CN107700471B - 一种适用于超低位真空预压法的低位排水体 - Google Patents

Abstract

一种适用于超低位真空预压法的新型低位排水体，排水体采用空间格构式龙骨架，其内部空间部分形成排水通道及真空传递通道，龙骨架架体上制有进水孔及真空传递孔，龙骨架横截面形心处预留真空传导管洞；真空传导管嵌入该真空传导管洞内且通过下端头与空间格构式龙骨架连接。该排水体采用超低位真空预压法，应用低位排水方式可有效提高排水效率，降低或消除原有排水体弯曲、折叠、堵塞等现象，从根本上解决原有真空预压体系在施工过程中存在的问题。

Description

一种适用于超低位真空预压法的低位排水体

技术领域

本发明属于一种地基加固用装置，特别涉及一种适用于超低位真空预压法的新型低位排水体，该排水体特别适用于沿海地区大面积高含水量的深厚吹填软粘土地基加固处理。

背景技术

随着社会的发展，人们对居住环境质量的追求日益增高，特别是对广阔生活空间的追求，已有陆地已不能满足城市大规模的发展，吹填造陆是解决土地资源的有效途径。在吹填后的土体上建立高楼林立的城市，需要坚实的地基，然而吹填土的强度极其低弱，因此，提高吹填土的强度是城市建设的必要条件。

真空预压法是有效降低吹填土含水量提高土体强度的有效措施，然而传统真空预压法的排水方式为高位排水，即被加固土体中的水，在真空荷载作用下克服原有重力作用产生由下而上的渗流场，通过排水体排水通道流入被加固土体顶端的砂垫层(或直排管)中，然后汇聚到总管中最终排出加固区土体。这种排水方式使土体侧向容易向内变形，挤压排水体排水路径，导致原有排水体在工作过程中易产生堵塞、扭曲、折叠、断裂等现象，导致土体加固过程中排水不畅，加固效果不理想。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种适用于超低位真空预压法的新型低位排水体，该排水体采用超低位真空预压法，应用低位排水方式可有效提高排水效率，降低或消除原有排水体弯曲、折叠、堵塞等现象，从根本上解决原有真空预压体系在施工过程中存在的问题。

如上构思，本发明的技术方案是：一种适用于超低位真空预压法的新型低位排水体，其特征在于：排水体采用空间格构式龙骨架，其内部空间部分形成排水通道及真空传递通道，龙骨架架体上设有进水孔及真空传递孔，龙骨架横截面形心处预留真空传导管洞；真空传导管嵌入该真空传导管洞内且通过下端头与空间格构式龙骨架连接。

上述空间格构式龙骨架外包裹虑水无纺布。

上述空间格构式龙骨架截面形状为“一”字形、环形或菱形。

上述排水通道及真空传递通道的形状为“U”形、“凵”形、“∨”形、“∧”形、三角形、梯形、倒梯形、扇形。

上述空间格构式龙骨架架体上制有的进水孔及真空传递孔的形状为圆形、三角形、方形。

上述真空传导管为可承压管道，承压范围为-1MPa～1MPa。

上述下端头内部有积水空腔，该积水空腔内设有用于连接真空传导管的带孔接头管，接头管通过连接肋连接在积水空腔壁上。

上述下端头上部可紧凑容纳空间格构式龙骨架截面。

上述下端头整体形状依据空间格构式龙骨架成楔形、圆锥形、棱锥。

本发明的工作原理是：通过与低位排水体——空间格构式龙骨架连接的真空传导管，将真空荷载直接施加在被加固土体的最底端，使真空荷载由被加固土体的最低端向顶端传递(原有真空预压法的真空荷载是由被加固土体的顶端向底端传递)，降低真空损失，提高加固效率的新型固结吹填软粘土方法。

由于真空荷载施加在被加固土体的最底端，真空荷载由下向上传递，使得被加固土体中的水产生由上而下的渗流场，土体中的水在重力场与真空场双重作用下向下渗流，汇聚在排水体的底端，再通过导管排出，从而提高了排水效率，增强了加固效果。

本发明具有如下的优点和积极效果：

1、本发明能使被加固区土体的真空度从底端向顶端传递，有效减少真空度损失。

2、本发明采用低位排水方式，能使被加固土体中的水无需克服重力向上渗流，而在重力场与真空场双重作用下向下渗流，提高了排水效率，增强了加固效果。

3、相对于传统真空预压法加固的地基土，本发明的使用能够使固结后的土体强度从被加固区顶端到底端依次增强，增加了地基土的稳定性，能有效减小地基沉降量，避免了传统真空预压法加固区易存在软弱下卧层等不良现象。

附图说明

图1为“一”字形排水体“U”形空间格构式龙骨架截面图；

图2为“一”字形排水体方形空间格构式龙骨架截面图；

图3为“一”字形排水体“凵”形空间格构式龙骨架截面图；

图4为“一”字形排水体三角形空间格构式龙骨架截面图；

图5为圆形排水体扇形空间格构式龙骨架截面图；

图6为下端头结构示意图；

图7为图6的侧视图；

图8为真空传导管与下端头连接示意图；

图9为施工连接示意图。

图中标号：1—真空传导管，2—空间格构式龙骨架，3—排水通道及真空传递通道，4—无纺布，5—下端头，5-1—销钉，5-2—带孔接头管，5-3—连接肋，5-4—钢制锁扣环，5-5—软质橡胶密封圈，6—真空传导管道预留洞，7—进水孔及真空传递孔，8—施工套管，9—真空源系统，10—上盖。

