CN113605360B - 一种滨海大面积淤泥地基加固装置及其加固工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基加固技术领域，尤其涉及一种滨海大面积淤泥地基加固装置及其加固工艺，其中，包括：第一阶段，浅层真空预压工序，对新进吹填淤泥地基的表层进行加固；以及第二阶段，真空堆载联合预压工序，对加固后的淤泥地基的深层进行加固。采用分阶段的方式对淤泥地基进行加固，有效的提高了对吹填淤泥的排水效率，以及加固强度；在第二阶段时通过将排出的水作为堆载体，以及在真空预压的作用下，共同对吹填淤泥进行预压，大大降低了吹填淤泥的排水固化成本和工程周期。

Description

一种滨海大面积淤泥地基加固装置及其加固工艺

技术领域

本发明属于地基加固技术领域，尤其涉及一种滨海大面积淤泥地基加固装置及其加固工艺。

背景技术

当前对新近吹填淤泥这种高含水量、强度几乎为零的土体的处理流程是：在吹填完成后，先晾晒一段时间（通常为一年以上），以使吹填淤泥表层形成一定的强度后，然后铺设荆芭等形成施工垫层，待人与机械可以进场后，开始进行地基处理。地基处理方法主要有属于排水固结技术的堆载预压法，以及改进的真空预压法，如无砂垫层真空预压法（或称直排式真空预压法）、低位真空预压法等。

公开号为CN101824820B的中国发明专利，其公开了一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，通过一套包括淤泥固化处理系统、输送摊铺系统在内的施工装置，将吹填区某一区域或沉淀池已沉淀堆积的浓稠淤泥泥浆抽取后进行固化改良，并铺摊或浇注于指定区域，铺摊或浇注后的土层经短期沉积固化，地基承载力能满足后续施工的要求。从而可解决吹填造地中淤泥沉积慢、不能快速进行后续施工的问题。

当前大多数的地基处理方法都追求一步到位，认为这样可以节省投资、工期等，但新近吹填淤泥有其特殊性，其含水量特别大（可达 200% ～ 300%），相应的沉降也特别大，排水通道不但极易被涂抹，而且必然会产生弯曲、扭结等现象，从而影响其排水效果，另外土体的含水量降到一定程度后，再往下降困难加大，故一步到位很难达到处理效果。为此有必要根据新近吹填淤泥各阶段的土性特点，分阶段进行地基处理。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种用于滨海地区的大面积淤泥地基的加固装置及其加固工艺，采用分阶段的方式对淤泥地基进行加固，有效的提高了对吹填淤泥的排水效率，以及加固强度；在第二阶段时通过将排出的水作为堆载体，以及在真空预压的作用下，共同对吹填淤泥进行预压，大大降低了吹填淤泥的排水固化成本和工程周期。

有鉴于此，本发明提供一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其中，包括：第一阶段，浅层真空预压工序，对新进吹填淤泥地基的表层进行加固；以及第二阶段，真空堆载联合预压工序，对加固后的淤泥地基的深层进行加固。

在上述技术方案中，进一步的，所述浅层真空预压工序包括以下步骤：

步骤1、底层的铺设：在淤泥地面上布设一层编织布层以及一层第一土工布层；

步骤2、排水板的铺设：通过插板机在淤泥地面上插入纵横分布的若干排水板，且排水板的上端伸出第一土工布层；

步骤3、排水管的铺设：在相邻排水板之间水平布设排水管，形成排水系统；

步骤4、上层的铺设：在排水管上铺设一层第二土工布层以及一层密封膜层，并进行压膜沟处理；

步骤5、真空泵的布设：将真空泵与排水管相连通，后开始抽真空排水；

步骤6、卸载：在满载预压时间达到预定时间后，对真空泵进行停泵卸载；

步骤7、检验：对加固后的淤泥地基进行钻孔取样，对样体的各项物理力学指标进行试验分析，检测加固后的效果。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述真空堆载联合预压工序包括以下步骤：

