CN205576888U - 一种增压式真空预压法加固软土地基结构 - Google Patents

Abstract

一种增压式真空预压法加固软土地基结构，包括铺在软土地基上拟排水区域的工作垫层、沿工作垫层周边设置的压膜沟和围堰、竖直插入软土地基内的塑料排水板、水平埋设在工作垫层内的真空滤管、集水井和真空泵，所述工作垫层从下到上依次包括第一土工布层、由毛竹呈网格状布置而成的毛竹层、由与毛竹绑扎连接的竹笆构成的竹笆层、第二土工布层、砂垫层、第三土工布层和密封层，所述密封层包括双层密封膜。本实用新型克服了传统的真空预压法加固软土地基结构中存在的工作垫层密封性差、真空度不足的技术问题，并解决了排水速度慢、沉降固结迟缓、加固效果不明显的问题。

Description

一种增压式真空预压法加固软土地基结构

技术领域

本实用新型涉及岩土工程软土地基处理领域，特别是一种增压式真空预压法加固软土地基的结构。

背景技术

传统的真空预压法加固软土地基结构中工作垫层通常只有砂层一层，真空滤管直接设置在砂层表面或砂层内，存在排水速度慢、沉降固结迟缓、加固效果不明显等缺陷，因此为改善这些不足急需一种密封效果好、真空度高、排水速度快、沉降固结迅速、加固效果明显的增压式真空预压法加固软土地基结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增压式真空预压法加固软土地基结构，要解决传统真空预压法加固软土地基结构中存在的工作垫层密封性差、真空度不足的技术问题；并解决排水速度慢、沉降固结迟缓、加固效果不明显的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种增压式真空预压法加固软土地基结构，包括铺在软土地基上拟排水区域的工作垫层、沿工作垫层周边挖设的压膜沟和围堰、竖直插入软土地基内的塑料排水板、水平埋设在工作垫层内的真空滤管、与真空滤管连通的真空连通管、与真空连通管连通的集水井和通过抽气管与集水井连通的真空泵；所述集水井内底部设置有排水泵，并与排水管连通，与集水井连通的排水管通过集水井穿出工作垫层外，所述工作垫层从下到上依次包括第一土工布层、由毛竹呈网格状布置而成的毛竹层、由与毛竹绑扎连接的竹笆构成的竹笆层、第二土工布层、砂垫层、第三土工布层和密封层，所述密封层包括双层密封膜；所述第三土工布层的土工布边缘与密封层的双层密封膜的边缘沿着压膜沟内壁的形状依次铺设在压膜沟内，所述压膜沟的外围设有围堰，所述围堰上铺设有围堰密封层，所述围堰密封层由内到外依次铺设有一层土工布和一层密封膜，所述土工布和密封膜的边缘依次搭接在压膜沟内密封层的双层密封膜上、并通过沙土压实。

所述真空滤管包括真空过滤干管和真空过滤支管，所述真空过滤支管呈蛇形布置，通过手形塑料排水板接头与塑料排水板连接，所述真空过滤干管呈排状设置且垂直贯穿连通真空过滤支管。

所述塑料排水板沿横向纵向间隔排列，横向上每两排塑料排水板连接同一排真空过滤支管，两排塑料排水板沿真空过滤支管对称或交错连接。

所述真空泵是设置在节能集成真空泵机房内的节能集成真空泵。

所述排水管上连接有自动止回阀。

所述集水井呈上小下大的罐体，其罐体埋设于软土地基内，其上端露出工作垫层之上，罐体中部侧壁上环向开有2-10个集水口，每个集水口与真空连通管连接。

所述集水井上端通过出膜装置与下节罐体连接，出膜装置外侧用螺丝固定。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：本实用新型克服了传统的真空预压法加固软土地基结构中存在的工作垫层密封性差、真空度不足的技术问题，并解决了排水速度慢、沉降固结迟缓、加固效果不明显的问题。本实用新型由于采用了工作垫层多层加固密封的结构使得本实用新型在同类结构中具有了突出的优势。本实用新型可广泛应用于公路、铁路、机场、港口、水利等建设工程领域中。

附图说明

图1是本实用新型的剖面图；

图2是本实用新型的平面图；

图3是图2中A节点局部放大图；

图4是集水井剖面图；

图5是蓄水围堰和压膜沟剖面图。

附图标记： 1－工作垫层、2－真空过滤干管、3－真空过滤支管、4－塑料排水板、5－第一土工布层、6－毛竹层、7－竹笆层、8－第二土工布层、9－砂垫层、10－第三土工布层、11－密封层、12－手形塑料排水板接头、13－软土地基、14－地面、15－下卧砂层、16－排水泵、17－真空测头、18－压膜沟、19－节能集成真空泵机房、20－围堰、21－围堰密封层、22－抽气管、23－排水管、24－自动止回阀、25－真空连通管、26－集水井。

