CN110939121A - 一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，本发明方法设计合理，充分发挥热水管的加热功能和排水板的排水功能，利用热水管升高了塑料排水板周围涂抹区土体的温度，加快固结排水速率，缩短固结时间。同时可以减小土的先期固结压力，增大地基处理期间的沉降量。

Description

一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法
技术领域
本发明属于软土工程地基处理领域，具体来说涉及一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法。
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特性有了较深入的研究。对于正常固结土，加热后产生收缩的体积应变且不可逆。土体渗透系数随着温度的升高而显著增大，从而加快了固结速率。泰国学者Abuel-Naga对曼谷软黏土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。
理论模型和试验都证明加热固结处理软土是一项非常具有前景的地基处理技术，为促进该方法的现场应用，本发明提供一种热水管和塑料排水板结合的排水固结施工方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，按照下列步骤进行：
步骤一、场地整平，铺设中粗砂垫层，将塑料排水板从套管顶部穿入套管内，从套管底部引出，外露一部分，将套管打入地基内，拔出套管后使塑料排水板留在地基土体内，剪断塑料排水板使其外露地面一部分，将塑料排水板板头埋入砂垫层内；
步骤二、重复上述步骤，使若干塑料排水板按照正方形或等边三角形的形状矩阵布设；
步骤三、向土体内打入热水管，使若干热水管同样呈矩阵布设，热水管与塑料排水板具有如下二种形式之一的位置关系：
(1)热水管位于塑料排水板的相邻处；
(2)热水管位于由四块塑料排水板围成的正方形(或由三块塑料排水板围成的等边三角形)的中心点处；
施工步骤如下：
a.将热水管一端挂在套管顶部，然后沿套管自由垂落，并绕过套管的管靴；
b.为保护热水管在插入过程中不被损坏，在管靴端部加上硬质塑料保护套通过插板机械将套管按一定速率插入到指定深度，在套管插入的过程中，保持另一侧热水管不断续入，防止卡住撕断热水管；
c.当套管插入到指定深度后，剪断热水管，使其外露于砂垫层一部分长度；
d.将热水管端头从套管顶部解开，然后将新的剩余热水管的一端再次挂在套管顶部，拔出套管，使热水管留在土体内；
e.剪断热水管，使其外露于砂垫层一部分长度；
f.移动到下一点，重复以上步骤；
步骤四、打设完热水管后，利用手压泵连接热水管一端，另一端密封，加压检查整根热水管是否漏水，如果发现漏水，则重新打设；
步骤五、用三通接头将热水管与主循环热水管连接，将主循环热水管与热水池相连接；
步骤六、在地基内靠近热水管的位置埋设温度传感器，并与温控器相连接；
步骤七、开启循环泵，热水通过主循环热水管流经地基内各热水管，实现对地基的加热；
步骤八、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。
在上述技术方案中，所述相邻热水管之间间距为0.7-2.0米。
在上述技术方案中，所述热水管可选用塑料管，材料可为耐热聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯或者其三者的混合料。
在上述技术方案中，所述热水管的尺寸优选为外径20mm，壁厚1.0mm。
在上述技术方案中，在步骤一中，所述中粗砂垫层的渗透系数大于10-3m/s。
在上述技术方案中，在步骤三b中，所述硬质塑料保护套的内弯直径应大于三倍塑料排水板热水管的直径。
在上述技术方案中，在步骤三c中，所述塑料排水板外露长度约为0.5米。
在上述技术方案中，在步骤三e中，所述热水管外露长度约为0.5米。
在上述技术方案中，在步骤七中，在进行加热地基的过程中，保持步骤六中所述温控器开启，当温度传感器温度低于60摄氏度时，自动开启循环泵循环热水。
在上述技术方案中，在步骤八中，在进行所述预压过程中，监测地基沉降、孔隙水压力消散、及土体温度变化的数据，推算固结度达到90％以上时，进行卸载。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法设计合理，充分发挥热水管的加热功能和塑料排水板的排水功能，利用热水管升高塑料排水板周围涂抹区土体的温度，加快固结排水速率，缩短固结时间。同时升温可以减小土的先期固结压力，增大地基处理期间的沉降量。
附图说明
图1为本发明中热水管位于塑料排水板相邻处的位置示意图。
图2为本发明中热水管位于由四块塑料排水板围成的正方形中心点处的位置示意图。
