽真空装置中的主管7和膜外的真空泵9，完成真空预压系统，在试抽真空前需要检查封闭系统的漏气情况。

一种软土地基处理方法，其特征是，包括以下步骤：

1)对软土地基平整场地，清除杂物，测量起始地面高程，先在地表面铺设一层编织布和一层无纺土工织物；

2)根据现场地层和地下水状况，结合设计要求的地基强度和变形要求，确定竖向的排水体塑料排水板的长度和侧向抽真空管各自长度，土层的渗透系数较小或者地下水位比较低时，可以将转换接头固定在靠近塑料排水板底端处；土层渗透系数大或者地下水位比较高时，可以将转换接头的固定位置适当提高。本实例中，需处理土层20m、地下水水位1.5m左右，塑料排水板长度确定为21m，转换接头固定在离塑料排水板底端8m处。

采用直排式水平排水和抽真空通道，可以取消传统真空预压系统中的砂垫层，为了节约成本，可根据施工现场周边地表土质状况现场取土，采用0.3‐0.5m的粉土或者粉质黏土作为工作垫层。

3)将塑料排水板底端密封，防止淤泥堵塞排水通道；

4)将转换接头(1)从塑料排水板(3)一端穿入，穿到指定位置然后通过转换接头固定孔(14)将转换接头固定在塑料排水板上。将塑料排水板、转换接头和侧向抽真空管连接构成竖向梯级抽真空通道。

5)打设竖向排水和抽真空，塑料排水板按照正方形布置、间距1m，采用套管下放埋设梯级抽真空通道，塑料排水板露出垫层表面长0.5m左右，侧向抽真空管出露垫层小于5cm，防止随着真空预压进行，地基土体变形戳破密封压膜；

6)铺设水平排水主管和滤管，在两排梯级抽真空通道之间布设水平排水滤管，滤管排与排之间间距2m，水平排水主管间距控制在30m；

7)连接水平排水和竖向排水抽真空通道，通过塑料排水板手型接头将水平排水滤管和塑料排水板连接，通过四通连接器和钢丝软管将侧向抽真空管和滤管连接，构成了一种新型的直排式抽真空系统；

8)在水平排水滤管与塑料排水板手型接头处、侧向抽真空管与钢丝软管连接处、四通与滤管和钢丝软管连接处加铺一层无纺土工织物，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜；

9)在密封压膜沟内铺设密封压膜，通过出膜装置连接膜外抽真空装置和膜内水平排水和抽真空主管；

10)试抽真空，检查膜上及密封沟漏气情况；

11)正式抽真空，进行场地的真空预压作业。

Claims (9)

1.一种软土地基处理用的新型真空预压系统，包括抽真空系统、密封系统，其特征在于，所述的抽真空系统包括竖向抽真空装置和横向抽真空装置，所述的竖向轴真空装置包括转换接头、排水板、侧向抽真空管和抽真空管，所述的转换接头设为上下开口的中空腔体，腔体的中部一侧连通转换接头外连管，所述的转换接头外连管向上延伸，所述转换接头连接管连接侧向抽真空管，所述的侧向抽真空管为竖管，且上端露出地面，所述的排水板穿过转换接头腔体，所述的排水板下端伸入地面，上端露出地面；

所述的横向抽真空装置包括主管、滤管、排水板手型接头、四通连接器和钢丝软管，所述的排水板手型接头为上下开口的中空腔体，且腔体的中部设有排水板手型接头外连管，所述的排水板手型接头外连管为水平方向的管道，排水板上端连接水板手型接头下端，排水板手型接头外连管的一段连接滤管，滤管的另一端连接四通连接器的一对对角管，四通连接器另一对角圆管连接钢丝软管，钢丝软管的另一端连接侧向抽真空管的一端，所述的主管两端分别连接滤管和设在封闭系统外用于抽水的真空泵；

