CN115014649A - 一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置和方法。主要包括硅胶软垫、褶状带、充气孔、充水带和指示剂，所述褶状带由硅胶壳和蜂窝状透气底围成具有若干条独立空腔的条带组成，每个条带空腔内部填充指示剂，所述充气孔和充水带连接于褶状带的两端。依据褶状带内部指示剂的变色情况，旋转移动该检测装置最终确定漏气位置。本发明结构简单、操作方便、检测准确率高，可实现对真空预压法真空膜漏气位置的准确定位，为加强真空预压法的加固效果、提高能耗利用效率提供有力保障。

Description

一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置和方法

技术领域

本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置和其检测方法。

背景技术

1952年，瑞典皇家地质学院的W. Kjellman提出真空预压法，1958年美国费城机场首次采用真空井点降水和砂井结合的方法处理飞机跑道扩建工程地基，随后该方法在许多国家相继有应用的报道，但受密封技术、抽真空设备效率、气水分离技术等关键因素的影响，真空预压法在很长一段时间无法推广应用。20世纪80年代，我国交通部一航局、天津大学、南京水利科学院等单位对真空预压法加固软土地基的施工工艺、设计方法等方面开展了不少工作，真空预压法成功应用于实际软基加固工程，具有工艺简单、施工成本低等特点，目前已取得了很大的发展。

真空预压法加固软土地基的质量和加固效果取决于真空膜对土体的密封性即真空度，维持膜下真空度不低于设计值才能使土体中的孔隙水和气顺利排出，产生有效固结，达到设计承载力的要求。由于在真空膜铺设阶段及抽真空恒压阶段，受各种因素的影响，易出现真空膜破损的状况，使膜下真空度降低，影响真空预压加固效果。然而，真空膜破损位置不易肉眼管擦确定，目前还未有可以检测真空膜破损位置的装置和方法，导致难以采取相应措施修补漏气位置，造成能耗的浪费和加固效果的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置和方法，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，包括由外向内设置的硅胶软垫、充水带、褶状带及充气孔；所述褶状带由硅胶壳和蜂窝状透气底围成具有若干条独立空腔的条带组成；若干所述条带设置均匀布置在充水带的内侧，所述充水带由充水管、总充水孔、若干分充水孔和若干充水室组成；所述总充水孔与充水管联通，所述充水管上设置有若干分充水孔，若干所述分充水孔分别与若干充水室联通；若干所述条带内均填充设置有指示剂；所述充气孔联通褶状带的若干条带。

进一步的，所述硅胶壳设置为透明硅胶壳，所述蜂窝状透气底由支撑边和透气网膜构成。

进一步的，所述硅胶软垫呈环形，所述硅胶软垫的环宽为0.5～1.5 m。

进一步的，所述褶状带的每个条带连接有一个独立的充水室，每一条带与其相对应的充水室连接处设置有错孔结构。

优选的，所述错孔结构包括褶状带侧层和充水室侧层，所述褶状带侧层为中间透水两侧不透水的膜结构，所述充水室侧层为中间不透水两侧透水的塑料结构，所述错孔结构的褶状带侧层和充水室侧层在无外界影响下贴合在一起且充水室内的水无法流入褶状带内；所述错孔结构的褶状带侧层和充水室侧层在膜结构受到褶状带侧的外部吸力作用时，褶状带侧层的膜结构产生变形，充水室内的水流入褶状带内。

优选的，所述蜂窝状透气底受到外部吸力作用后，吸力传至褶状带的条带空腔内，褶状带的条带空腔真空度变化产生变形，从而引起褶状带侧层的膜结构的变形。

进一步的，所述褶状带内指示剂为变色硅胶颗粒，所述变色硅胶颗粒遇到充水室内流入的水后，由蓝色变为红色。

进一步的，所述充气孔处设置有一密封垫，当用充气针充气时，所述密封垫会被充气针的力冲开，当充气针拔出后，橡胶垫还原成紧闭状态。

本发明的实施例另外还提出一种检测真空预压法真空膜漏气位置的方法，其特征在于：真空预压法施工场地膜下真空度低于80 kPa，存在漏气问题，急需确定漏气位置并进行补膜处理；包括以下工作过程：