具体实施方式

实施例参见图1～图5所示，一种增压式真空预压法加固软土地基结构，包括铺在软土地基13上拟排水区域的工作垫层1、沿工作垫层1周边挖设的压膜沟18和围堰20、竖直插入软土地基13内的塑料排水板4、水平埋设在工作垫层1内的真空滤管、与真空滤管连通的真空连通管25、与真空连通管25连通的集水井26和通过抽气管22与集水井26连通的真空泵；所述集水井26内底部设置有排水泵16，并与排水管23连通，与集水井26连通的排水管23通过集水井26穿出工作垫层1外，所述工作垫层1从下到上依次包括第一土工布层5、由毛竹呈网格状布置而成的毛竹层6、由与毛竹绑扎连接的竹笆构成的竹笆层7、第二土工布层8、砂垫层9、第三土工布层10和密封层11，所述密封层11包括双层密封膜；所述第三土工布层10的土工布边缘与密封层11的双层密封膜的边缘沿着压膜沟18内壁的形状依次铺设在压膜沟18内，所述压膜沟18的外围设有围堰20，所述围堰20上铺设有围堰密封层21，所述围堰密封层21由内到外依次铺设有一层土工布和一层密封膜，所述土工布和密封膜的边缘依次搭接在压膜沟18内密封层11的双层密封膜上、并通过沙土压实。

所述真空滤管包括真空过滤干管2和真空过滤支管3，所述真空过滤支管3呈蛇形布置、通过手形塑料排水板接头12与塑料排水板4连接，所述真空过滤干管2呈排状设置且垂直贯穿连通真空过滤支管3。

所述塑料排水板4沿横向纵向间隔排列，横向上每两排塑料排水板4连接同一排真空过滤支管3，两排塑料排水板4沿真空过滤支管3对称连接，当然也可交错连接。

所述真空泵是设置在节能集成真空泵机房19内的节能集成真空泵。

所述排水管23上连接有自动止回阀24。

所述集水井26呈上小下大的罐体，其罐体埋设于软土地基13内，其上端露出工作垫层1之上，罐体中部侧壁上环向开有2-10个集水口，每个集水口与真空连通管25连接。

所述集水井26上端通过出膜装置与下节罐体连接，出膜装置外侧用螺丝固定。

本实用新型的施工方法：

1．铺设工作垫层1中第一土工布层5、毛竹层6、竹笆层7、第二土工布层8和砂垫层9

（1）在软土地基13表面铺设第一土工布层5，土工布质量标准为每平方米200g，土工布间每边搭接不小于5㎝，以保证软土地基13表面完全被覆盖，场地不允许有破洞，或软土地基13暴露在表面。

（2）在第一土工布层5上面铺设毛竹层6，两根毛竹间搭接长度为1m，搭接处用铁丝帮扎牢固，呈2m×2m网格状布置。

（3）在毛竹层6上铺设竹笆层7，两片竹芭间搭接宽度为20㎝，把每片竹芭和毛竹都用铁丝绑扎在一起。

（4）在竹笆层7上铺设第二土工布层8，土工布质量标准为每平方米200g，土工布间每边搭接不小于5㎝，保证下层竹芭被全部覆盖，不允许有破洞，并且缝接处不允许有跳线情况。

（5）在第二土工布层8上铺设砂垫层9，并对砂垫层9进行整平。

（6）对已铺设的部分工作垫层施工进行认真检查，完成后及时向监理工程师提供资料进行验收。

2．塑料排水板4施工

塑料排水板4施工流程：测放塑料排水板4桩位→插板机就位→安装塑料排水板4和管靴→开动振动锤沉设套管→沉设套管至设计深度→提升套管，至离地面20cm以上→切割塑料排水板4→检查并记录→移动桩架至下一根桩位。

（1）塑料排水板4之间的间距为0.5m～1.0m ，最优间距为0.8m，按正方形布置，平均打设深度为8.0m。施工前测放出试验区段的边界桩，利用边界桩的控制点用50米卷尺放出每个分区方格网，并用木桩做出明显标记，根据每个分区用卷尺放出整个分区的塑料排水板桩点，用废塑料排水板头或小木棍做出标记。塑料排水板4的布置形式、数量布置完成后应通知项目施工人员检查验收，验收合格后，并报验监理单位验收。

