CN113502803B - 一种滨海大面积软基加固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基施工技术领域，尤其涉及一种滨海大面积软基加固结构及其施工方法。该加固结构包括排水装置，具有若干个且分别设置于沙井内，用于将沙井内及周围的水向外导出；堆载装置，设置于软基上，用于对软基提供载荷，并通过改变软基所承受的压力大小，使软基逐渐压实。软土基地在排水过程中，其内的水分会逐渐向外排出，土壤间隙会逐渐被压缩，当一次性的施加足够的载荷，虽然是能实现软基加固，但会使得土壤间隙压实不充分，进而导致软基的加固质量相对较弱；为此本发明采用了具有能够改变软基所承受的压力大小的堆载装置来提供载荷，通过逐渐增大对软基的外力，从而使其被逐渐压实。

Description

一种滨海大面积软基加固结构及其施工方法

技术领域

本发明属于地基施工技术领域，尤其涉及一种滨海大面积软基加固结构及其施工方法。

背景技术

软土地基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。且软土地基的承载力很低或者在经过扰动后承载力变得非常低，无法满足施工要求。所以需要对软土地基进行加固，从而形成能够对建筑进行承载的基础。

随着沿海地区的开发发展，在沿海一带围海造地工程相应增多，目前在沿海地区的软基地处理方法中，较为常见的是排水固结法，如公开号CN107326891B的中国发明专利，在软土层施打砂井或者塑料排水板，随后在软土表面铺设砂垫层，在砂垫层上方施加荷载，最后再进行软土地基的排水固结工作，然而该方法施工时间长，排水效率低，无法满足实际需要。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种滨海大面积软基加固结构及其施工方法，能够提高对软土基地的加固效率，以满足施工需求。

本发明的目的是这样实现的：一种滨海大面积软基加固结构，软基上有横向纵向等距分布的若干个沙井，其特征在于：所述加固结构包括排水装置，具有若干个且分别设置于所述沙井内，用于将沙井内及周围的水向外导出；堆载装置，设置于软基上，用于对软基提供载荷，并通过改变软基所承受的压力大小，使软基逐渐压实。

本发明进一步设置为：所述排水装置包括

排水管桩，所述排水管桩为中空结构，其下端具有呈锥状的插入端，上端具有将其顶部盖合的顶盖；所述排水管桩内设置有与其在同一中轴线上的内筒，所述内筒上端延伸至所述顶盖，下端延伸至所述插入端，所述排水管桩的外壁上开设有通向其内部的进水孔，所述内筒外壁上开设有通向其内部的导流孔；

水泵，其进水端通过管道连向所述内筒的内部下方，出水端通过管道连向软基外，用于将内筒内的水向外导出。

本发明进一步设置为：所述排水管桩上的进水孔具有四组且沿周向方向均匀分布，每组进水孔有多个且沿竖直方向等距分布；所述排水装置还包括防止所述进水孔堵塞的防堵组件，所述防堵组件包括环绕所述内筒设置的四块推板，四块所述推板聚合后截面呈圆环状，每块所述推板的外壁上均具有与每组进水孔数量一致的导通部，所述推板上的导通部与所述排水管桩上的进水孔一一对应；以及动力部件，用于驱动四块所述推板同时向排水管桩内壁靠近或远离，通过将导通部从进水孔内导入、导出，以将进水孔的内外端口连通；所述插入端的上端面铺设有一层细沙层，所述细沙层的上端面铺设有一层砂石层，所述推板的底部高于所述砂石层，所述导流孔位于所述细沙层内。

本发明进一步设置为：所述进水孔呈圆台状，其端口由外向内逐渐增大，所述导通部呈圆台状，其外壁与所述进水孔内壁相适配，在四块所述推板聚合时，所述进水孔的内端口与所述导通部具有一定间距；在四块所述推板向外移动一段距离后，所述推板上的导通部嵌入排水管桩上的进水孔内，且导通部的外壁抵紧于进水孔的内壁。

