CN109162272B - 一种软弱土变压力抽真空加固装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种软弱土变压力抽真空加固装置及使用方法，包括设置在淤泥内的抽真空排水机构，抽真空排水机构包括水平设置的排水管、竖直设置的第一塑料排水板以及真空泵，第一塑料排水板由位于中间的芯板以及包覆在芯板外侧的滤膜形成的一个上下开口的腔体，真空泵通过排水管与若干腔体形状的第一塑料排水板的上端连通，芯板在高度上分布有若干个真空度监测反射器。本发明所述的软弱土变压力抽真空加固装置及使用方法，能够解决预压真空度不足、排水板淤堵、排水速率太低的问题。
Description
技术领域
本发明属于软土处理技术领域，尤其是涉及一种软弱土变压力抽真空加固装置。
背景技术
我国每年都要开展大规模的河湖清淤工程以及港口、航道的建设工程，不可避免地要产生大量的疏浚泥，据不完全统计，目前我国每年产生的疏浚泥至少达几亿立方。仅以下面几个重点建设项目为例：长江口深水航道治理工程仅三期工程的基建疏浚量就达到1.7亿m3左右，工程竣工后每年维护需要的疏浚量约为3000万m3，南水北调东线江苏段仅一期工程的疏浚量就超过2.0亿m3，珠江三角洲地区每年疏浚量高达8000万m3。
在经济发达的中国东部地区，通过近海滩涂土地围垦，在城市建设和工业生产活动中，充分解决了沿海地区土地资源紧缺的问题。例如位于中国沿海地区的天津、宁波、温州等城市，均进行了大面积的近海岸吹填造陆工程，即先在近海地区修筑围堤，再吹填海中淤泥至围堤内。疏浚泥曾一度作为废弃材料而丢弃，通过这种技术，疏浚泥成为了一种可利用的资源而被运用到生产、建设中。
由于疏浚泥中含有大量的水分，堆场有限的存储空间更多的用于存水而不是存土，致使堆场的存储空间并没有得到充分的利用。现有技术中的疏浚泥处理方法，对于真空预压存在的真空度不足和第一塑料排水板淤堵问题都没有解决，而且排水速率太低，耗电高，因此迫切需求一种快速高效固结疏浚泥的装置。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种软弱土变压力抽真空加固装置，能够解决预压真空度不足、排水板淤堵、排水速率太低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种软弱土变压力抽真空加固装置，包括设置在淤泥内的抽真空排水机构，抽真空排水机构包括水平设置的排水管、竖直设置的第一塑料排水板以及真空泵，第一塑料排水板由位于中间的芯板以及包覆在芯板外侧的滤膜形成的一个上下开口的腔体，真空泵通过排水管与若干腔体形状的第一塑料排水板的上端连通，芯板在高度上分布有若干个真空度监测反射器。
真空度监测反射器和真空泵均通过信号与控制器相连，控制器为单片机。
排水管远离真空泵的一端封闭，靠近真空泵的一端开口且通过管道与真空泵相连。
进一步的，排水管与第一塑料排水板之间从上到下设置有连接管和转接头，排水管与连接管螺纹连接，连接管与转接头螺纹连接，转接头下端与第一塑料排水板上端插接。
进一步的，还包括设置在相邻的第一塑料排水板之间且连通两者的第二塑料排水板。
进一步的，排水管朝下的管身和转接头的上端均设置有螺纹槽，连接管的上端和下端均设置有外螺纹，连接管的上端与排水管朝下的管身处的螺纹槽连接，连接管的下端与转接头的上端的螺纹槽螺纹连接。
进一步的，转接头为中空且两端开口的壳体。
进一步的，转接头下端为中空的长方体，且长方体的尺寸大于第一塑料排水板的横截面，即第一塑料排水板的上端插入转接头内，第一塑料排水板与转接头之间设置有防滑密封膜，增加了密封性能。
本发明还提供了一种软弱土变压力抽真空加固装置的使用方法：
将竖向第一塑料排水板、第二塑料排水板、转接头、连接管、真空度监测反射器、排水管、真空泵安装完成后，吹填淤泥；第一塑料排水板每隔20m安装在传统塑料排水板之间。传统塑料排水板即为内部不安装真空度监测反射器的塑料排水板。
启动真空泵，将真空度稳定在90KPa左右；