步骤1、排水砂井的布设：在加固后的地基上钻排水砂井，其中排水砂井的有若干个，并横向、纵向等距分布；

步骤2、排水装置的布设：在每个排水砂井内布设排水装置，通过排水装置逐渐将排水砂井内及四周的水向外导出；

步骤3、真空堆载装置的布设：设置于加固后的地基上，用于对地基提供载荷，通过真空预压并联合堆载来改变地基所承受的压力大小，使地基逐渐被压实；

步骤4、排水：启动排水装置及真空堆载装置，进行排水；

步骤5、卸载：在排水装置排水的时间达到预定时间后，将真空堆载装置、排水装置依次进行卸载；

步骤 6、检验：对加固后的地基再次进行钻孔取样，对样体的各项物理力学指标进行试验分析，检测加固后的效果。

在上述任一技术方案中，进一步的，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；

以及水泵，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地基外，用于将内筒内的水向外导出。

其中，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。

在上述任一技术方案中，进一步的，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；其中，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。

在上述任一技术方案中，进一步的，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。

在上述任一技术方案中，进一步的，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。

在上述任一技术方案中，进一步的，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；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，出口通过管道通向地基外侧，用于将砂石层上残留的淤泥向外导出，其中，所述第一真空抽气泵、充气泵以及排污泵均由所述控制器控制。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述真空堆载装置包括

密封筒，具有多个且均匀分布于地基上方，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地基上的压板，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。

在上述任一技术方案中，进一步的，步骤4中的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，通过压板对地基提供载荷，在该载荷达到预设初始值后，将第二真空抽气泵关闭；

2）、地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，提高地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）。

其中，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、采用分阶段的方式对淤泥地基进行加固，有效的提高了对吹填淤泥的排水效率，以及加固强度；在第二阶段时通过将排出的水作为堆载体，以及在真空预压的作用下，共同对吹填淤泥进行预压，大大降低了吹填淤泥的排水固化成本和工程周期。

2、地基在排水过程中，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，虽然是能实现地基加固，但会使得土壤间隙压实不充分，进而导致地基的加固质量相对较弱；为此本发明采用了具有能够改变地基所承受的压力大小的真空堆载装置来提供载荷，通过逐渐增大对地基的外力，从而使其被逐渐压实。

3、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，使得一定深度的地基都能进行排水加固；为避免进水孔被逐渐堵塞，导致地基难以排水，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。

4、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

5、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。

6、在施工过程中发现，为提高排水效率，即地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，会使得地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。

7、在施工过程中发现，为提高排水效率，即地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，会使得地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是本发明的方法流程图；

图2是本发明浅层真空预压工序的流程图；

图3是本发明真空堆载联合预压工序的流程图；

图4是本发明浅层真空预压工序的结构示意图；

图5是本发明真空堆载联合预压工序的结构示意图；

图6是本发明排水装置的结构示意图；

图7是本发明排水装置的内筒由下往上视角的内部结构示意图；

图8是图7中A处的放大图；

图9是本发明排水装置的推板的结构示意图；

图中附图标记为：

1、编织布层；2、第一土工布层；3、排水板；4、排水管；5、第二土工布层；6、密封膜层；7、真空泵；100、排水装置；110、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；120、内筒；121、排水腔；130、水泵；140、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；150、第一真空抽气泵；160、充气泵；170、排污泵；200、真空堆载装置；210、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；220、砾石层；230、第二真空抽气泵。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语方位词如“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申请和简化描述，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申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

需要说明的是，在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其中，包括：第一阶段，浅层真空预压工序，对新进吹填淤泥地基的表层进行加固；以及第二阶段，真空堆载联合预压工序，对加固后的淤泥地基的深层进行加固。