本发明进一步设置为：所述动力部件包括控制器、电机、第一齿轮、第二齿轮、传动齿条以及传动轴；所述控制器用于控制电机的运行状态，所述内筒的内腔中部有水平设置的支撑板，所述电机设置于所述支撑板的上端面上，所述电机的输出端穿过所述支撑板后与所述第一齿轮相连，所述第二齿轮定向转动的设置于所述支撑板的下端面上，且与所述第一齿轮相齿合，所述第二齿轮有四个，且周向均匀分布，所述传动齿条有四个且分别与所述第二齿轮相齿合，所述传动轴有四根且一端分别与各所述传动齿条固定连接，另一端穿过所述内筒后分别与各所述推板相连；启动电机，通过所述电机的正反转动，以带动所述传动齿条、传动轴向外或向内移动，并驱动各推板同时向外或向内移动。

本发明进一步设置为：所述内筒、支撑板以及插入端所围合成的腔体形成排水腔，所述排水管桩内壁与所述内筒外壁之间围合成的腔体形成蓄水腔；所述排水装置还包括第一真空抽气泵以及充气泵，所述第一真空抽气泵和充气泵均由所述控制器控制，所述第一真空抽气泵的进口通过管道连向所述蓄水腔的上方，用于将蓄水腔内的空气向外排出；所述充气泵的进口通过管道连向所述蓄水腔的上方，用于向蓄水腔内充气。

本发明进一步设置为：所述排水装置还包括排污泵，所述排污泵的进口通过管道通向所述砂石层与推板之间，出口通过管道通向软基外侧，用于将砂石层上残留的淤泥向外导出。

本发明进一步设置为：所述堆载装置包括

密封筒，具有多个且均匀分布于软基上方，相邻密封筒之间铺设有砾石层，所述密封筒的底部开口，所述密封筒底部设置有位于软基上的压板，所述压板上设置有压力柱，所述密封筒内有沿竖直方向滑动密封设置的动力板，所述动力板位于所述压力柱上方，所述动力板将所述密封筒的内腔分隔为上方的第一腔体以及下方的第二腔体，所述密封筒上开设有连通第一腔体的进气孔，所述密封筒上开设有连通第二腔体的排气口和进气口，所述排气口和进气口上均设置有通断阀；

第二真空抽气泵，与所述控制器电连接，其进口与所述排气口相连，用于将第二腔体内的气体向外排出，使第二腔体形成负压，以驱动动力板下移，对压力柱以及压板施加向下的压力；

所述水泵的出水端穿过所述密封筒后通向所述第一腔体。

本发明还提供一种用于上述的滨海大面积软基加固结构的施工方法，其特征在于：在排水装置以及堆载装置安装完毕后，排水方法具体步骤如下，

1）、控制器控制第二真空抽气泵运行，由第二真空抽气泵将密封筒的第一腔体内的气体向外排出，使其内部形成负压，通过压板对软基提供载荷，在该载荷达到预设初始值后，将第二真空抽气泵关闭；

2）、软基在载荷的作用下被挤压，其内部地基的水分通过排水管桩上的进水孔流向蓄水腔，蓄水腔内的水经过砂石层、细沙层的过滤后，通过导流孔流向排水腔；

3）、在排水腔内的水的高度达到一定值后，控制器启动水泵运行，水泵将排水腔内的水排出，并向密封筒的第一腔体输送，在排水腔内的水的高度达到最低值后，水泵关闭；其中，向第一腔体输送排出的水分，用于向压板提供额外的载荷，并使该额外的载荷逐渐增大；

4）、在排水腔内的水被排出多次，且水泵前后开启时间跨幅度的延长后，控制器控制第一真空抽气泵开启，使蓄水腔形成负压，提高软基内的水流向蓄水腔的速度；

5）、在蓄水腔内的水的高度达到一定值后， 控制器控制电机运行，电机带动第一齿轮转动后，在第二齿轮同步转动后，会驱动传动齿条以及传动轴运动，并带动推板向排水管桩内壁靠近，在导通部逐渐嵌入并将进水孔堵住后，电机进行反向转动，使导通部脱离进水孔，在控制器不断控制电机正转反转，使导通部嵌入、脱离进水孔多次后，关闭电机，且最后一次电机在关闭时，导通部处于嵌入进水孔的状态；