第一塑料排水板的芯板上每隔5m设置有一个真空度监测反射器，从上到下依次将真空度监测反射器编号①、②、③、④......，记录抽真空稳定后的真空度监测反射器的初始值为P1、P2、P3、P4.........，间隔一段时间后显示值为P1’、P2’、P3’、P4’.........，若P1’/P1≥2，则真空泵自动切换状态在30～35KPa之间循环作业；若P2’/P2≥2，则真空泵自动切换状态在30～40KPa之间循环作业；若P3’/P3≥2，则真空泵自动切换状态在30～45KPa之间循环作业；若P4’/P4≥2，则真空泵自动切换状态在30～50KPa之间循环作业；若比值均大于2，则真空泵自动切换状态在30～50KPa之间循环作业；直到回馈真空度达到编号初始对应的真空度；达到卸真空要求后，卸除荷载，完成施工。
真空度监测反射器和真空泵分别与控制器通过信号连接，真空度监测反射器将信号传输给控制器，控制器指示真空泵工作。此信号传导为现有技术，本领域技术人员均知晓和明白。
真空度监测反射器选用凯旋仪表源头厂家YN100系列。
真空泵选用河北博远真空设备有限公司的2BV5111型号。
控制器为单片机STC89C51。
相对于现有技术，本发明所述的软弱土变压力抽真空加固装置具有以下优势：
该装置解决了传统真空预压存在的真空度不足、塑料排水板淤堵、排水速率太低、成本太高等问题，各个排水部件之间通过螺纹相互拧接，弥补了传统真空预压砂垫层扩散真空度的不足；
在塑料排水板上每隔5m布设一个真空度监测反射器，如果真空度监测反射器回馈的真空度小于原始真空度，则说明塑料排水板有淤堵趋势，真空泵将自动调节在低强度条件下不间断循环作业，使塑料排水板内产生一定的空气冲击力，解决塑料排水板淤堵的问题；
真空泵在低强度条件下不间断循环作业，使土体受到扰动，改变了土粒排列的同时，也不同程度的扰动了土粒间的联结，破坏了淤泥的絮状结构，使孔隙内的封闭气体溢出，土的渗透性增大，结构水和自由水快速排出，大大降低其结构强度，而且孔隙水压力减小，有效应力增加，加速泥水分离；
此真空预压将塑料排水板与排水管直接连接，不需铺设砂垫层，在排水管上填充疏浚泥用作密封膜，节约成本；而且此装置施工工艺简单，耗电低，还可以缩短施工周期。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的软弱土变压力抽真空加固装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的连接管的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的转接头的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的排水管的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一塑料排水板；2-转接头；3-连接管；4-真空度监测反射器；5-第二塑料排水板；6-排水管；7-真空泵。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-4所示，一种软弱土变压力抽真空加固装置，包括设置在淤泥内的抽真空排水机构，抽真空排水机构包括水平设置的排水管6、竖直设置的第一塑料排水板1以及真空泵7，第一塑料排水板1由位于中间的芯板以及包覆在芯板外侧的滤膜形成的一个上下开口的腔体，真空泵7通过排水管6与若干腔体形状的第一塑料排水板1的上端连通，芯板在高度上分布有若干个真空度监测反射器4，真空度监测反射器4和真空泵7均通过信号与控制器相连，控制器为单片机。真空度监测反射器4将信号传输给控制器，控制器通过信号指示真空泵7进行工作的调整。
如图1，设置3个排水管6，每个排水管6连接3个第一塑料排水板1，每个第一塑料排水板1中每隔5m布设一个真空度监测反射器4。
上述还包括设置在相邻的第一塑料排水板1之间且连通两者的第二塑料排水板5。
上述排水管6与第一塑料排水板1之间从上到下设置有连接管3和转接头2，排水管6与连接管3螺纹连接，连接管3与转接头2螺纹连接，转接头2下端与第一塑料排水板1上端插接。
上述排水管6朝下的管身和转接头2的上端均设置有螺纹槽，连接管3的上端和下端均设置有外螺纹，连接管3的上端与排水管6朝下的管身处的螺纹槽连接，连接管3的下端与转接头2的上端的螺纹槽螺纹连接。
上述转接头2为中空且两端开口的壳体。
