CN112523197A - 一种软基侧向加载结构及加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软土地基处理技术领域，具体地指一种软基侧向加载结构及加载方法。包括多块沿竖向插打于软黏土层内的排水板和位于软黏土层上的堆载层；所述多块排水板呈排状间隔布置，其特征在于：还包括穿过堆载层插打于软黏土层内的钢管；所述钢管外侧设置有可充气膨胀气囊，钢管管体上开设有连通气囊的气孔；所述钢管伸出堆载层的上端连通有向气囊充气的注气结构。本发明的加载结构极为简单，气囊的布置安全方便，施工工程量小，能够显著提高加载固结的效率，缩短建造工期，具有极大的推广价值。

Description

一种软基侧向加载结构及加载方法

技术领域

本发明涉及软土地基处理技术领域，具体地指一种软基侧向加载结构及加载方法。

背景技术

在我国，针对大范围软黏土，广泛采用排水固结法进行软基处理；堆载预压工艺简单，但施工工序慢，需要耗费大量堆载土，施工材料组织难度大，还存在控制难度大、静载期长的弊端。真空预压法加载路径不会引起土体剪切破坏且静载期较短，但是真空度限制了荷载大小，真空度衰减使得处理深度受限；真空联合堆载预压较好结合两种方法的优点，但是仍然面临着施工材料耗费大，控制难度高的特点。

堆载预压、真空预压、真空联合堆载预压法对软黏土进行排水固结，使得地基承载力提高，对于工后沉降有较高要求的工程，仍需采用其他地基处理工艺以形成复合地基。迫切需要提出一种可形成复合地基的软基排水固结法施工工艺。

有专利号为“CN108867618A”的名为“一种堆载预压下带气囊的排水板装置”的中国发明发明专利，该专利保护的预压装置包括排水板和气囊，气囊夹持于两块相邻排水板之间，通过向气囊鼓气，推动排水板向两侧挤压能够起到对软土地基进行预压加固的目的。但是这种装置结构及施工方法存在极大的困难，首先排水板之间设置气囊，排水板的插打施工就存在问题，容易损伤气囊；其次，气囊气孔位于土层内，充气较为困难，效率较低。该方案施工效率较低，施工难度较大，预压效果较差。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种软基侧向加载结构及加载方法。

本发明的技术方案为：一种软基侧向加载结构，包括多块沿竖向插打于软黏土层内的排水板和位于软黏土层上的堆载层；所述多块排水板呈排状间隔布置，其特征在于：还包括穿过堆载层插打于软黏土层内的钢管；所述钢管外侧设置有可充气膨胀气囊，钢管管体上开设有连通气囊的气孔；所述钢管伸出堆载层的上端连通有向气囊充气的注气结构。

进一步的所述钢管伸入软黏土层的部分包括多个依次连接单元管体；所述单元管体的上下两端设置有止气带；所述止气带为卡接在单元管体内部的板状结构；所述每个单元管体的外侧设置有一对应气囊；所述气囊与单元管体上的气孔连通。

进一步的所述注气结构包括放置于堆载层上的空气压缩机；所述空气压缩机上连接有多根分别与气囊一一对应的风压支管；所述风压支管伸入钢管内部并穿过止气带与气囊对应的单元管体连通。

进一步的所述空气压缩机上设置有风压总管；所述风压支管与风压总管连通，风压总管上设置有压力转换阀；所述风压支管上设置有注气阀。

进一步的所述堆载层包括铺设在软黏土层上的砂垫层和铺设在砂垫层上的硬化层。

进一步的所述钢管位于硬化层内的管体外侧设置有一圈沿径向凸出的环向钢板。

一种软基侧向加载结构加载方法，其特征在于：软黏土层整平后，在软黏土层上施工砂垫层，并成排插打排水板至软黏土层内，在砂垫层内布置排水结构，将套设有气囊的钢管插打于软黏土层内，在砂垫层上施工硬化层，通过空气压缩机向风压支管注气，通过气囊对软黏土层进行侧向加载，软黏土层排水固结达到设计固结度后，拔出钢管和气囊，完成施工。