6）、控制器控制充气泵开启，充气泵向蓄水腔内充气，使其内形成高压，提高蓄水腔内的水流向排水腔的速度，在达到一定压强后，充气泵关闭；

7）、返回步骤3）。

本发明进一步设置为：在步骤5）中还包括，在最后一次电机关闭后，控制器将排污泵开启，排污泵将砂石层上方的淤泥向外排出，并在一定时间后关闭。

本发明的有益效果是：

1、软土基地在排水过程中，其内的水分会逐渐向外排出，土壤间隙会逐渐被压缩，当一次性的施加足够的载荷，虽然是能实现软基加固，但会使得土壤间隙压实不充分，进而导致软基的加固质量相对较弱；为此本发明采用了具有能够改变软基所承受的压力大小的堆载装置来提供载荷，通过逐渐增大对软基的外力，从而使其被逐渐压实。

2、为提高排水效率，为此在将进水孔多组设置，且每组竖向分布，使得一定深度的软基都能进行排水加固；为避免进水孔被逐渐堵塞，导致软基难以排水，对此本发明还设置有防堵组件，通过防堵组件可将堵塞的进水孔，重新打通。防堵组件的控制方法如下， 通过动力装置来驱动四块推板移动，进而使得推板上的导通部嵌入到进水孔内，使得进水孔内的淤泥被顶出，避免堵塞。

3、在蓄水腔内设置砂石层和细沙层，以用于对蓄水腔内的水进行过滤，避免浑浊的水影响动力部件的运行，以及便于后续的回收利用。

4、对于动力装置而言，采用齿轮运动的方式进行控制，通过电机驱动第一齿轮转动，然后带动第二齿轮转动，在第二齿轮的作用下，与其相齿合的传动齿条也同时进行传动，从而实现由转动转化为直线运动，上述控制方式不仅能够实现对推板的同步控制，而且还能通过压力传感元件，实现位移控制，即在导通部作用于进水孔上的压力达到一定值后，控制器再次控制电机状态，关闭或反向运动，非常方便。

5、在施工过程中发现，为提高排水效率，即软基土壤内的水流向进水孔内的速度，对此还增设有第一真空抽气泵，在第一真空抽气泵的作用下，使得蓄水腔内形成负压，在负压的作用下，会使得软基土壤内的水急速流向蓄水腔，从而提高效率；当然，由于由于蓄水腔内的水是经过砂石层和细沙层过滤后流向排水腔的，为使蓄水腔内的水快速流向排水腔，为此还设置有充气泵，对蓄水腔进行充气后，使其内部的气压高于排水腔，进而加快导流。

6、在施工过程中发现，为提高排水效率，即软基土壤内的水流向进水孔内的速度，对此还增设有第一真空抽气泵，在第一真空抽气泵的作用下，使得蓄水腔内形成负压，在负压的作用下，会使得软基土壤内的水急速流向蓄水腔，从而提高效率；当然，由于由于蓄水腔内的水是经过砂石层和细沙层过滤后流向排水腔的，为使蓄水腔内的水快速流向排水腔，为此还设置有充气泵，对蓄水腔进行充气后，使其内部的气压高于排水腔，进而加快导流。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明排水装置的结构示意图；

图3是本发明内筒由下往上视角的内部结构示意图；

图4是图3中A处的放大图；

图5是本发明推板的结构示意图；

图中附图标记为：1、排水装置；11、排水管桩；111、插入端；112、顶盖；113、进水孔；114、细沙层；115、砂石层；116、蓄水腔；12、内筒；121、排水腔；13、水泵；14、防堵组件；141、推板；1411、导通部；1412、毛刷层；1413、卡槽；1414、凹槽；142、控制器；143、电机；144、第一齿轮；145、第二齿轮；146、传动齿条；147、传动轴；148、支撑板；15、第一真空抽气泵；16、充气泵；17、排污泵；2、堆载装置；21、密封筒；211、压板；212、压力柱；213、动力板；2131、导柱；214、第一腔体；215、第二腔体；216、进气孔；217、排气口；218、进气口；22、砾石层；23、第二真空抽气泵。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员能更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

一种滨海大面积软基加固结构，如图1所示，软基上有横向纵向等距分布的若干个沙井，其中，加固结构包括排水装置1，具有若干个且分别设置于沙井内，用于将沙井内及周围的水向外导出；堆载装置2，设置于软基上，用于对软基提供载荷，并通过改变软基所承受的压力大小，使软基逐渐压实。