（2）塑料排水板4进场后应妥善保管，防止损坏，严禁在阳光下暴晒。塑料排水板4芯板应采用全新材料，不得采用再生塑料。塑料排水板4性能指标控制：力学指标和透水指标（通水量、渗透系数和等效孔径）为主要质量控制指标，重量指标为次要控制指标。

（3）测放塑料排水板4桩位,插板桩机就位,在插板机上通过喷红漆或者焊接钢筋头的方式作为明显标定打插塑料排水板4深度的刻度标记并下沉相应深度，调整套管垂直度,使套管的垂直度偏差控制在±1.5%之内，桩位偏差为±10cm。

（4）对准桩位,在空心套管中插入塑料排水板4,并引至套管的底部，将塑料排水板4回插入套管扁嘴中,拉紧塑料排水板4,以免套管往下沉入过程中挤进泥沙。

（5）使用DZ-30型振动锤以锤击的方式，将套管沉入土层至设计标高。按设计要求严格控制塑料排水板4的打插长度，当发现地质土层变硬，难以按设计要求打插时，首先与现场监理人员一起研究分析，硬层（或透镜体）如出现在软土层上，而且是成片的，必须穿过此硬层至下部软土层底部下的地层或达到设计要求的深度；如果硬层是在软土层底部，但未达到设计要求的深度，可根据施工现场情况确定是否变更塑料排水板的插入深度。

（6）拔出套管并剪断塑料排水板4，塑料排水板4外露长度为70cm。在拔管时注意回带现象，如出现此情况宜在打点附近补打，同时作好记录。

（7）塑料排水板4施工质量控制措施

①同批次生产的塑料排水板4，每10万米应进行一次抽样检验，少于此数额时也应抽样一次，不同批次的塑料排水板4应分批次抽验。

②塑料排水板4桩位测放偏差控制在±3cm之内。

③管靴与板位偏差控制在±7cm。

④套管的垂直度偏差控制在±1.5%之内。

⑤回带长度不得超过50cm，回带的根数不得超过总根数的5%。

⑥塑料排水板外露长度不小于70cm。

⑦塑料排水板4施工应有保证塑料排水板不扭曲和防止泥土、杂物进入导管的措施；打设塑料排水板过程中严禁出现扭结，断裂和滤膜破损等现象，如果出现应在插点附近补打。

（8）施工的塑料排水板宜为整板,长度不足需要接长时应符合要求，将两根待接塑排板芯对插搭接,将滤膜包好,用细铁丝或塑料绳穿扎牢固,搭接长度大于20cm。搭接板的施工应符合下列要求:①.每根搭接板只有一个接头；②.搭接板要分散使用,相邻板无接头；③.搭接板的使用量不超过总数的10%。

（9）当一个区段塑料排水板施工完成，且报验现场施工技术人员及监理人员验收，验收合格后，应及时用砂料填满打插时在塑料排水板周围形成的孔洞，并要踩实，以免抽真空时密封膜在孔洞处悬空因吸力而被拉破。

（10）打插塑料排水板时要做好记录，打插的长度及板位编号要及时记录，详细记录塑料排水板的打设深度、板位偏差、垂直度、外露长度等情况以备抽查，确保插入的塑料排水板深度符合设计要求。

3． 真空滤管与塑料排水板4连接施工

真空滤管采用直径为50mm波纹管,将外露塑料排水板板头用塑料排水板接头与真空过滤支管3连接，塑料排水板为正方形布置，真空过滤支管3布置间距为1.6米，每两排塑料排水板4中间一排真空过滤支管3。施工完成后报验施工技术人员和监理，合格后进入下道工序。

4．压膜沟18施工

（1）压膜沟18深入不透水土层厚度不小于0.5m。

（2）挖沟时如有塑料排水板4必须沿压膜沟18边向上插入砂垫层9中，不能剪断，插入量应大于0.2m。

（3）真空预压结束后压膜沟18部位全部挖开后，用现场砂夯填，压实度要求达到93%。

5. 铺设第三土工布层10和密封层11

（1）在砂垫层9上依次铺设第三土工布层10和密封层11，土工布和密封膜的大小要考虑埋入压膜沟18部分，在软土地基四周各方向增加5m余量（根据实际情况预留足够的地基不均匀沉降变形富裕量，防止密封膜拉裂）。

（2）密封膜材料要选择密封性能好、抗老化能力强、韧性好、强度大以及抗穿透能力强的薄膜，一般采用聚乙烯薄膜即可。

铺设密封膜采用二层聚乙烯薄膜，密封膜采用一张膜整体密封，在工厂热合一次成型。搭接宽度范围内采用双热合缝的平搭接，搭接宽度不应小于15mm，不能有热穿和热合不紧等现象，在不规则区域或局部边角可采用现场搭接，现场搭接宽度不小于2.0m。

