CN109914383A - 一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，包括中空圆管芯板和滤膜，滤膜包裹于中空圆管芯板的外部，中空圆管芯板外表面等间距设置的纵向楞骨，该结构的有益效果在于：中空圆管芯板内可循环热水提高塑料排水板周围土体的温度，增大土体的渗透系数，加速土体固结；相对于采用电热丝加热的排水板，本结构的中空圆管芯板为一体成型，管内通热水，不用布置电热丝，施工效率更高，节约能源，运行更加安全。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板。
背景技术
在软土工程地基处理领域，通过打设塑料排水板加速土体固结成为一种大面积深厚软土处理的首选工艺。尤其对于吹填后的淤泥，含水量超过100％，基本没有强度，通过打设塑料排水板缩短排水路径，然后真空预压相结合，能够在3～4个月内使淤泥完成固结，最大沉降量可以达到3m以上。塑料排水板结合真空预压在天津、黄骅港、连云港、深圳等地的围海造陆吹填土加固中得到了广泛应用。对于固结过程已有全面的研究，主要有太沙基一维固结理论、比奥固结理论，主要认为在预压荷载产生的超孔隙水压力，孔隙水在压差作用下通过塑料排水板排出，土体的孔隙比减小，强度得到提高。但塑料排水板在打设进土体的过程中，会在塑料排水板周围的土体由于扰动，土体的原有的结构遭到破坏，渗透系数变小，该区域称为“涂抹区”，其直径约为塑料排水板的3倍左右，涂抹区的存在阻碍了土体内孔隙水的排出，造成固结速率减小。如何减小涂抹区的影响成为加快固结的关键。
近年来，对于加热条件下土体的行为特征有了深入的研究，并形成了较成熟的本构关系模型。研究发现，超固结比OCR对于土体加热后的行为有着显著的影响，正常固结土和超固结土的行为有着明显的不同。对于正常固结土，加热后产生收缩的体积应变且不可逆，并且该收缩体积应变随着塑性指数的增大而增大。土体渗透系数随着温度的升高而显著增大，90℃的渗透系数大约为25℃的渗透系数的3倍，升高温度能够加快了固结速率。
正常固结土在加热条件下的行为和本构模型理论研究表明加热应用于加速土体固结非常具有前景。泰国学者Abuel-Naga对曼谷软黏土(淤泥)进行了一系列室内大型固结仪试验和小型现场足尺试验，通过用加热型塑料排水板与普通塑料排水板进行对比，验证了加热塑料排水板可以加快软土固结，并能增大最终沉降量。
Abuel-Naga学者采用在塑料排水板的芯板上缠绕电热丝的方式制作可加热的塑料排水板，电热丝加热排水板在对于现场施工要求较高，现场施工容易造成电热丝断裂造成断路，同时现场较多的电路连接容易造成漏电事故。因此需要发明一种适用于现场大规模应用的可加热塑料排水板。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，该塑料排水板应用于软土地基加固，中空圆管芯板内循环热水能够加热塑料排水板周边的土体，增大土体的渗透系数，加速土体固结。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，包括中空圆管芯板和滤膜，所述中空圆管芯板用于循环热水，中空圆管芯板外表面等间距设置纵向楞骨，滤膜包裹在中空圆管芯板外。
在上述技术方案中，所述中空圆管芯板采用聚乙烯、聚丙烯或耐热聚乙烯整体挤塑而成，所述内管的内径为28-32mm，管壁壁厚为1.3-1.7mm。
在上述技术方案中，所述中空圆管芯板的环刚度为>6kN/m2。
在上述技术方案中，所述中空圆管芯板的抗弯折性能须在10倍弯曲直径下热煨弯时不弯折。
在上述技术方案中，所述中空圆管芯板的舌型撕裂强度为>20N。
在上述技术方案中，所述纵向楞骨宽度0.8-1.2mm，高度1.8-2.2mm，间距1.8-2.2mm。
在上述技术方案中，所述滤膜采用非织造土工织物。
在上述技术方案中，所述滤膜的单位面积质量为>90g/m2。
在上述技术方案中，所述滤膜的厚度为>0.3mm。
在上述技术方案中，所述滤膜在延伸率为10％时的纵向干态抗拉强度在为>30N/cm。
在上述技术方案中，所述滤膜在水中浸泡24h后、延伸率为15％时的纵向湿态抗拉强度为>25N/cm。
在上述技术方案中，所述滤膜在水中浸泡24h后的渗透系数K20为>5.0*10-3cm/s。
在上述技术方案中，所述滤膜的等效孔径O95为<0.075mm。
在上述技术方案中，所述排水板整体的抗拉强度为>1.6kN。
在上述技术方案中，所述排水板整体的延伸率为>4％。
在上述技术方案中，所述排水板整体在侧压力为350kPa的条件下的纵向通水量为>40cm3/s。
一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板的使用方法，通过插板机械的套管将实施例1中所述排水板按一定速率插入到指定深度，插入过程中使排水板两端的开口保留在地面之上，后拔出套管将排水板保留在土体内，通过一个端口向排水板注入循环热水，热水温度保持在80摄氏度以上，通过循环热水向周边土体进行加热，增大土体的渗透系数，加速土体固结。
本发明的优点和有益效果为：
一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，包括中空圆管芯板和滤膜，滤膜包裹于中空圆管芯板的外部，中空圆管芯板外表面等间距设置的纵向楞骨，该结构的有益效果在于：
1、中空圆管芯板内可循环热水提高塑料排水板周围土体的温度，增大土体的渗透系数，加速土体固结；
2、相对于采用电热丝加热的排水板，本结构的中空圆管芯板为一体成型，管内通热水，不用布置电热丝，施工效率更高，节约能源，运行更加安全。
附图说明
图1为本发明的截面结构示意图。
图2为本发明的侧视结构示意图。