对于软土基地加固而言，目前大多数均是采用砂石层来作为堆载，虽然成本较低，但还存在以一些其他问题，如无法实时改变堆载的重量，以增大对软土基地的载荷。软土基地在排水过程中，其内的水分会逐渐向外排出，土壤间隙会逐渐被压缩，当一次性的施加足够的载荷，虽然是能实现软基加固，但会使得土壤间隙压实不充分，进而导致软基的加固质量相对较弱；为此本发明采用了具有能够改变软基所承受的压力大小的堆载装置2来提供载荷，通过逐渐增大对软基的外力，从而使其被逐渐压实。

如图1和图2所示，本发明中的排水装置1包括

排水管桩11，排水管桩11为中空结构，其下端具有呈锥状的插入端111，上端具有将其顶部盖合的顶盖112；排水管桩11内设置有与其在同一中轴线上的内筒12，内筒12上端延伸至顶盖112，下端延伸至插入端111，排水管桩11的外壁上开设有通向其内部的进水孔113，内筒12外壁上开设有通向其内部的导流孔；

水泵13，其进水端通过管道连向内筒12的内部下方，出水端通过管道连向软基外，用于将内筒12内的水向外导出。

将排水管桩11插入所钻的沙井内，通过进水孔113将软基内的水分导流向排水管桩11内，并通过导流孔再流向内筒12内，最后由水泵13将水向外排出，非常方便。

对于排水管桩11而言，其上的进水孔113具有四组且沿周向方向均匀分布，每组进水孔113有多个且沿竖直方向等距分布；排水装置1还包括防止进水孔113堵塞的防堵组件14，防堵组件14包括环绕内筒12设置的四块推板141，四块推板141聚合后截面呈圆环状，每块推板141的外壁上均具有与每组进水孔113数量一致的导通部1411，推板141上的导通部1411与排水管桩11上的进水孔113一一对应；以及动力部件，用于驱动四块推板141同时向排水管桩11内壁靠近或远离，通过将导通部1411从进水孔113内导入、导出，以将进水孔113的内外端口连通；插入端111的上端面铺设有一层细沙层114，细沙层114的上端面铺设有一层砂石层115，推板141的底部高于砂石层115，导流孔位于细沙层114内。

为提高排水效率，为此在将进水孔113多组设置，且每组竖向分布，使得一定深度的软基都能进行排水加固；为避免进水孔113被逐渐堵塞，导致软基难以排水，对此本发明还设置有防堵组件14，通过防堵组件14可将堵塞的进水孔113，重新打通。防堵组件14的控制方法如下， 通过动力装置来驱动四块推板141移动，进而使得推板141上的导通部1411嵌入到进水孔113内，使得进水孔113内的淤泥被顶出，避免堵塞。设置砂石层115和细沙层114，以用于对蓄水腔116内的水进行过滤，避免浑浊的水影响动力部件的运行，以及便于后续的回收利用；在设置细沙层114后，对于内筒12上的导流孔，可直接由其底部的开口进行代替，即蓄水腔116内的水，通过砂石层115、细沙层114后，通过内筒12底部的开口流向内筒12的排水腔121内。

本发明排水管桩11的进水孔113呈圆台状，其端口由外向内逐渐增大，导通部1411呈圆台状，其外壁与进水孔113内壁相适配，在四块推板141聚合时，进水孔113的内端口与导通部1411具有一定间距；在四块推板141向外移动一段距离后，推板141上的导通部1411嵌入排水管桩11上的进水孔113内，且导通部1411的外壁抵紧于进水孔113的内壁。

将进水孔113设置成圆台状，首先，因其内壁为倾斜状，可减少淤泥的附着，进而增大了进水孔113被堵塞的周期，其次还能够增大进水孔113的进水效率；对于导通部1411在嵌入并抵紧于进水孔113内壁时，导通部1411的端部基本与进水孔113的外端部在同一平面上，因此通过导通部1411可将进水孔113导通，当然为能够将长时间后形成在进水孔113内壁上的淤泥去除，可在导通部1411的外壁上设置毛刷层1412，如图4所述，在毛刷层1412被挤压后，淤泥也被吸附到毛刷层1412上，在毛刷层1412脱离进水孔113后，淤泥也被毛刷层1412所清理走。