上述转接头2下端为中空的长方体，且长方体的尺寸大于第一塑料排水板1的横截面，即第一塑料排水板1的上端插入转接头2内，第一塑料排水板1与转接头2之间设置有防滑密封膜。
一种软弱土变压力抽真空加固装置的操作方法：
将竖向第一塑料排水板1、第二塑料排水板5、转接头2、连接管3、真空度监测反射器4、排水管6、真空泵7安装完成后，吹填淤泥；第一塑料排水板1每隔20m安装在传统塑料排水板之间。传统塑料排水板即为内部不安装真空度监测反射器4的塑料排水板。
启动真空泵7，将真空度稳定在90KPa左右；
第一塑料排水板1的芯板11上每隔5m设置有一个监测反射器4，从上到下依次将监测反射器4编号①、②、③、④......,记录抽真空稳定后的监测反射器4的初始值为P1、P2、P3、P4.........，间隔一段时间后显示值为P1’、P2’、P3’、P4’.........，若P1’/P1≥2，则真空泵7自动切换状态在30～35KPa之间循环作业；若P2’/P2≥2，则真空泵7自动切换状态在30～40KPa之间循环作业；若P3’/P3≥2，则真空泵7自动切换状态在30～45KPa之间循环作业；若P4’/P4≥2，则真空泵7自动切换状态在30～50KPa之间循环作业；若比值均大于2，则真空泵7自动切换状态在30～50KPa之间循环作业；直到回馈真空度达到编号初始对应的真空度；
达到卸真空要求后，卸除荷载，完成施工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：所述方法使用的装置包括设置在淤泥内的抽真空排水机构，抽真空排水机构包括水平设置的排水管(6)、竖直设置的第一塑料排水板(1)以及真空泵(7)，第一塑料排水板(1)由位于中间的芯板以及包覆在芯板外侧的滤膜形成的一个上下开口的腔体，真空泵(7)通过排水管(6)与若干腔体形状的第一塑料排水板(1)的上端连通，芯板在高度上分布有若干个真空度监测反射器(4)，
所述方法包括以下步骤：
步骤一：将软弱土变压力抽真空加固装置按照连接关系进行安装，安装完成后，吹填淤泥，启动真空泵(7)，将真空度稳定在90KPa左右；
步骤二：记录每个真空度监测反射器(4)的初始值为P，间隔一段时间后显示值为P’，若P’/P≥2，则真空泵(7)自动切换状态在30～50KPa之间循环作业，直到监测的真空度达到初始值P；达到卸真空要求后，卸除荷载，完成施工。
2.根据权利要求1所述的软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：真空度监测反射器(4)和真空泵(7)均通过信号与控制器相连，控制器为单片机。
3.根据权利要求1所述的软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：排水管(6)与第一塑料排水板(1)之间从上到下设置有连接管(3)和转接头(2)，排水管(6)与连接管(3)螺纹连接，连接管(3)与转接头(2)螺纹连接，转接头(2)下端与第一塑料排水板(1)上端插接。
4.根据权利要求1所述的软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：还包括设置在相邻的第一塑料排水板(1)之间且连通两者的第二塑料排水板(5)。
5.根据权利要求3所述的软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：排水管(6)朝下的管身和转接头(2)的上端均设置有螺纹槽，连接管(3)的上端和下端均设置有外螺纹，连接管(3)的上端与排水管(6)朝下的管身处的螺纹槽连接，连接管(3)的下端与转接头(2)的上端的螺纹槽螺纹连接。
6.根据权利要求3所述的软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：转接头(2)为中空且两端开口的壳体。
7.根据权利要求6所述的软弱土变压力抽真空加固方法，其特征在于：转接头(2)下端为中空的长方体，且长方体的尺寸大于第一塑料排水板(1)的横截面，即第一塑料排水板(1)的上端插入转接头(2)内，第一塑料排水板(1)与转接头(2)之间设置有防滑密封膜。
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