（3）密封膜铺设前认真清理平整砂垫层9，捡除贝壳及带尖角石子，然后按区域先后顺序分层铺设，每层膜铺设完成后派专人检查膜是否完好，发现有破裂处，及时用清水洗净，再用胶水贴膜补好，完成后进行下道铺设膜工作；

（4）铺密封膜过程中，随铺随用砂袋进行压膜，防止起风将铺好的密封膜卷走和撕裂，铺设时应先从上风方向下风方向伸展，加固区四周留3～5m；铺设密封膜的时间应为白天，当风力大于5级时，不宜铺设密封膜；施工时作业人员应穿软底鞋踩踏密封膜，严禁穿带钉鞋在密封膜上工作，搬运过程中要注意保护密封膜的完整性，不得拉伤、划伤；每层密封膜铺设完成后，应对密封膜进行仔细检查，发现破损处，及时封补。在铺密封膜完成的同时安装少量的抽真空泵将密封膜吸住。

（5）分区压膜沟18连接膜的处理，采用搭接膜法，将两区的密封膜边压入压膜沟18内，并将留出的密封膜用土覆盖，待连接下一个区的密封膜。

（6）第三土工布层10和密封层11铺设完成后，沿着压膜沟外边缘在地面14上堆设围堰。

（7）铺设顺序如下：

先在上面铺设第三土工布层10，再铺密封层11，密封膜为厚0.12～0.16mm的聚乙烯薄膜，铺设时应适当放松，表面不得损坏，密封膜接缝应粘接牢固，热合加工的搭接缝宽度不小于15mm。第三土工布层10及密封层11铺至四周压膜沟18沟底用软土地基、粘土等回填密封沟压实，全部铺设完毕后，进行抽真空测试是否漏气。

6．集水井（26）的出膜连接与真空泵安装要求

集水井（26）通过出膜器及吸水胶管出膜后通过真空连通管（25）与节能集成真空泵机房（19）连接。出膜器的连接必须牢固，密封性能要可靠安全，连接好后开启真空泵测试连接部位是否有漏气现象。

7．真空预压施工

（1）埋设膜下真空测头17

膜下真空测头17制作：膜下真空测头17采用DDC管钻以花孔，外包无纺布，将真空表集气塑料细管插入空囊中固定。真空测头布置在两条滤管中间位置，按约2500-3500㎡一个点排布，真空细管另一端从密封膜引出，制成喇叭口和真空表相连接，以直观反映膜下真空度。

（2）安装真空泵

按照施工平面布置图进行安装，每台泵控制800～1000㎡，根据预压区面积设置真空泵数量，并将真空泵放置在加固区上面。

（3）真空预压抽气

所述抽真空系统包括节能集成真空泵机房（19）、水箱、闸阀、排水泵（16）、自动止回阀（24）和集水井（26），安装连接好抽真空系统，将自电工房配电箱到真空泵处漏电开关盒再到真空泵的电路接通后，空载调试真空射流泵，当真空射流泵上真空度达到60 kpa以上，试抽真空。在密封膜面上、压膜沟18处仔细检查有无漏气处，发现后及时补好。在抽气时，漏气孔眼会发出鸣叫声，循声彻底检查。一旦漏气孔眼得不到及时救，蓄水后真空度很难达到80kpa，而且需放水检查，难度很大。逐台检查抽真空系统连接处，要保证在关闭闸阀的情况下，泵上真空度能达到96kpa，确保抽真空系统发挥最佳功效。

开始阶段，为防止真空预压对加固区周围土体造成瞬间破坏，严格控制抽真空速率先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵工作台数。当真空度达到60kpa，经检查无漏气现象后，开足所有泵，将密封膜下真空度提高到80kpa。此时，通知监理单位验收并开始恒载计时。