如图2和图3所示，本发明的动力部件包括控制器142、电机143、第一齿轮144、第二齿轮145、传动齿条146以及传动轴147；控制器142用于控制电机143的运行状态，内筒12的内腔中部有水平设置的支撑板148，电机143设置于支撑板148的上端面上，电机143的输出端穿过支撑板148后与第一齿轮144相连，第二齿轮145定向转动的设置于支撑板148的下端面上，且与第一齿轮144相齿合，第二齿轮145有四个，且周向均匀分布，传动齿条146有四个且分别与第二齿轮145相齿合，传动轴147有四根且一端分别与各传动齿条146固定连接，另一端穿过内筒12后分别与各推板141相连；启动电机143，通过电机143的正反转动，以带动传动齿条146、传动轴147向外或向内移动，并驱动各推板141同时向外或向内移动。

对于动力装置而言，采用齿轮运动的方式进行控制，通过电机143驱动第一齿轮144转动，然后带动第二齿轮145转动，在第二齿轮145的作用下，与其相齿合的传动齿条146也同时进行传动，从而实现由转动转化为直线运动，上述控制方式不仅能够实现对推板141的同步控制，而且还能通过压力传感元件，实现位移控制，即在导通部1411作用于进水孔113上的压力达到一定值后，控制器142再次控制电机143状态，关闭或反向运动，非常方便。

本发明的内筒12、支撑板148以及插入端111所围合成的腔体形成排水腔121，排水管桩11内壁与内筒12外壁之间围合成的腔体形成蓄水腔116；排水装置1还包括第一真空抽气泵15以及充气泵16，第一真空抽气泵15和充气泵16均由控制器142控制，第一真空抽气泵15的进口通过管道连向蓄水腔116的上方，用于将蓄水腔116内的空气向外排出；充气泵16的进口通过管道连向蓄水腔116的上方，用于向蓄水腔116内充气。

如图1和图2所示，在施工过程中发现，为提高排水效率，即软基土壤内的水流向进水孔113内的速度，对此还增设有第一真空抽气泵15，在第一真空抽气泵15的作用下，使得蓄水腔116内形成负压，在负压的作用下，会使得软基土壤内的水急速流向蓄水腔116，从而提高效率；当然，由于由于蓄水腔116内的水是经过砂石层115和细沙层114过滤后流向排水腔121的，为使蓄水腔116内的水快速流向排水腔121，为此还设置有充气泵16，对蓄水腔116进行充气后，使其内部的气压高于排水腔121，进而加快导流。

如图1和图2所示，本发明的排水装置1还包括排污泵17，排污泵17的进口通过管道通向砂石层115与推板141之间，出口通过管道通向软基外侧，用于将砂石层115上残留的淤泥向外导出。

在软基土壤内的水流向进水孔113的过程中，以及导通部1411导通进水孔113的过程中，水中夹杂的淤泥通过进水孔113流向蓄水腔116，长时间后砂石层115上会有一层淤泥层，该淤泥层会导致蓄水腔116内的水以较慢的速度流向排水腔121，为此设置有专门用于清理淤泥的排污泵17，通过排污泵17定时的给蓄水腔116进行清理，从而避免延误施工周期。

在软基排水完成后，对于内筒12以及防堵组件14回收的问题，为方便取出，对此传动轴147与推板141之间可采用卡接的方式进行连接，如图5所示，即推板141内侧有沿竖直方向开设的卡槽1413，卡槽1413的上端通向推板141顶部，下端位于其中部，该中部位置还开设有凹槽1414，使得传动轴147的端部卡接在该凹槽1414内，卡槽1413的截面呈凹形，传动轴147的端部设置有与该凹形相对应的凸形凸起。在排水完毕后，由控制器142控制电机143反向转动，使得四块推板141聚拢，在聚拢后，继续驱动电机143反向转动，在一定外力后使得传动轴147的端部从推板141的凹槽1414上脱离出，随后关闭电机143，由于传动轴147的端部处于卡槽1413内，此后直接将内筒12沿竖直方向向上提起即可，非常方便。

虽然采用排水管桩11进行排水，提高了施工效率，并且加强了软基土壤密度，但由于排水管桩11相对排水板而言，体积较大，在内筒12撤离后，容易导致排水管桩11受较大外力后损坏，为此在撤离内筒12时，先对蓄水腔116进行回填，将排水管桩11与推板141之间的空间灌注混凝土，以增强排水管桩11的强度，在灌注完后，再将内筒12撤出。

