CN106801412A - 一种水载预压软基加固的施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水载预压软基加固的施工装置及施工方法，施工装置包括竖立设置在软土地基上的圆环板件，在圆环板件内铺设密封膜使得圆环板件内部空间形成蓄水容腔，通过向圆环板件内的蓄水容腔注水，借助水体重量对下方软土地基进行水载预压，以达到软土地基固结变形的作用。在水体自由流动的特性下，水体对圆环板件会产生径向作用力，由于圆环板件是中心对称的圆形，方向相反的各径向作用力会彼此抵消，因此，只需要控制圆环板件的强度即可约束水体自由流动，从而借助水体重量对下方软土地基进行预压。

Description

一种水载预压软基加固的施工装置及施工方法

技术领域

本发明涉及地基加固处理技术领域，特别涉及一种水载预压软基加固的施工装置及施工方法。

背景技术

在建、构筑物的建造，经常会碰到淤泥质土等软弱土体构成的地基，需要采取一定措施对其进行加固以提高承载能力，以降低工后沉降。

目前，常见的软基加固方法是堆载预压法，堆载预压法是指在软土地基上施加荷载后， 孔隙水被缓慢排出,孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。

堆载预压法中常用的是水载预压法，水载预压法就是在软基上设置蓄水设施进行蓄水，利用水体的重量进行预压。现有技术中的水载预压主要方式有水袋式水载预压、水箱式水载预压及水池式水载预压等。

水袋式水载预压是采用高强度橡胶袋蓄水的方法来进行预压，将橡胶袋摆放于地基上，向橡胶袋内充水后封口，水袋可以多层设置，预压完毕后排放水，并可回收水袋。水袋式水载预压的优点是水袋可以回收和多次应用；缺点是一次性投入大，容易被破坏。

水箱式水载预压采用水箱蓄水的方式进行预压，在地基上采用钢模板组装成类似集装箱的开口水箱，在箱内铺设一层PVC密封膜，充水后安装箱盖，水箱可以多层设置，预压完毕后将水抽出排放。水箱式水载预压的优点是水箱可以回收和多次应用，水载高度大，安全性较好；缺点是一次性投入大，由于水箱为刚性，对地基不均匀变形适应性较差。

水池式水载预压是通过在地基上修筑水池蓄水的方法来进行预压，在地基四周修筑围堰，在围堰顶部及围堰内铺设一层密封膜，围堰内充水时，充水高度低于围堰顶20cm左右，为了减少溃堰造成的危险及损失，水池沿地基纵向的长度不宜过长，以50-100m为宜。水池式水载预压的优点是施工速率快、造价低、卸载快、对不均匀沉降适应性好；缺点是安全稳定性差、水载高度较小。

综述，现有的水载预压法虽然具有施工方便，不受原材料的影响，工程造价低，利于环保等优点，但仍存在不足及应用上的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、施工周期快、安全稳定的水载预压软基加固的施工装置及施工方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种水载预压软基加固的施工装置，包括竖立设置在软土地基上的圆环板件，在所述圆环板件内铺设密封膜使得圆环板件内部空间形成蓄水容腔。

进一步地，所述圆环板件由多个首尾依次相接的单板连接构成，所述单板边缘侧端设有使相邻单板连接形成一体的连接结构。

进一步地，所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的多个扣环和连接销轴，相邻两所述单板上的多个扣环错位设置，所述连接轴穿过两单板上的各扣环使得相邻两单板连接形成一体。或者，所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的T形槽口和工字形连接件，所述工字形连接件两端端部分别嵌入至相邻两单板的T形槽口使得相邻两单板连接形成一体。或者，所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的连接端板和螺栓连接件，所述连接端板与单板相垂直，两所述连接端板通过螺栓连接件连接使得相邻两单板连接形成一体。或者，所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的连接端头和螺栓连接件，所述连接端头沿垂直于单板的方向凸出形成扣头，两所述连接端头的扣头相互扣合并通过螺栓连接件连接使得相邻两单板连接形成一体。或者，所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的折弯压边和螺栓连接件，两所述折弯压边叠合并通过螺栓连接件连接使得相邻两单板连接形成一体。

进一步地，所述单板的长度2~4m。

进一步地，所述圆环板件由上下层叠连接的多个圆环板构成。

一种水载预压软基加固的施工方法，包括以下步骤：

S1、对待处理的软土地基进行区域划分形成多个区域；

S2、在单个区域的软土地基上竖立设置圆环板件；

S3、在所述圆环板件内铺设密封膜使得圆环板件内部空间形成蓄水容腔；

S4、向圆环板件内的蓄水容腔注水，利用水体的重量对下方软土地基进行水载预压；

S5、达到预定的预压期限，抽取蓄水容腔内的水并拆卸、转移圆环板件至下一个区域；

S6、重复上述步骤S2~S5以对待处理的软土地基进行加固处理。

有益效果：此水载预压软基加固的施工装置及施工方法，通过向圆环板件内的蓄水容腔注水，借助水体重量对下方软土地基进行水载预压，以达到软土地基固结变形的作用。在水体自由流动的特性下，水体对圆环板件会产生径向作用力，由于圆环板件是中心对称的圆形，方向相反的各径向作用力会彼此抵消，因此，只需要控制圆环板件的强度即可约束水体自由流动，从而借助水体重量对下方软土地基进行预压。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1为本发明施工装置实施例的侧视图；