S1、采用便携式吹风机分区域清理真空膜表面的杂物；

S2、检查所述检测装置的使用性能，包括指示剂和充水室；在充水室中充满水，确保指示剂为蓝色，无漏水现象；

S3、将检测真空预压法真空膜漏气位置的装置铺设在清理干净的真空膜表面，放置5-10 min，观察褶状带内的指示剂是否出现变色；若褶状带的所有条带内的指示剂均未出现变色，将检测真空预压法真空膜漏气位置的装置平移至相邻位置，重复该步骤S3，直至有一条或多条条带内的指示剂出现变色；若所述检测装置褶状带的某一条或若干条条带内的指示剂出现变色，表明沿指示剂变色的条带方向出现真空膜漏气的现象，沿条带的方向旋转移动装置，使指示剂未变色的条状带移至该方向，重复步骤S3，根据指示剂变色后的颜色深浅，确定指示剂变色最深的部位为漏气的位置，进行补膜处理；

S4、一个漏气位置确定后，继续按照步骤S3的过程进行下一漏气位置确定；若指示剂发生变色的褶状带条带数目较多，则通过充气孔向各褶状带条带空腔内不断吹热风，使指示剂干燥变回蓝色，再次循环使用；

S5、重复步骤S3-S4，完成整个真空预压加固场地的漏气位置检测，回收装置以备下次使用。

进一步的，所述充气孔向褶状带各条带空腔内充的气体温度为30-40 ℃，气体及水蒸气从褶状带的蜂窝状透气底排出。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明包括硅胶软垫、褶状带、充气孔、充水带和指示剂，褶状带呈发射状，褶状带每个条带具有独立的空腔，内部填充指示剂，底部为支撑边、透气网膜构成的蜂窝状透气底，所述充气孔和充水带连接于褶状带的两端。通过该装置检测真空预压法真空膜漏气位置，解决真空预压法由于真空膜破损漏气导致的膜下真空度不足，而又无法确定破损位置以进行修补的难题。本发明结构简单、安装操作方便、运行可靠，可实现对真空预压法真空膜漏气位置的检测。

附图说明

图1是本发明检测真空预压法真空膜漏气位置的圆形装置示例结构示意图。

图2是本发明检测真空预压法真空膜漏气位置的方形装置示例结构示意图。

图3是本发明的褶状带各条带剖面结构示意图。

图4是本发明褶状带的蜂窝状透气底示意图。

图5是本发明褶状带条带与充水带连接处的膜结构及塑料结构示意图。

图6是本发明的检测装置与真空预压加固场地贴合示意图。

图7是本发明的检测装置确定最终漏气位置旋转移动方向示意图。

图中各附图标记为：1、褶状带；2、指示剂；3、充水室；4、错孔结构；5、充气孔；6、硅胶软垫；7、硅胶壳；8、蜂窝状透气底；9、总充水孔；10、分充水孔；11、检测装置；12、真空膜；13、透气网膜；14、土柱；15、膜结构透水孔；16、膜结构；17、塑料结构透水孔；18、塑料结构；19、支撑边；20、充水管；21、真空预压加固场地；22、移动方向；23、前一位置。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作为广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

真空预压法是通过在80kPa以上的真空度下将土体中的水和气吸出，实现土体的排水固结，真空度是通过覆盖在地基上的真空膜并做好周边密封处理来维持的。

当真空膜漏气时，会使外部气体被吸入真空膜下，降低膜下真空度，降低地基处理效果。

如图1至图5所示，一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，包括褶状带1、指示剂2、充水室3、错孔结构4、充气孔5、硅胶软垫6、硅胶壳7、蜂窝状透气底8、总充水孔9、分充水孔10、透气网膜13、膜结构透水孔15、膜结构16、塑料结构透水孔17、塑料结构18、支撑边19、充水管20。

在进一步的实施例中，所述硅胶软垫6呈环形，环宽为0.5～1.5 m，内侧依次设置有充水带、褶状带1和充气孔5，整个装置具有很好的柔韧性能够与真空膜12覆盖场地自动贴合。所述褶状带1条带由上部材料和下部材料通过缝纫围成若干具有相互独立空腔的条带，上部材料为透明硅胶壳7，下部材料为支撑边19和透气网膜13构成的蜂窝状透气底8。所述充水带由充水管20、总充水孔9、分充水孔10和充水室3组成，通过总充水孔9向充水管20内注水，通过分充水孔10向充水室3内注水。所述褶状带1每个条带连接有一个独立的充水室3，褶状带1与充水室3连接处为两层的错孔结构4，包括褶状带侧层和充水室侧层，褶状带侧层为中间透水两侧不透水的膜结构16，充水室侧层为中间不透水两侧透水的塑料结构18，无外界影响下，两层的错孔结构4贴合在一起，充水室3内的水无法流入褶状带1内，当膜结构16受到褶状带侧层的外部吸力作用，膜结构16产生变形，充水室3内的水流入褶状带1内。错孔结构4主要依赖膜结构受力变形，使水通过膜结构16和塑料结构18的孔流出，不需人为打开和关闭。所述蜂窝状透气底8具有良好的透气性能，受到外部吸力作用后，吸力传至褶状带1条带空腔内，褶状带1条带空腔真空度变化产生变形，引起膜结构16的变形。在真空膜漏气位置放置本发明的检测装置11后，将该检测装置11在干净的真空膜上，若某一位置存在真空膜漏气现象时，漏气处会通过褶状带1下方的蜂窝状透气底8产生真空吸力，真空吸力引起错孔结构处的膜结构16向条状带方向收缩变形，膜结构16受力变形，从而，充水室3内的水进入褶状带内；若不存在漏气孔，即膜结构16不受力作用，不受力时，膜结构16恢复原状。