如图1所示，本发明的堆载装置2包括

密封筒21，具有多个且均匀分布于软基上方，相邻密封筒21之间铺设有砾石层22，密封筒21的底部开口，密封筒21底部设置有位于软基上的压板211，压板211上设置有压力柱212，密封筒21内有沿竖直方向滑动密封设置的动力板213，动力板213位于压力柱212上方，动力板213将密封筒21的内腔分隔为上方的第一腔体214以及下方的第二腔体215，密封筒21上开设有连通第一腔体214的进气孔216，密封筒21上开设有连通第二腔体215的排气口217和进气口218，排气口217和进气口218上均设置有通断阀；

第二真空抽气泵23，与控制器142电连接，其进口与排气口217相连，用于将第二腔体215内的气体向外排出，使第二腔体215形成负压，以驱动动力板213下移，对压力柱212以及压板211施加向下的压力；

水泵13的出水端穿过密封筒21后通向第一腔体214。

对于本发明堆载装置2主要包括密封筒21以及第二真空抽气泵23，通过第二真空泵将密封筒21内的第二腔体215进行抽气，使得第二腔体215形成负压，在大气压的作用下，使得使得动力板213下移，并推动压力柱212挤压压板211，通过压板211实现对软基的载荷，非常方便；为使得动力板213受力均匀，对此在密封筒21内部四周设置有导柱2131，通过导柱2131对动力板213进行限位；

对于软基的载荷的调节，第一可以通过负压强度来实现，即通过第二真空抽气泵23以及进气口218来调节第二腔体215内的负压大小，第二为降低能耗，实现排出的水的再利用，为此将水泵13的出水端穿过密封筒21后通向第一腔体214设置，即水泵13将排水腔121内排出的水向第一腔体214输送，使得动力板213所受的外力不仅包括大气压，还包括水压，在第一腔体214内的水逐渐增多后，最后作用于压板211上的压力也逐渐增大，进而使得软基逐渐的被压实。

本发明还提供一种用于上述的滨海大面积软基加固结构的施工方法，以提高施工效率，在排水装置1以及堆载装置2安装完毕后，排水方法具体步骤如下，

1）、控制器142控制第二真空抽气泵23运行，由第二真空抽气泵23将密封筒21的第一腔体214内的气体向外排出，使其内部形成负压，通过压板211对软基提供载荷，在该载荷达到预设初始值后，将第二真空抽气泵23关闭；

2）、软基在载荷的作用下被挤压，其内部地基的水分通过排水管桩11上的进水孔113流向蓄水腔116，蓄水腔116内的水经过砂石层115、细沙层114的过滤后，通过导流孔流向排水腔121；

3）、在排水腔121内的水的高度达到一定值后，控制器142启动水泵13运行，水泵13将排水腔121内的水排出，并向密封筒21的第一腔体214输送，在排水腔121内的水的高度达到最低值后，水泵13关闭；其中，向第一腔体214输送排出的水分，用于向压板211提供额外的载荷，并使该额外的载荷逐渐增大；

4）、在排水腔121内的水被排出多次，且水泵13前后开启时间跨幅度的延长后，控制器142控制第一真空抽气泵15开启，使蓄水腔116形成负压，提高软基内的水流向蓄水腔116的速度；

5）、在蓄水腔116内的水的高度达到一定值后， 控制器142控制电机143运行，电机143带动第一齿轮144转动后，在第二齿轮145同步转动后，会驱动传动齿条146以及传动轴147运动，并带动推板141向排水管桩11内壁靠近，在导通部1411逐渐嵌入并将进水孔113堵住后，电机143进行反向转动，使导通部1411脱离进水孔113，在控制器142不断控制电机143正转反转，使导通部1411嵌入、脱离进水孔113多次后，关闭电机143，且最后一次电机143在关闭时，导通部1411处于嵌入进水孔113的状态；

6）、控制器142控制充气泵16开启，充气泵16向蓄水腔116内充气，使其内形成高压，提高蓄水腔116内的水流向排水腔121的速度，在达到一定压强后，充气泵16关闭；

7）、返回步骤3）。

优化的，在步骤5）中还包括，在最后一次电机143关闭后，控制器142将排污泵17开启，排污泵17将砂石层115上方的淤泥向外排出，并在一定时间后关闭。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.一种滨海大面积软基加固结构，软基上有横向纵向等距分布的若干个沙井，其特征在于，所述加固结构包括：