图2为本发明施工装置实施例的俯视图；

图3为本发明施工装置实施例中连接结构第一实施例的结构示意图；

图4为本发明施工装置实施例中连接结构第二实施例的结构示意图；

图5为本发明施工装置实施例中连接结构第三实施例的结构示意图；

图6为本发明施工装置实施例中连接结构第四实施例的结构示意图；

图7为本发明施工装置实施例中连接结构第五实施例的结构示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明一种水载预压软基加固的施工装置，包括竖立设置在软土地基上的圆环板件10和铺设于圆环板件10内的密封膜20，通过设置密封膜20使得圆环板件10内部空间形成蓄水容腔。

其中，圆环板件10的尺寸设计根据实际待处理软土地基的情况确定，为了提高施工效率及达到预定的水载预压效果，圆环板件10的直径尺寸应在100m以上，高度应该在1m以上。铺设在圆环板件10内的密封膜20只要能在圆环板件10内部空间内形成不透水的蓄水容腔即可，当该蓄水容腔注入一定量的水后，借助水体重量对下方软土地基进行水载预压，便可达到软土地基固结变形的作用。

圆环板件10可以是一整块的圆环状薄板，当然，优选地，圆环板件10由多个首尾依次相接的单板11连接构成，可以方便储存运输及现场安装，各单板11左右两侧均设有连接结构，通过该连接结构使得相邻单板11组装在一起，该连接结构可以采用多种结构形式，只要能达到快速组装各单板11以形成的圆环板件10即可。

本发明提供了相邻单板11之间连接结构的五种结构形式，但不仅限于该五种结构形式。图3示出本发明中连接结构的第一实施例，连接结构包括分别设置在相邻两单板11边缘侧端上的多个扣环31和连接销轴32，各扣环31中部具有对应的贯穿孔道，相邻两单板11上的多个扣环31错位设置，相邻两单板11组合在一起时，通过连接轴依次穿过各扣环31的贯穿孔道，从而相邻两单板11连接形成一体，进而逐个组装形成圆环板件10。

图4示出本发明中连接结构的第二实施例，连接结构包括分别设置在相邻两单板11边缘侧端上的T形槽口41和工字形连接件42，相邻两单板11上的T形槽口41左右对称，工字形连接件42两端端部也呈T形，尺寸大小略小于T形槽口41，通过工字形连接件42两端端部分别嵌入至相邻两单板的T形槽口41内，从而使得相邻两单板11连接形成一体，进而逐个组装形成圆环板件10。

图5示出本发明中连接结构的第三实施例，连接结构包括分别设置在相邻两单板11边缘侧端上的连接端板51和螺栓连接件52，连接端板51与单板11相垂直，在连接端板51上左右两侧对称设有螺栓孔，相邻两单板11组合在一起时，两连接端板51贴合，通过螺栓连接件52与两连接端板51上的螺栓孔配合，从而使得相邻两单板11连接形成一体，进而逐个组装形成圆环板件10。

图6示出本发明中连接结构的第四实施例，连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的连接端头61和螺栓连接件62，连接端头61沿垂直于单板11的方向凸出形成扣头，相邻两单板11组合在一起时，两连接端头61上的扣头相互扣合，通过螺栓连接件62穿过螺栓孔使得两连接端头61连接形成一体，从而使得相邻两单板11连接形成一体，进而逐个组装形成圆环板件10。

图7示出本发明中连接结构的第五实施例，连接结构包括分别设置在相邻两单板11边缘侧端上的折弯压边71和螺栓连接件72，相邻两单板11组合在一起时，两折弯压边71对齐叠合，通过螺栓连接件72穿过折弯压边71上的螺栓孔使得两折弯压边71连接形成一体，从而使得相邻两单板11连接形成一体，进而逐个组装形成圆环板件10。

圆环板件10中的各个单板11可以是具有一定弧度矩形薄板，各矩形薄板首尾连接后便形成正圆形的圆环板件10，内部空间为圆柱体状。当然，各个单板11还可以直接采用平直的矩形薄板，各平直的矩形薄板首尾连接后便形成呈正多边形状的圆环板件10，由于圆环板件10直径通常达到100m以上，而各单板11的长度通常为3m左右，因此，该呈正多边形状的圆环板件10接近为正圆形状的圆环板件10。