每天现场值班人员按要求时间，对真空度予以记录，并对设备运转情况、供电情况及其他真空预压施工情况均进行详细记录。

8．预压区监测

为了准确地掌握软土地基13处理的效果质量，需进行现场监测工作。

（1）地表沉降观测：实测堆载预压加载过程和终止时地面总沉降量。

（2）孔隙水压力观测：实测各土层在堆载预压过程中的孔隙水压力消散情况和土的固结情况，推算各土层的固结度；

（3）水位观测：观测堆载预压过程中地下水位变化情况；

（4）载荷板试验：通过载荷板试验判断加固后表层地基承载力。

（5）监测点布置及各种仪器埋设标高按相关设计图纸布置、埋设。

9．卸载

初拟卸载标准：实测固结度大于80％，连续5天平均沉降速率不大于2mm/天，预压时间及沉降标准可以根据实测数据进行调整。

10．强夯施工

强夯施工的主要施工流程为：场地平整——测量放线与夯点布置——夯击作业——夯后整平。

（1）场地平整

真空预压完成后，对表层软土地基质土换填1.5米深砂土后达到设计标高，进行一遍强夯施工，使场地强夯后路基填筑前高程大约一致，保证强夯作业及强夯后场地高程与设计相符。

（2）测量放线与夯点布置

设置强夯场地的测量控制点，将控制基准点设在固定不易改变的位置。控制点布置完毕后，进行测量放线作业，用石灰标出汇合满夯点外围轮廓线。

（3）夯击作业与夯后整平

对真空预压后场地高程满足设计要求的施工区域，进行满夯施工，满夯击能量暂定为1500 kN·m，强夯数值最终取决于铺设砂土层厚度；单点夯击次数：1～2击；锤印搭接1/4锤底面积，具体能量参数根据现场试夯情况调整。对真空预压后场地高程不能满足设计要求的施工区域，在现有真空预压后工作面上铺设横管，间距3.5m，全场铺设，再填筑砂土至设计标高后，让横管处于泥面与砂土层之间，横管一头露出砂土层，通过PVC管与真空泵连接，进行降水。

Claims (7)

1.一种增压式真空预压法加固软土地基结构，包括铺在软土地基（13）上拟排水区域的工作垫层（1）、沿工作垫层（1）周边挖设的压膜沟（18）和围堰（20）、竖直插入软土地基（13）内的塑料排水板（4）、水平埋设在工作垫层（1）内的真空滤管、与真空滤管连通的真空连通管（25）、与真空连通管（25）连通的集水井（26）和通过抽气管（22）与集水井（26）连通的真空泵；所述集水井（26）内底部设置有排水泵（16），并与排水管（23）连通，与集水井（26）连通的排水管（23）通过集水井（26）穿出工作垫层（1）外，其特征在于：所述工作垫层（1）从下到上依次包括第一土工布层（5）、由毛竹呈网格状布置而成的毛竹层（6）、由与毛竹绑扎连接的竹笆构成的竹笆层（7）、第二土工布层（8）、砂垫层（9）、第三土工布层（10）和密封层（11），所述密封层（11）包括双层密封膜；所述第三土工布层（10）的土工布边缘与密封层（11）的双层密封膜的边缘沿着压膜沟（18）内壁的形状依次铺设在压膜沟（18）内，所述压膜沟（18）的外围设有围堰（20），所述围堰（20）上铺设有围堰密封层（21），所述围堰密封层（21）由内到外依次铺设有一层土工布和一层密封膜，所述土工布和密封膜的边缘依次搭接在压膜沟（18）内密封层（11）的双层密封膜上，并通过沙土压实。

2.根据权利要求1所述的一种增压式真空预压法加固软土地基结构，其特征在于：所述真空滤管包括真空过滤干管（2）和真空过滤支管（3），所述真空过滤支管（3）呈蛇形布置，通过手形塑料排水板接头（12）与塑料排水板（4）连接，所述真空过滤干管（2）呈排状设置且垂直贯穿连通真空过滤支管（3）。

3.根据权利要求1或2所述的一种增压式真空预压法加固软土地基结构，其特征在于：所述塑料排水板（4）沿横向纵向间隔排列，横向上每两排塑料排水板（4）连接同一排真空过滤支管（3），两排塑料排水板（4）沿真空过滤支管（3）对称或交错连接。

4.根据权利要求3所述的一种增压式真空预压法加固软土地基结构，其特征在于：所述真空泵是设置在节能集成真空泵机房（19）内的节能集成真空泵。

5.根据权利要求4所述的一种增压式真空预压法加固软土地基结构，其特征在于：所述排水管（23）上连接有自动止回阀（24）。

6.根据权利要求5所述的一种增压式真空预压法加固软土地基结构，其特征在于：所述集水井（26）呈上小下大的罐体，其罐体埋设于软土地基（13）内，其上端露出工作垫层（1）之上，罐体中部侧壁上环向开有2-10个集水口，每个集水口与真空连通管（25）连接。

7.根据权利要求6所述的一种增压式真空预压法加固软土地基结构，其特征在于：所述集水井（26）上端通过出膜装置与下节罐体连接，出膜装置外侧用螺丝固定。