具体实施方式

如图1-4所示：一种适用于超低位真空预压法的新型低位排水体，排水体采用空间格构式龙骨架，其内部空间部分形成排水通道及真空传递通道，龙骨架架体上制有进水孔及真空传递孔，龙骨架横截面形心处预留真空传导管洞，真空传导管嵌入该真空传导管洞内且通过下端头与空间格构式龙骨架连接，实现真空荷载从真空传导管传递扩散到排水体空间格构式龙骨架中的真空传递通道，进一步通过真空传递孔扩散到被加固土体中。上述空间格构式龙骨架外包裹虑水无纺布。上述真空传导管的外径略小于预留洞内径即可。

上述空间格构式龙骨架截面形状为“一”字形，其内部空间部分形成的排水通道及真空传递通道的形状为“U”形、“凵”形、方形、或三角形。

上述空间格构式龙骨架架体上制有的进水孔及真空传递孔的形状为圆形、三角形、方形。

上述真空传导管为可承压管道，承压范围为-1MPa～1MPa。

如图5所示：圆形空间格构式龙骨架的截面图。

如图6-8所示：下端头内部有积水空腔，该积水空腔内设有用于连接真空传导管的带孔接头管，该接头管通过连接肋连接在积水空腔壁上，下端头上部可紧凑容纳空间格构式龙骨架截面。下端头整体形状依据空间格构式龙骨架成楔形、圆锥形、棱锥。

本发明的空间格构式龙骨架、下端头的材料可在保证排水体整体质量的情况下采用聚(乙)丙烯、玻璃钢、PVC等硬质材料。

如图9所示：本发明的具体施工过程如下：

1、在被加固区周围修筑围堰，围堰深度要大于被加固土体厚度，以阻断被加固区域以外的江、河、湖、海在被加固区横向的水源补给；

2、现场截取设计长度的排水体主体(无纺布包裹的空间格构式龙骨架)、真空传导管(长度大于排水体主体)，用下端头将排水体主体与真空传导管连接。

3、将适用于超低位真空预压法的新型低位排水体配合套管通过人工或机械插入到需加固区域的设计标高处，使插入的新型低位排水体龙骨低于被加固土体顶面0.5～1m(但真空传导管延长伸出到被加固土体顶面以外适当长度)。

4、将新型低位排水体的真空传导管通过主管道汇总后与真空泵相连。

5、特别地，当被加固地基土预计沉降量达到1m以上时，需适当增加排水体埋设深度或在被加固土体表面铺设密封膜，按传统方式使用该新型排水体，以防止由于该排水体的刚度较大导致的被加固区的真空度损失。

本发明的工作过程是：

1、启动真空泵，为加固区施加真空荷载。

2、当真空泵工作时，真空荷载沿排水体的真空传导管传递到被加固区域的最底端，然后通过低位排水空间格构式龙骨架上的真空传递通道及真空传递孔扩散到被加固土体的整个区域，使被加固区域土体产生真空场，真空场及重力场迫使土体中的水流向势能最小的区域(低位排水体最底端)，汇聚在排水体底端的水在压力差作用下通过排水体真空传导管源源不断地排出被加固区域，维持负压源负压，持续排水固结。根据有效应力原理，当土体中的水排出，土中水压降低，有效应力增加，实现土体的排水固结，达到理想效果。

3、加固完毕后，拔出真空传导管二次利用，排水体空间格构式龙骨架则作为土体的竖向加筋体留在地基土中，清理现场，保护环境，施工完毕。

Claims (1)

1.一种适用于超低位真空预压法的低位排水体，其特征在于：排水体采用空间格构式龙骨架，其内部空间部分形成排水通道及真空传递通道，龙骨架架体上设有进水孔及真空传递孔，龙骨架横截面形心处预留真空传导管洞，真空传导管嵌入该真空传导管洞内且通过下端头与空间格构式龙骨架连接，上述下端头内部有积水空腔，该积水空腔内设有用于连接真空传导管的带孔接头管，接头管通过连接肋连接在积水空腔壁上；

上述空间格构式龙骨架外包裹滤水无纺布；

上述空间格构式龙骨架截面形状为“一”字形、环形或菱形；

上述排水通道及真空传递通道的形状为“U”形、“凵”形、“∨”形、“∧”形、三角形、梯形、倒梯形、扇形；

上述空间格构式龙骨架架体上制有的进水孔及真空传递孔的形状为圆形、三角形、方形；

上述真空传导管为可承压管道，承压范围为-1MPa～1MPa；

上述下端头上部可紧凑容纳空间格构式龙骨架截面；

上述下端头整体形状依据空间格构式龙骨架成楔形、圆锥形、棱锥。