本发明的优点有：1、本发明将气囊安装在钢管上，钢管插打进入到软黏土层极为方便，且钢管能够避免插打过程中对气囊的损坏，通过钢管内部通道向气囊注气，注气不受软黏土层的影响，更加方便和高效；

2、本发明将插入到软黏土层的钢管分为多个单元管体，每个单元管体对应一个气囊，这样的设置结构，可以方便对不同的气囊进行不同的压力控制，更能够适应软黏土层不同的加载需求，适应性更好；

3、本发明的设置有多个风压支管，每个风压支管对应一个气囊，加载控制方法更加简单、高效；

4、本发明在空气压缩机上设置风压总管，通过风压总管上的压力转换阀和风压支管上的注气阀对整个注气管路进行控制，极大程度方便了整个加载施工过程；

5、本发明的堆载层包括砂垫层和硬化层，砂垫层和硬化层不仅仅起到对软黏土层加载产生堆载的作用，还能够作为整个加载施工的承载基础，此外，砂垫层为软黏土的排水通道；

6、本发明在钢管位于硬化层内的管体外侧设置环向钢板，环向钢板起到钢管的作用，并可以防止因钢管与硬化层之间缝隙导致加载压力不足或漏气出现的问题发生；

7、本发明的加载施工方法极为简单，能够显著缩短建造工期，具有极高的加载固结效率。

本发明的加载结构极为简单，气囊的布置安全方便，施工工程量小，能够显著提高加载固结的效率，缩短建造工期，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的软基侧向加载结构示意图；

图2：本发明的钢管结构示意图；

其中：1—钢管；2—气囊；3—风压支管；4—注气阀；5—压力转换阀；6—空气压缩机；7—数据监控系统；8—风压总管；11—硬化层；12—砂垫层；13—排水板；14—软黏土层；15—砂性土层；21—环向钢板；22—止气带；23—气孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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”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”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，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～2，一种软基侧向加载结构，本实施例的加载结构主要是对软黏土层14进行侧向加载，软黏土层14处于下方的砂性土层15上，本实施例在软黏土层14中插入竖向布置的钢管1，钢管1中空，且钢管1的外侧设置有气囊2，通过向气囊2注气使气囊2膨胀挤压软黏土层，产生侧向加载的作用力。本实施例将钢管1伸入软黏土层14的部分分为多个依次连接单元管体，本实施例包括不少于三个的单元管体，单元管体的上下两端设置有止气带22，止气带22为卡接在单元管体内部的板状结构，每个单元管体的外侧设置有一对应气囊2，气囊2与单元管体上的气孔23连通，本实施例的气孔23位开设于钢管1管体上的长方形通孔。即，每个单元管体对应一组气囊2，每组气囊2可以通过单元管体单独控制，这样的设置结构可以针对不同的程度的加载需求选择不同的加载作用力，侧向加载的更加稳定均匀。

本实施例的钢管1穿过堆载层插打于软黏土层14内，钢管1伸出堆载层的上端连通有向气囊2充气的注气结构。如图1所示，注气结构包括放置于堆载层上的空气压缩机6，空气压缩机6上设置有风压总管8，风压总管8的出口端上连接有多根分别与气囊2一一对应的风压支管3，风压支管3伸入钢管1内部并穿过止气带22与气囊2对应的单元管体连通。风压总管8上设置有压力转换阀5，风压支管3上设置有注气阀4，通过压力转换阀5和注气阀4可控制气囊2的膨胀，方便调节侧向加载作用力。

本实施例的堆载层不同于常规技术方案的堆土堆载模式，本实施例的堆载层包括铺设在软黏土层14上的砂垫层12和铺设在砂垫层12上的硬化层11，砂垫层12和硬化层13不仅仅能够起到堆载的作用，还能够作为侧向加载施工的平台。

本实施例在钢管1位于硬化层11内的管体外侧设置有一圈沿径向凸出的环向钢板21，环向钢板21卡合在硬化层13内，环向钢板21起到固定钢管1，并防止因钢管1与硬化层13之间缝隙导致加载压力不足或漏气的问题。