在本实施例中，所述褶状带1的条带内指示剂2为变色硅胶颗粒，当存在真空膜漏气情况时，变色硅胶颗粒遇到充水室3内流入的水后，由蓝色变为红色。

在本实施例中，所述充气孔5内有一种橡胶垫，当用充气针充气时，橡胶垫会被该力冲开，当充气针拔出后，橡胶垫还原成紧闭状态。

如图3和图4所示，构成褶状带条带下部蜂窝状透气底的透气网膜13是一种环保型透气、隔水的功能性材料，支撑边19为分布在透气网膜上的支撑骨架，凸出透气网膜的高度为0.5-1cm左右，有助于透气网膜内外气体对流。

如图6所示，真空预压法加固软土地基一段时间后，竖向排水体位置处会形成突出地表的土柱14，突出高度约为2-5 cm，要求检测真空预压法真空膜漏气位置的装置具有很好的柔韧性，能够与真空膜12表面很好的贴合。

本发明的实施例还提供一种检测真空预压法真空膜漏气位置的方法，包含以下步骤：

（1）真空预压法施工场地膜下真空度低于80 kPa，存在漏气问题，急需确定漏气位置并进行补膜处理；采用便携式吹风机分区域清理真空膜表面的积水、土等杂物。

（2） 检查本装置的使用性能，包括指示剂和充水室等：确保指示剂为蓝色，充水室中充满水，无漏水现象；具体的，通过总充水孔进行充水，充水过程中，每个充水室内的水一次性加满，若膜结构16出现变形，充水室内的水会流入褶状带条带，指示剂遇水变色，则更换装置；确保充水后指示剂为蓝色，充水室中充满水，无漏水现象。

（3）将本装置铺设在清理干净的真空膜表面，放置5-10 min，观察褶状带1内的指示剂2是否出现变色。

（4）若所有褶状带1内的指示剂均未出现变色，将检测真空预压法真空膜漏气位置的装置平移至相邻位置，重复步骤（3）-步骤（4），直至有变色的情况出现；

（5）若装置褶状带1的某一条或若干条条带内的指示剂2出现变色，表明沿指示剂2变色的条带方向出现真空膜漏气的现象，沿发生变色的条带方向旋转移动所述检测装置11（如图7中箭头方向，在真空预压加固场地21中，所述检测装置11由前一位置23按照移动方向22通过旋转移动至下一位置），使指示剂未变色的条带移至该方向（如图7中箭头方向），重复步骤（3）-（5），根据指示剂变色后的颜色深浅，确定指示剂变色最深的部位为漏气的位置，并进行补膜；具体的，漏气位置的吸力最大，充水室质该位置对应条状带位置的路径水较多，该路径有较多的硅胶颗粒变色，颜色较深，而不在该路径上的硅胶颗粒遇到的水量较低，变色的不多，因而颜色浅。

（6）一个漏气位置确定后，按照以上步骤（3）-（5）寻找下一个漏气的位置，并进行补膜。若指示剂2发生变色的褶状带条带数目较多，多于一半以上时，则通过充气孔5向各褶状带1条带空腔内不断吹热风，使指示剂2干燥变回蓝色；再次循环使用。也就是说，当本发明的检测装置11中的半数以上褶状带的条带内指示剂出现变色，则先后进行步骤（6）将内部的水吹干，再进行步骤（2）进行检测装置的性能，再次循环使用。当向内部充气时，水气从褶状带1的条带下方透气网膜13吹出。

（7）重复以上，完成整个真空预压加固场地21的漏气位置检测，回收装置以备下次使用。

在进一步的实施例中，充气孔向褶状带空腔内充的气体温度为30-40 ℃，气体及水蒸气从蜂窝状透气底排出。

在进一步的实施例中，如图7所示，在真空预压加固场地21若出现装置褶状带条带内的指示剂发生变色现象，可确定漏气位置沿该条带方向，进一步沿条带方向22旋转移动装置，将已经指示剂变色的褶状带条带旋转至远离漏气位置方向。