为了提高水载预压荷载，圆环板件10可以由上下层叠连接的多个圆环板构成，即圆环板件10的高度可以根据实际软土地基的情况进行调整变化。

通过上述施工装置进行水载预压软基加固的施工方法，包括以下步骤：

S1、对待处理的软土地基进行区域划分形成多个区域；

S2、在单个区域的软土地基上竖立设置圆环板件；

S3、在所述圆环板件内铺设密封膜使得圆环板件内部空间形成蓄水容腔；

S4、向圆环板件内的蓄水容腔注水，利用水体的重量对下方软土地基进行水载预压；

S5、达到预定的预压期限，抽取蓄水容腔内的水并拆卸、转移圆环板件至下一个区域；

S6、重复上述步骤S2~S5以对待处理的软土地基进行加固处理。

虽然上述施工方法也是通过在软土地基上设置蓄水设施进行蓄水，利用水体的重量进行预压。但是，与现有技术中的水载预压法的作用机理完全不同。

本发明施工方法中，当圆环板件10内的蓄水容腔蓄满水后，在水体自由流动的特性下，水体对圆环板件10会产生如图2箭头所示的径向作用力，由于圆环板件是中心对称的圆形，方向相反的各径向作用力会彼此抵消，仅仅需要保证圆环板件10的强度这个环节即可约束水体自由流动，从而借助水体重量对下方软土地基进行预压。然而，现有水载预压法中的水池式水载预压（围堰式水载预压）则是完全不同的受力作用机理，围堰式水载预压需要搭建围堰，通过围堰底面与地面之间的摩擦力来保证围堰的抗倾覆能力，以限制水体自由流动，当蓄水体量大时，因摩擦力不足容易引起溃堰，从而现有的围堰式水载预压中，整个围堰面积及高度会受到极大限制，蓄水形成的水体荷载也受到极大限制，难以达到理想的预压效果。

本发明将限制水体自由流动的圆环板件10设计呈圆形，通过圆形的中心对称，使得水体产生的巨大径向作用力能相互抵消，仅具有如图1箭头所示竖直向下的作用力，有效克服现有技术中蓄水体量小的问题。

另外，本发明圆环板件10即使是由多个首尾依次相接的单板11构成也不影响上述技术效果的实现，尤其是，各个单板11为平直的矩形薄板，各平直的矩形薄板首尾连接后便形成呈正多边形状的圆环板件，当向该呈正多边形状的圆环板件内的蓄水容腔注水时，在水体自由流动的特性下，各平直的矩形薄板会被挤压形成具有一定弧度，从而使得圆环板件10由正多边形状自动变成正圆形状，从而实现上述技术效果。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：包括竖立设置在软土地基上的圆环板件，在所述圆环板件内铺设密封膜使得圆环板件内部空间形成蓄水容腔。

2.根据权利要求1所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述圆环板件由多个首尾依次相接的单板连接构成，所述单板边缘侧端设有使相邻单板连接形成一体的连接结构。

3.根据权利要求2所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的多个扣环和连接销轴，相邻两所述单板上的多个扣环错位设置，所述连接轴穿过两单板上的各扣环使得相邻两单板连接形成一体。

4.根据权利要求2所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的T形槽口和工字形连接件，所述工字形连接件两端端部分别嵌入至相邻两单板的T形槽口使得相邻两单板连接形成一体。

5.根据权利要求2所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的连接端板和螺栓连接件，所述连接端板与单板相垂直，两所述连接端板通过螺栓连接件连接使得相邻两单板连接形成一体。

6.根据权利要求2所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的连接端头和螺栓连接件，所述连接端头沿垂直于单板的方向凸出形成扣头，两所述连接端头的扣头相互扣合并通过螺栓连接件连接使得相邻两单板连接形成一体。

7.根据权利要求2所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述连接结构包括分别设置在相邻两单板边缘侧端上的折弯压边和螺栓连接件，两所述折弯压边叠合并通过螺栓连接件连接使得相邻两单板连接形成一体。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述单板的长度2~4m。

9.根据权利要求1所述的水载预压软基加固的施工装置，其特征在于：所述圆环板件由上下层叠连接的多个圆环板构成。

10.一种水载预压软基加固的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对待处理的软土地基进行区域划分形成多个区域；

S2、在单个区域的软土地基上竖立设置圆环板件；

S3、在所述圆环板件内铺设密封膜使得圆环板件内部空间形成蓄水容腔；

S4、向圆环板件内的蓄水容腔注水，利用水体的重量对下方软土地基进行水载预压；

S5、达到预定的预压期限，抽取蓄水容腔内的水并拆卸、转移圆环板件至下一个区域；

S6、重复上述步骤S2~S5以对待处理的软土地基进行加固处理。