另外，软黏土层14内插打有多块排水板13，排水板13应插入软黏土层11下透水性较好的砂性土层15内不小于50cm，且露出砂垫层12不小于25cm，多块排水板13成排间隔布置，钢管1位于两块相邻排水板13之间。

如图1所示，风压支管3上还设置有压力表，压力表与注风结构中的数据监控系统7连接，通过数据监控系统7查看整个软黏土层14的侧向加载情况，并及时进行调节。数据监控系统7连接压力表采集气囊2压力数据，连接压力转换阀5，进行注气压力调整，连接排水结构中的孔压传感器，采集孔隙水压力变化数据。

侧向加载过程中，软黏土层14中的地下水会挤压而出，因此需要设置排水结构，本实施例的排水结构包括排水滤管，排水滤管采用φ200UPVC管，外包无纺土工布，埋置在砂垫层12底部，并深入φ800预制混凝土管集水井中，间隔50m布置一口集水井，侧向加载期间，地下渗水排到集水井后，再经由井内的潜水泵排出。

实际施工时，软黏土层14整平后，在软黏土层14上施工砂垫层12，并成排插打排水板13至软黏土层14内，在砂垫层12内布置排水结构，将套设有气囊2的钢管1插打于软黏土层14内，在砂垫层12上施工硬化层11，通过空气压缩机6向风压支管3注气，通过气囊2对软黏土层14进行侧向加载，软黏土层14排水固结达到设计固结度后，拔出钢管1和气囊2，向留下的孔内灌入工程材料形成桩体，完成施工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种软基侧向加载结构，包括多块沿竖向插打于软黏土层(14)内的排水板(13)和位于软黏土层(14)上的堆载层；所述多块排水板(13)呈排状间隔布置，其特征在于：还包括穿过堆载层插打于软黏土层(14)内的钢管(1)；所述钢管(1)外侧设置有可充气膨胀气囊(2)，钢管(1)管体上开设有连通气囊(2)的气孔(23)；所述钢管(1)伸出堆载层的上端连通有向气囊(2)充气的注气结构。

2.如权利要求1所述的一种软基侧向加载结构，其特征在于：所述钢管(1)伸入软黏土层(14)的部分包括多个依次连接单元管体；所述单元管体的上下两端设置有止气带(22)；所述止气带(22)为卡接在单元管体内部的板状结构；所述每个单元管体的外侧设置有一对应气囊(2)；所述气囊(2)与单元管体上的气孔(23)连通。

3.如权利要求1或2所述的一种软基侧向加载结构，其特征在于：所述注气结构包括放置于堆载层上的空气压缩机(6)；所述空气压缩机(6)上连接有多根分别与气囊(2)一一对应的风压支管(3)；所述风压支管(3)伸入钢管(1)内部并穿过止气带(22)与气囊(2)对应的单元管体连通。

4.如权利要求3所述的一种软基侧向加载结构，其特征在于：所述空气压缩机(6)上设置有风压总管(8)；所述风压支管(3)与风压总管(8)连通，风压总管(8)上设置有压力转换阀(5)；所述风压支管(3)上设置有注气阀(4)。

5.如权利要求1所述的一种软基侧向加载结构，其特征在于：所述堆载层包括铺设在软黏土层(14)上的砂垫层(12)和铺设在砂垫层(12)上的硬化层(11)。

6.如权利要求5所述的一种软基侧向加载结构，其特征在于：所述钢管(1)位于硬化层(11)内的管体外侧设置有一圈沿径向凸出的环向钢板(21)。

7.一种如权利要求1所述的软基侧向加载结构加载方法，其特征在于：软黏土层(14)整平后，在软黏土层(14)上施工砂垫层(12)，并成排插打排水板(13)至软黏土层(14)内，在砂垫层(12)内布置排水结构，将套设有气囊(2)的钢管(1)插打于软黏土层(14)内，在砂垫层(12)上施工硬化层(11)，通过空气压缩机(6)向风压支管(3)注气，通过气囊(2)对软黏土层(14)进行侧向加载，软黏土层(14)排水固结达到设计固结度后，拔出钢管(1)和气囊(2)，完成施工。

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