通过上述实施例，本发明采用检测真空预压法真空膜漏气位置的装置准确确定真空膜的破损位置，通过修补等措施提高膜下真空度和地基加固效果、降低能耗浪费，结构简单、安装方便、准确性高、易操作，能够解决大面积施工现场真空膜破损位置难以肉眼观察发现造成能耗利用率低、加固效果差等难题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，包括由外向内设置的硅胶软垫、充水带、褶状带及充气孔；所述褶状带由硅胶壳和蜂窝状透气底围成具有若干条独立空腔的条带组成；若干所述条带设置均匀布置在充水带的内侧，所述充水带由充水管、总充水孔、若干分充水孔和若干充水室组成；所述总充水孔与充水管联通，所述充水管上设置有若干分充水孔，若干所述分充水孔分别与若干充水室联通；若干所述条带内均填充设置有指示剂；所述充气孔联通褶状带的若干条带。

2.根据权利要求1所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述硅胶壳设置为透明硅胶壳，所述蜂窝状透气底由支撑边和透气网膜构成。

3.根据权利要求1所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述硅胶软垫呈环形，所述硅胶软垫的环宽为0.5～1.5 m。

4.根据权利要求1所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述褶状带的每个条带连接有一个独立的充水室，每一条带与其相对应的充水室连接处设置有错孔结构。

5.根据权利要求4所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述错孔结构包括褶状带侧层和充水室侧层，所述褶状带侧层为中间透水两侧不透水的膜结构，所述充水室侧层为中间不透水两侧透水的塑料结构，所述错孔结构的褶状带侧层和充水室侧层在无外界影响下贴合在一起且充水室内的水无法流入褶状带内；所述错孔结构的褶状带侧层和充水室侧层在膜结构受到褶状带侧的外部吸力作用时，褶状带侧层的膜结构产生变形，充水室内的水流入褶状带内。

6.根据权利要求5所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述蜂窝状透气底受到外部吸力作用后，吸力传至褶状带的条带空腔内，褶状带的条带空腔真空度变化产生变形，从而引起褶状带侧层的膜结构的变形。

7.根据权利要求1所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述褶状带内指示剂为变色硅胶颗粒，所述变色硅胶颗粒遇到充水室内流入的水后，由蓝色变为红色。

8.根据权利要求1所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的装置，其特征在于，所述充气孔处设置有一密封垫，当用充气针充气时，所述密封垫会被充气针的力冲开，当充气针拔出后，橡胶垫还原成紧闭状态。

9.一种使用根据权利要求1的装置进行检测真空预压法真空膜漏气位置的方法，其特征在于：真空预压法施工场地膜下真空度低于80 kPa，存在漏气问题，急需确定漏气位置并进行补膜处理；包括以下工作过程：

S1、采用便携式吹风机分区域清理真空膜表面的杂物；

S2、检查所述检测装置的使用性能，包括指示剂和充水室；在充水室中充满水，确保指示剂为蓝色，无漏水现象；

S3、将检测真空预压法真空膜漏气位置的装置铺设在清理干净的真空膜表面，放置5-10 min，观察褶状带内的指示剂是否出现变色；若褶状带的所有条带内的指示剂均未出现变色，将检测真空预压法真空膜漏气位置的装置平移至相邻位置，重复该步骤S3，直至有一条或多条条带内的指示剂出现变色；若所述检测装置褶状带的某一条或若干条条带内的指示剂出现变色，表明沿指示剂变色的条带方向出现真空膜漏气的现象，沿条带的方向旋转移动装置，使指示剂未变色的条状带移至该方向，重复步骤S3，根据指示剂变色后的颜色深浅，确定指示剂变色最深的部位为漏气的位置，进行补膜处理；

S4、一个漏气位置确定后，继续按照步骤S3的过程进行下一漏气位置确定；若指示剂发生变色的褶状带条带数目较多，则通过充气孔向各褶状带条带空腔内不断吹热风，使指示剂干燥变回蓝色，再次循环使用；

S5、重复步骤S3-S4，完成整个真空预压加固场地的漏气位置检测，回收装置以备下次使用。

10.根据权利要求9所述的一种检测真空预压法真空膜漏气位置的方法，其特征在于：所述充气孔向褶状带各条带空腔内充的气体温度为30-40 ℃，气体及水蒸气从褶状带的蜂窝状透气底排出。

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