通过采用分阶段的方式对淤泥地基进行加固，有效的提高了对吹填淤泥的排水效率，以及加固强度。

如图2和图4所示，在本实施例中，所述浅层真空预压工序包括以下步骤：

步骤1、底层的铺设：在淤泥地面上布设一层编织布层1以及一层第一土工布层2；编织布的规格选用150g/m²，土工布的规格选用300g/m²的。

步骤2、排水板3的铺设：通过插板机在淤泥地面上插入纵横分布的若干排水板3，且排水板3的上端伸出第一土工布层2；排水板3为塑料排水板，并露出1m以上。

步骤3、排水管4的铺设：在相邻排水板3之间水平布设排水管4，形成排水系统；排水管4可采用软式的透水管，并采用绑扎的方式固定在排水板3上。

步骤4、上层的铺设：在排水管4上铺设一层第二土工布层5以及一层密封膜层6，并进行压膜沟处理。

步骤5：真空泵7的布设：将真空泵7与排水管4相连通，后开始抽真空排水。

步骤6、卸载：在满载预压时间达到预定时间后，对真空泵7进行停泵卸载。

步骤7、检验：对加固后的淤泥地基进行钻孔取样，对样体的各项物理力学指标进行试验分析，检测加固后的效果。

在本技术方案中，现在的浅层真空预压中的水平排水垫层一般采用的是中粗砂垫层，即在土工布层上铺设一层中粗砂垫层，来形成水平方向的排水通道，该施工速度相对较慢，为此本技术方案采用透水管以及土工布的方式来代替中粗砂垫层，虽然二者的效果相同，但速度上，明显的缩短了施工时间。

如图3所示，在本实施例中，所述真空堆载联合预压工序包括以下步骤：

步骤1、排水砂井的布设：在加固后的地基上钻排水砂井，其中排水砂井的有若干个，并横向、纵向等距分布。

步骤2、排水装置100的布设：在每个排水砂井内布设排水装置100，通过排水装置100逐渐将排水砂井内及四周的水向外导出。

步骤3、真空堆载装置200的布设：设置于加固后的地基上，用于对地基提供载荷，通过真空预压并联合堆载来改变地基所承受的压力大小，使地基逐渐被压实。

步骤4、排水：启动排水装置100及真空堆载装置200，进行排水。

步骤5、卸载：在排水装置100排水的时间达到预定时间后，将真空堆载装置200、排水装置100依次进行卸载。

步骤 6、检验：对加固后的地基再次进行钻孔取样，对样体的各项物理力学指标进行试验分析，检测加固后的效果。

在本技术方案中，通过将排出的水作为堆载体，以及在真空预压的作用下，共同对吹填淤泥进行预压，大大降低了吹填淤泥的排水固化成本和工程周期。

如图5和图6所示，在本实施例中，优化的，本实施例的排水装置100包括

排水管桩110，排水管桩110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110内设置有与其在同一中轴线上的内筒120，内筒120上端延伸至顶盖112，下端延伸至插入端111，排水管桩110的外壁上开设有通向其内部的进水孔113，内筒120外壁上开设有通向其内部的导流孔；

水泵130，其进水端通过管道连向内筒120的内部下方，出水端通过管道连向地基外，用于将内筒120内的水向外导出。

将排水管桩110插入所钻的排水砂井内，通过进水孔113将地基内的水导流向排水管桩110内，并通过导流孔再流向内筒120内，最后由水泵130将水向外排出，非常方便。

实施例2：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图5和图6所示，本实施例中，对于排水管桩110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。

本技术方案中，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，使得一定深度的地基都能进行排水加固。

实施例3：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图5和图6所示，本实施例中，排水装置100还包括防止进水孔113堵塞的防堵组件140，防堵组件140包括环绕内筒120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110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110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。

本技术方案中，为避免进水孔113被逐渐堵塞，导致地基难以排水，对此本实施例还设置有防堵组件140，通过防堵组件140可将堵塞的进水孔113，重新打通。防堵组件140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120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120底部的开口流向内筒120的排水腔121内。

实施例4：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图5和图6所示，本实施例中的排水管桩110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。