图3为塑料排水板从套管中穿过的位置示意图。
图4为热水管在插入过程中与套管、硬质塑料保护套的位置关系示意图。
图5为向土体内打入热水管的流程示意图(一)。
图6为向土体内打入热水管的流程示意图(二)。
图7为向土体内打入热水管的流程示意图(三)。
图8为向土体内打入热水管的流程示意图(四)。
图9为向土体内打入热水管的流程示意图(五)。
图10为热水池、主循环热水管与各热水管连接关系示意图。
图11为温度传感器、孔隙水压力计布设位置示意图。
其中：1为塑料排水板，2为热水管，3为套管，4为插板机械，5为硬质塑料保护套，6为热水池，7为循环泵，8为主循环热水管，9为中粗砂垫层，10为温度传感器，11为孔隙水压力计。
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
一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，按照下列步骤进行：
步骤一、场地整平，铺设中粗砂垫层，要求其渗透系数大于10-3m/s，将塑料排水板从套管顶部传入套管内，从套管底部引出，外露0.5m，如图3所示，利用振动锤等将套管打入地基内，拔出套管后塑料排水板将留在地基土体内，隔断塑料排水板使其外露地面长度为0.5m，将普通塑料排水板板头埋入砂垫层内。
步骤二、重复上述步骤，使若干塑料排水板按照正方形形状矩阵布设，相邻塑料排水板之间的间距为2.0m。
步骤三、向土体内打入热水管，使若干热水管同样呈矩阵布设，使热水管位于由四块塑料排水板围成的正方形的中心点处，如图1所示。
热水管选用塑料管，材料为耐热聚乙烯。热水管的外径为20mm，壁厚为1.0mm，热水管采用裸打方式进行施工，打设完成后在地基内形成U型，具体施工顺序如下：
(a)将热水管一端挂在套管顶部，然后沿套管自由垂落，并绕过套管的管靴，如图5所示。
(b)为保护热水管在插入过程中不被损坏，在管靴端部加上硬质塑料保护套，硬质保护套的内弯直径应大于三倍塑料排水板的直径，如图4所示；通过插板机械将套管按一定速率插入到指定深度，在套管插入的过程中，保持另一侧热水管不断续入，防止卡住撕断热水管，如图6所示。
(c)当套管插入到指定深度后，剪断热水管，使其外露砂垫层长度约为0.5米，如图7所示。
(d)将原先热水管端头从套管顶部解开，然后将新的剩余热水管的一端再次挂在套管顶部，拔出套管，使热水管留在土体内，如图8所示。
(e)割断热水管，使其外露砂垫层长度约为0.5米，如图9所示。
(g)移动到下一点，重复以上步骤，插板位置按照正方形布置，间距为1米；
步骤四、打设完热水管后，利用手压泵连接热水管一端，另一端密封，加压检查整根热水管是否漏水，如果发现漏水，则重新打设；
步骤五、用三通接头将热水管与主循环热水管连接，将主循环热水管与热水池相连接；
步骤六、在地基内靠近热水管的位置埋设温度传感器，并与温控器相连接；
步骤七、开启热水池内的水泵，热水通过主循环热水管流经各热水管，实现对地基的加热；
步骤八、结合堆载预压对地基进行预压排水固结。
在进行加热地基的过程中，开启温控器，当温度传感器温度低于60摄氏度时，自动开启循环泵循环热水。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。
实施例2
一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，按照下列步骤进行：
步骤一、场地整平，铺设中粗砂垫层，要求其渗透系数大于10-3m/s，将塑料排水板从套管顶部传入套管内，从套管底部引出，外露0.5m，如图3所示，利用振动锤等将套管打入地基内，拔出套管后塑料排水板将留在地基土体内，剪断塑料排水板使其外露地面长度为0.5m，将普通塑料排水板板头埋入砂垫层内。
步骤二、重复上述步骤，使若干塑料排水板按照正方形形状矩阵布设，相邻塑料排水板之间的间距为2.0m。
步骤三、向土体内打入热水管，使若干热水管同样呈矩阵布设，使热水管位于塑料排水板的相邻处，如图2所示。
热水管选用塑料管，材料为耐热聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯的混合料。热水管的外径为20mm，壁厚为1.0mm，热水管采用裸打方式进行施工，打设完成后在地基内形成U型，具体施工顺序如下：
(a)将热水管一端挂在套管顶部，然后沿套管自由垂落，并绕过套管的管靴，如图5所示。
(b)为保护热水管在插入过程中不被损坏，在管靴端部加上硬质塑料保护套，硬质保护套的内弯直径应大于三倍塑料排水板的直径，如图4所示；通过插板机械将套管按一定速率插入到指定深度，在套管插入的过程中，保持另一侧热水管不断续入，防止卡住撕断热水管，如图6所示。
(c)当套管插入到指定深度后，剪断热水管，使其外露砂垫层长度约为0.5米，如图7所示。
(d)将原先热水管端头从套管顶部解开，然后将新的剩余热水管的一端再次挂在套管顶部，拔出套管，使热水管留在土体内，如图8所示。