排水装置（1），具有若干个且分别设置于所述沙井内，用于将沙井内及周围的水向外导出；

堆载装置（2），设置于软基上，用于对软基提供载荷，并通过改变软基所承受的压力大小，使软基逐渐压实；

所述排水装置（1）包括：

排水管桩（11），其为中空结构，下端具有呈锥状的插入端（111），上端具有将其顶部盖合的顶盖（112）；所述排水管桩（11）内设置有与其在同一中轴线上的内筒（12），所述内筒（12）上端延伸至所述顶盖（112），下端延伸至所述插入端（111），所述排水管桩（11）的外壁上还开设有通向其内部的进水孔（113），所述内筒（12）外壁上开设有通向其内部的导流孔；

以及水泵（13），其进水端通过管道连向所述内筒（12）的内部下方，出水端通过管道连向软基外，用于将内筒（12）内的水向外导出；

所述排水管桩（11）上的进水孔（113）具有四组，且沿周向方向均匀分布，每组进水孔（113）有多个，且沿竖直方向等距分布；

所述排水装置（1）还包括：

防堵组件（14），用于防止所述进水孔（113）堵塞；所述防堵组件（14）包括环绕所述内筒（12）设置的四块推板（141），四块所述推板（141）聚合后截面呈圆环状，每块所述推板（141）的外壁上均具有与每组进水孔（113）数量一致的导通部（1411），所述导通部（1411）的外壁上设置毛刷层（1412），所述推板（141）上的导通部（1411）与所述排水管桩（11）上的进水孔（113）一一对应；

以及动力部件，用于驱动四块所述推板（141）同时向排水管桩（11）内壁靠近或远离，通过将导通部（1411）从进水孔（113）内导入、导出，以将进水孔（113）的内外端口连通；

其中，所述插入端（111）的上端面铺设有一层细沙层（114），所述细沙层（114）的上端面铺设有一层砂石层（115），所述推板（141）的底部高于所述砂石层（115），所述导流孔位于所述细沙层（114）内；

所述进水孔（113）呈圆台状，其端口由外向内逐渐增大，所述导通部（1411）呈圆台状，其外壁与所述进水孔（113）内壁相适配，在四块所述推板（141）聚合时，所述进水孔（113）的内端口与所述导通部（1411）具有一定间距；在四块所述推板（141）向外移动一段距离后，所述推板（141）上的导通部（1411）嵌入排水管桩（11）上的进水孔（113）内，且导通部（1411）的外壁抵紧于进水孔（113）的内壁；

所述动力部件包括控制器（142）、电机（143）、第一齿轮（144）、第二齿轮（145）、传动齿条（146）以及传动轴（147）；

所述控制器（142）用于控制电机（143）的运行状态，所述内筒（12）的内腔中部有水平设置的支撑板（148），所述电机（143）设置于所述支撑板（148）的上端面上，所述电机（143）的输出端穿过所述支撑板（148）后与所述第一齿轮（144）相连，所述第二齿轮（145）定向转动的设置于所述支撑板（148）的下端面上，且与所述第一齿轮（144）相齿合，所述第二齿轮（145）有四个，且周向均匀分布，所述传动齿条（146）有四个且分别与所述第二齿轮（145）相齿合，所述传动轴（147）有四根且一端分别与各所述传动齿条（146）固定连接，另一端穿过所述内筒（12）后分别与各所述推板（141）相连；

启动电机（143），通过所述电机（143）的正反转动，以带动所述传动齿条（146）、传动轴（147）向外或向内移动，并驱动各推板（141）同时向外或向内移动；

所述内筒（12）、支撑板（148）以及插入端（111）所围合成的腔体形成排水腔（121），所述排水管桩（11）内壁与所述内筒（12）外壁之间围合成的腔体形成蓄水腔（116）；所述排水装置（1）还包括：