本技术方案中，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8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。

实施例5：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图6和图7所示，本实施例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120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120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。

本技术方案中，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。

实施例6：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图6和图7所示，本实施例的内筒120、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100还包括第一真空抽气泵150以及充气泵160，第一真空抽气泵150和充气泵160均由控制器142控制，第一真空抽气泵150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160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。

本技术方案中，本实施例在施工过程中发现，为提高排水效率，即地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150的作用下，使得蓄水腔116内形成负压，在负压的作用下，会使得地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160，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。

实施例7：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图5和图6所示，本实施例的排水装置100还包括排污泵170，排污泵170的进口通过管道通向砂石层115与推板141之间，出口通过管道通向地基外侧，用于将砂石层115上残留的淤泥向外导出。

本技术方案中，在地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170，通过排污泵170定时的给蓄水腔116进行清理，从而避免延误施工周期。

在地基排水完成后，对于内筒120以及防堵组件140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9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120沿竖直方向向上提起即可，非常方便。

虽然采用排水管桩110进行排水，提高了施工效率，并且加强了地基土壤密度，但由于排水管桩110相对排水板而言，体积较大，在内筒120撤离后，容易导致排水管桩110受较大外力后损坏，为此在撤离内筒120时，先对蓄水腔116进行回填，将排水管桩110与推板141之间的空间灌注混凝土，以增强排水管桩110的强度，在灌注完后，再将内筒12撤出。

实施例8：

本实施例提供了一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

如图5所示，本实施例的真空堆载装置2包括

密封筒210，具有多个且均匀分布于地基上方，相邻密封筒210之间铺设有砾石层220，密封筒210的底部开口，密封筒210底部设置有位于地基上的压板211，压板211上设置有压力柱212，密封筒210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210上开设有连通第一腔体214的进气孔216，密封筒210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230，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130的出水端穿过密封筒21后通向第一腔体214。

本技术方案中，对于本实施例的真空堆载装置200主要包括密封筒210以及第二真空抽气泵230，通过第二真空泵将密封筒210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实现对地基的载荷，非常方便；为使得动力板213受力均匀，对此在密封筒210内部四周设置有导柱2131，通过导柱2131对动力板213进行限位；

对于地基的载荷的调节，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130的出水端穿过密封筒210后通向第一腔体214设置，即水泵130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，进而使得地基逐渐的被压实。

实施例9：

本实施例提供一种用于上述实施例的步骤4中的排水方法，具体步骤如下，

1）、控制器142控制第二真空抽气泵230运行，由第二真空抽气泵230将密封筒210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对地基提供载荷，在该载荷达到预设初始值后，将第二真空抽气泵230关闭；

2）、地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110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130运行，水泵130将排水腔121内的水排出，并向密封筒210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130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130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150开启，使蓄水腔116形成负压，提高地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110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160开启，充气泵160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170开启，排污泵170将砂石层115上方的淤泥向外排出，并在一定时间后关闭。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征是可以相互组合的，本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (6)