(e)割断热水管，使其外露砂垫层长度约为0.5米，如图9所示。
(g)移动到下一点，重复以上步骤，插板位置按照正方形布置，间距为2米；
步骤四、打设完热水管后，利用手压泵连接热水管一端，另一端密封，加压检查整根热水管是否漏水，如果发现漏水，则重新打设；
步骤五、用三通接头将热水管与主循环热水管连接，将主循环热水管与热水池相连接；
步骤六、在地基内靠近热水管的位置埋设温度传感器，并与温控器相连接；
步骤七、开启热水池内的水泵，热水通过主循环热水管流经各热水管，实现对地基的加热；
步骤八、结合真空预压对地基进行预压排水固结。
在进行加热地基的过程中，开启温控器，当温度传感器温度低于60℃时，自动开启循环泵循环热水。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)

1.一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，按照下列步骤进行：
步骤一、场地整平，铺设中粗砂垫层，将塑料排水板从套管顶部穿入套管内，从套管底部引出，外露一部分，将套管打入地基内，拔出套管后使塑料排水板留在地基土体内，剪断塑料排水板使其外露地面一部分，将塑料排水板板头埋入砂垫层内；
步骤二、重复上述步骤，使若干塑料排水板按照正方形或等边三角形的形状矩阵布设；
步骤三、向土体内打入热水管，使若干热水管同样呈矩阵布设，热水管与塑料排水板具有如下二种形式之一的位置关系：
(1)热水管位于塑料排水板的相邻处；
(2)热水管位于由四块塑料排水板围成的正方形的中心点处，或由三块塑料排水板围成的等边三角形的中心点处；
施工步骤如下：
a.将热水管一端挂在套管顶部，然后沿套管自由垂落，并绕过套管的管靴；
b.为保护热水管在插入过程中不被损坏，在管靴端部加上硬质塑料保护套通过插板机械将套管按一定速率插入到指定深度，在套管插入的过程中，保持另一侧热水管不断续入，防止卡住撕断热水管；
c.当套管插入到指定深度后，剪断热水管，使其外露于砂垫层一部分长度；
d.将热水管端头从套管顶部解开，然后将新的剩余热水管的一端再次挂在套管顶部，拔出套管，使热水管留在土体内；
e.剪断热水管，使其外露于砂垫层一部分长度；
f.移动到下一点，重复以上步骤；
步骤四、打设完热水管后，利用手压泵连接热水管一端，另一端密封，加压检查整根热水管是否漏水，如果发现漏水，则重新打设；
步骤五、用三通接头将热水管与主循环热水管连接，将主循环热水管与热水池相连接；
步骤六、在地基内靠近热水管的位置埋设温度传感器，并与温控器相连接；
步骤七、开启循环泵，热水通过主循环热水管流经地基内各热水管，实现对地基的加热；
步骤八、结合堆载预压、或者真空预压、或者真空联合堆载预压的方法对地基进行预压排水固结。
2.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：所述相邻热水管之间间距为0.7-2.0米。
3.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：所述热水管为塑料管，材料为耐热聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯或者其三者的混合料。
4.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：所述热水管的外径为20mm，壁厚为1.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：在步骤一中，所述中粗砂垫层的渗透系数大于10-3m/s。
6.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：在步骤三b中，所述硬质塑料保护套的内弯直径大于三倍塑料排水板热水管的直径。
7.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：在步骤三c中，所述塑料排水板外露长度为0.4-0.6米。
8.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：在步骤三e中，所述热水管外露长度为0.4-0.6米。
9.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：在步骤七中，在进行加热地基的过程中，保持步骤六中所述温控器开启，当温度传感器温度低于60摄氏度时，自动开启循环泵循环热水。
10.根据权利要求1所述的一种热水管和塑料排水板相结合的排水固结施工方法，其特征在于：在步骤八中，在进行所述预压过程中，监测地基沉降、孔隙水压力消散、及土体温度变化的数据，推算固结度达到90％以上时，进行卸载。
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