第一真空抽气泵（15），所述第一真空抽气泵（15）的进口通过管道连向所述蓄水腔（116）的上方，用于将蓄水腔（116）内的空气向外排出；

以及充气泵（16），所述充气泵（16）的进口通过管道连向所述蓄水腔（116）的上方，用于向蓄水腔（116）内充气；

其中，所述第一真空抽气泵（15）和充气泵（16）均由所述控制器（142）控制。

2.根据权利要求1所述的一种滨海大面积软基加固结构，其特征在于，所述排水装置（1）还包括：

排污泵（17）；所述排污泵（17）的进口通过管道通向所述砂石层（115）与推板（141）之间，出口通过管道通向软基外侧，用于将砂石层（115）上残留的淤泥向外导出。

3.根据权利要求2所述的一种滨海大面积软基加固结构，其特征在于，所述堆载装置（2）包括：

密封筒（21），具有多个且均匀分布于软基上方，相邻密封筒（21）之间铺设有砾石层（22），所述密封筒（21）的底部开口，所述密封筒（21）底部设置有位于软基上的压板（211），所述压板（211）上设置有压力柱（212），所述密封筒（21）内有沿竖直方向滑动密封设置的动力板（213），所述动力板（213）位于所述压力柱（212）上方，所述动力板（213）将所述密封筒（21）的内腔分隔为上方的第一腔体（214）以及下方的第二腔体（215），所述密封筒（21）上开设有连通第一腔体（214）的进气孔（216），所述密封筒（21）上开设有连通第二腔体（215）的排气口（217）和进气口（218），所述排气口（217）和进气口（218）上均设置有通断阀；

第二真空抽气泵（23），与所述控制器（142）电连接，其进口与所述排气口（217）相连，用于将第二腔体（215）内的气体向外排出，使第二腔体（215）形成负压，以驱动动力板（213）下移，对压力柱（212）以及压板（211）施加向下的压力；

所述水泵（13）的出水端穿过所述密封筒（21）后通向所述第一腔体（214）。

4.一种用于权利要求3所述的一种滨海大面积软基加固结构的施工方法，其特征在于，在排水装置（1）以及堆载装置（2）安装完毕后，排水方法具体步骤如下，

1）、控制器（142）控制第二真空抽气泵（23）运行，由第二真空抽气泵（23）将密封筒（21）的第一腔体（214）内的气体向外排出，使其内部形成负压，通过压板（211）对软基提供载荷，在该载荷达到预设初始值后，将第二真空抽气泵（23）关闭；

2）、软基在载荷的作用下被挤压，其内部地基的水分通过排水管桩（11）上的进水孔（113）流向蓄水腔（116），蓄水腔（116）内的水经过砂石层（115）、细沙层（114）的过滤后，通过导流孔流向排水腔（121）；

3）、在排水腔（121）内的水的高度达到一定值后，控制器（142）启动水泵（13）运行，水泵（13）将排水腔（121）内的水排出，并向密封筒（21）的第一腔体（214）输送，在排水腔（121）内的水的高度达到最低值后，水泵（13）关闭；其中，向第一腔体（214）输送排出的水分，用于向压板（211）提供额外的载荷，并使该额外的载荷逐渐增大；

4）、在排水腔（121）内的水被排出多次，且水泵（13）前后开启时间跨幅度的延长后，控制器（142）控制第一真空抽气泵（15）开启，使蓄水腔（116）形成负压，提高软基内的水流向蓄水腔（116）的速度；

5）、在蓄水腔（116）内的水的高度达到一定值后， 控制器（142）控制电机（143）运行，电机（143）带动第一齿轮（144）转动后，在第二齿轮（145）同步转动后，会驱动传动齿条（146）以及传动轴（147）运动，并带动推板（141）向排水管桩（11）内壁靠近，在导通部（1411）逐渐嵌入并将进水孔（113）堵住后，电机（143）进行反向转动，使导通部（1411）脱离进水孔（113），在控制器（142）不断控制电机（143）正转反转，使导通部（1411）嵌入、脱离进水孔（113）多次后，关闭电机（143），且最后一次电机（143）在关闭时，导通部（1411）处于嵌入进水孔（113）的状态；

6）、控制器（142）控制充气泵（16）开启，充气泵（16）向蓄水腔（116）内充气，使其内形成高压，提高蓄水腔（116）内的水流向排水腔（121）的速度，在达到一定压强后，充气泵（16）关闭；

7）、返回步骤3）。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，在步骤5）中还包括：

在最后一次电机（143）关闭后，控制器（142）将排污泵（17）开启，排污泵（17）将砂石层（115）上方的淤泥向外排出，并在一定时间后关闭。

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