其中：1为中空圆管芯板，1-1为纵向楞骨，2为滤膜。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1和图2所示，一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，包括中空圆管芯板1和滤膜2，所述中空圆管芯板内可循环热水，在中空圆管芯板1的外表面等间距设置纵向楞骨1-1，滤膜2包裹在中空圆管芯板1外围。
作为优选，所述中空圆管芯板采用采用聚乙烯、聚丙烯或耐热聚乙烯整体挤塑而成，所述内管的内径约30mm，管壁壁厚约1.5mm。
作为优选，所述纵向楞骨宽度为1mm，高度为2mm，间距为2mm。
作为优选，所述滤膜采用非织造土工织物，即用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材。
实施例2
如实施例1中所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，该中空圆管芯板、滤膜及复合体(中空圆管芯板塑料排水板整体)的相关性能指标如下表1所示。
表1一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板的性能指标
实施例3
一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板在软土地基加固中的应用，如下所述：
步骤一、场地整平，铺设40cm～50cm厚中粗砂垫层，要求其渗透系数大于10-3m/s。
步骤二、将中空芯板的塑料排水板一端挂在插板套管顶部，然后沿插板套管自由垂落，并绕过套管底部的管靴。
步骤三、为保护中空芯板的塑料排水板在插入过程中不被损坏，中空圆管芯板塑料排水板外加上硬质塑料保护套，硬质保护套的内弯直径应大于五倍塑料排水板的直径。
步骤四、通过机械将插板套管按一定速率插入到指定深度，在插板套管插入的过程中，保持另一侧中空圆管芯板塑料排水板不断续入，防止卡住撕断中空圆管芯板塑料排水板。
步骤五、当插板套管插入到指定深度后，剪断中空圆管芯板塑料排水板，使其外漏砂垫层长度约为0.5米。
步骤六、将原先中空圆管芯板塑料排水板端头从插板套管顶部解开，然后将新的剩余中空圆管芯板塑料排水板的一端再次挂在插板套管顶部。从土体中缓慢拔出插板套管，使已经插入土体内的中空圆管芯板塑料排水板留在土体内，
步骤七、移动到下一点，重复以上步骤，插板位置按照正方形或者等边三角形布置，间距为0.7-2.0米；
步骤八、打设完中空圆管芯板塑料排水板后，利用手压泵连接中空圆管芯板塑料排水板一端，另一端密封，检查整根中空圆管芯板塑料排水板管内的密闭性，如果发现漏水，重新打设中空圆管芯板塑料排水板；
步骤九、用塑料接头将中空圆管芯板塑料排水板与循环热水管道连接，热水管道与热水池相连接；
步骤十、在地基内靠近中空圆管芯板塑料排水板的位置埋设温度传感器，并与温控器相连接；
步骤十一、开启热水池内的循环泵，利用主管道和中空圆管芯板塑料排水板对地基进行加热，可以结合堆载预压、或者真空预压、或者真空联合堆载预压等方法对地基进行预压排水固结。
步骤十二、开启温控器，当温度传感器温度低于60摄氏度时，开启循环泵对中空圆管芯板塑料排水板循环热水。
步骤十三、在预压过程中，监测地基沉降、孔隙水压力消散、及土体温度变化等，推算固结度达到90％以上时，进行卸载。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：包括中空圆管芯板和滤膜，所述中空圆管芯板用于循环热水，中空圆管芯板外表面等间距设置纵向楞骨，滤膜包裹在中空圆管芯板外。
2.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述中空圆管芯板采用耐热聚乙烯整体挤塑而成，所述内管的内径为28-32mm，管壁壁厚为1.3-1.7mm。
3.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述中空圆管芯板的环刚度为>6kN/m2，抗弯折性能须达到20倍弯曲直径不弯折，舌型撕裂强度为>20N。
4.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述纵向楞骨宽度0.8-1.2mm，高度1.8-2.2mm，间距1.8-2.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述滤膜采用非织造土工织物，单位面积质量为>90g/m2，厚度为>0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述滤膜在延伸率为10％时的纵向干态抗拉强度在为>30N/cm。
7.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述滤膜在水中浸泡24h后、延伸率为15％时的纵向湿态抗拉强度为>25N/cm。
8.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述滤膜在水中浸泡24h后的粘合缝抗拉强度为>20N/cm，渗透系数K20为>5.0*10-3cm/s。
9.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述滤膜的等效孔径O95为<0.075mm。
10.根据权利要求1所述的一种可循环热水的中空圆管芯板塑料排水板，其特征在于：所述排水板整体的抗拉强度为>1.6kN，延伸率为>4％，在侧压力为350kPa的条件下的纵向通水量为>40cm3/s。
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