1.一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其特征在于，包括：

第一阶段，浅层真空预压工序，对新进吹填淤泥地基的表层进行加固；

以及第二阶段，真空堆载联合预压工序，对加固后的淤泥地基的深层进行加固；

所述浅层真空预压工序包括以下步骤：

步骤1、底层的铺设：在淤泥地面上布设一层编织布层（1）以及一层第一土工布层（2）；

步骤2、排水板的铺设：通过插板机在淤泥地面上插入纵横分布的若干排水板（3），且排水板（3）的上端伸出第一土工布层（2）；

步骤3、排水管的铺设：在相邻排水板（3）之间水平布设排水管（4），形成排水系统；

步骤4、上层的铺设：在排水管（4）上铺设一层第二土工布层（5）以及一层密封膜层（6），并进行压膜沟处理；

步骤5、真空泵的布设：将真空泵（7）与排水管（4）相连通，后开始抽真空排水；

步骤6、卸载：在满载预压时间达到预定时间后，对真空泵（7）进行停泵卸载；

步骤7、检验：对加固后的淤泥地基进行钻孔取样，对样体的各项物理力学指标进行试验分析，检测加固后的效果；

所述真空堆载联合预压工序包括以下步骤：

步骤1、排水砂井的布设：在加固后的地基上钻排水砂井，其中排水砂井的有若干个，并横向、纵向等距分布；

步骤2、排水装置（100）的布设：在每个排水砂井内布设排水装置（100），通过排水装置（100）逐渐将排水砂井内及四周的水向外导出；

步骤3、真空堆载装置（200）的布设：设置于加固后的地基上，用于对地基提供载荷，通过真空预压并联合堆载来改变地基所承受的压力大小，使地基逐渐被压实；

步骤4、排水：启动排水装置（100）及真空堆载装置（200），进行排水；

步骤5、卸载：在排水装置（100）排水的时间达到预定时间后，将真空堆载装置（200）、排水装置（100）依次进行卸载；

步骤6、检验：对加固后的地基再次进行钻孔取样，对样体的各项物理力学指标进行试验分析，检测加固后的效果；

所述排水装置（100）包括：

排水管桩（110），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（110）内设置有与其在同一中轴线上的内筒（120），所述内筒（120）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（110）的外壁上还开设有通向其内部的进水孔（113），所述内筒（120）外壁上开设有通向其内部的导流孔；

以及水泵（130），其进水端通过管道连向所述内筒（120）的内部下方，出水端通过管道连向地基外，用于将内筒（120）内的水向外导出；

其中，所述排水管桩（110）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（100）还包括：

防堵组件（140），用于防止所述进水孔（113）堵塞；所述防堵组件（140）包括环绕所述内筒（120）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），所述推板（141）上的导通部（1411）与所述排水管桩（110 ）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（110）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。

2.根据权利要求1所述的一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其特征在于，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（110）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。

3.根据权利要求2所述的一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其特征在于，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（120）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（120）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。

4.根据权利要求3所述的一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其特征在于，所述内筒（120）、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（110）内壁与所述内筒（120）外壁之间围合成的腔体形成蓄水腔（116）；

所述排水装置（100）还包括：

第一真空抽气泵（150），所述第一真空抽气泵（150）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；

充气泵（160），所述充气泵（160）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；

以及排污泵（170）；所述排污泵（170）的进口通过管道通向所述砂石层（115）与推板（141）之间，出口通过管道通向地基外侧，用于将砂石层（115）上残留的淤泥向外导出；

其中，所述第一真空抽气泵（150）、充气泵（160）以及排污泵（170）均由所述控制器（142）控制。

5.根据权利要求4所述的一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其特征在于，所述真空堆载装置（200）包括：

密封筒（210），具有多个且均匀分布于地基上方，相邻密封筒（210）之间铺设有砾石层（220），所述密封筒（210）的底部开口，所述密封筒（210）底部设置有位于地基上的压板（211），所述压板（211）上设置有压力柱（212），所述密封筒（210）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（210）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（210）上开设有连通第一腔体（214）的进气孔（216），所述密封筒（210）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（230），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（130）的出水端穿过所述密封筒（210）后通向所述第一腔体（214）。

6.根据权利要求5所述的一种滨海大面积淤泥地基加固工艺，其特征在于，步骤4中的排水方法具体步骤如下，

1）、控制器（142）控制第二真空抽气泵（230）运行，由第二真空抽气泵（230）将密封筒（210）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）对地基提供载荷，在该载荷达到预设初始值后，将第二真空抽气泵（230）关闭；

2）、地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（110）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（130）运行，水泵（130）将排水腔（121）内的水排出，并向密封筒（210）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（130）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（130）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（150）开启，使蓄水腔（116）形成负压，提高地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（110）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（160）开启，充气泵（160）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（160）关闭；

7）、返回步骤3）；

其中，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（170）开启，排污泵（170）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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