所述密封系统包括密封压膜、密封压膜沟，所述密封压膜沟为在最外侧的塑料排水板外围的软土地基上开挖的封闭沟，在密封压膜沟上铺设若干层密封压膜，通过出膜装置连接膜外抽真空装置和膜内水平排水和抽真空主管；软土地基地表面及密封压膜沟表面铺设保护层一，在保护层的上部铺设密封压膜。

2.如权利要求1中所述的一种软土地基处理用的新型真空预压系统，其特征在于，所述的转换接头上设有供转换接头固定在排水板上的孔。

3.如权利要求1中所述的一种软土地基处理用的新型真空预压系统，其特征在于，所述的排水板手型接头上设有供排水板手型接头固定在排水板上的孔。

4.如权利要求1中所述的一种软土地基处理用的新型真空预压系统，其特征在于，所述转换接头上的转换接头外连管向上延伸长度不小于5厘米。

5.如权利要求1中所述的一种软土地基处理用的新型真空预压系统，其特征在于，所述的塑料排水板手型接头外连管两侧外漏部分长度不小于5厘米。

6.如权利要求1中所述的一种软土地基处理用的新型真空预压系统，其特征在于，所述保护层一包括相连接的一层编织布和一层无纺土工织物，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜。

7.如权利要求6中所述的一种软土地基处理用的新型真空预压系统，其特征在于，所述滤管与塑料排水板手型接头处、抽真空管与钢丝软管连接处、四通与滤管和钢丝软管连接处加铺保护层二。

8.利用权利要求1至7任意一项所述的软土地基处理用的新型真空预压系统对软土地基处理处理的方法，其特征是，包括以下步骤：

1)对软土地基平整场地，清除杂物，测量起始地面高程，先在地表面铺设一层编织布和一层无纺土工织物；

2)根据现场地层和地下水状况，结合设计要求的地基强度和变形要求，确定竖向的排水体塑料排水板的长度和侧向抽真空管各自长度，土层的渗透系数较小或者地下水位比较低时，将转换接头固定在靠近塑料排水板底端处；土层渗透系数大或者地下水位比较高时，将转换接头的固定位置适当提高；

3)将塑料排水板底端密封，防止淤泥堵塞排水通道；

4)将转换接头(1)从塑料排水板(3)一端穿入，穿到指定位置然后通过转换接头固定孔(14)将转换接头固定在塑料排水板上，将塑料排水板、转换接头和侧向抽真空管连接构成竖向梯级抽真空通道；

5)打设竖向排水和抽真空，塑料排水板按照正方形布置、间距1m，采用套管下放埋设梯级抽真空通道，塑料排水板露出垫层表面长0.5m左右，侧向抽真空管出露垫层小于5cm，防止随着真空预压进行、地基土体变形戳破密封压膜；

6)铺设水平排水主管和滤管，在两排梯级抽真空通道之间布设水平排水滤管，滤管排与排之间间距2m，水平排水主管间距控制在30m；

7)连接水平排水和竖向排水抽真空通道，通过塑料排水板手型接头将水平排水滤管和塑料排水板连接，通过四通连接器和钢丝软管将侧向抽真空管和滤管连接，构成了一种新型的直排式抽真空系统；

8)在水平排水滤管与塑料排水板手型接头处、侧向抽真空管与钢丝软管连接处、四通与滤管和钢丝软管连接处加铺一层无纺土工织物，防止在真空预压过程中随着土体变形刺破上部密封压膜；

9)在密封压膜沟内铺设密封压膜，通过出膜装置连接膜外抽真空装置和膜内水平排水和抽真空主管；

10)试抽真空，检查膜上及密封沟漏气情况；

11)正式抽真空，进行场地的真空预压作业。

9.如利用权利要求8所述的利用软土地基处理用的新型真空预压系统对软土地基处理处理的方法，其特征是，根据施工现场周边地表土质状况现场取土，采用0.3-0.5m的粉土或者粉质黏土作为工作垫层。