CN208578026U - 一种堆载预压下带气囊的排水板装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种堆载预压下带气囊的排水板装置。该装置包括若干块膨胀排水板，膨胀排水板呈排状间隔打设于待处理的软土地基中，且软土地基地表面堆载有预压土；膨胀排水板的密封气囊两侧各通过一块塑料排水板进行夹持；密封气囊上设有用于充气的充气孔；且密封气囊两侧的塑料排水板横向不固定，在密封气囊膨胀时具有横向向外移动的自由度。在软土地基处理时，对气囊进行充气，使塑料排水板向外扩张，对周边土体产生侧向挤压，达到加载固结的效果，加速土体排水，排水结束后，在气囊中注入砂浆，形成高强复合体地基。本装置设备简单、成本较低，充气加载影响深度较大，并且结束后可以产生高强复合体地基。
Description
技术领域
本实用新型属于软土地基处理领域，具体涉及一种堆载预压下带气囊的排水板装置。
背景技术
堆载预压法经常被用于软土地基处理，特别是沿海、吹填地区，而在使用堆载预压法进行地基处理时，塑料排水板又经常被用作排水通道。
在堆载预压时，土体上部堆载对土体产生附加应力，下部土体中产生超孔隙水压，土体中的孔隙水进入塑料排水板中，再经由排水板中的排水通道排出地表。地基在排水过程中发生固结，土体强度逐渐增加，达到地基强化的效果。
但是现在广泛使用的堆载预压法排水主要存在以下几个问题：
1.一般来说，堆载预压所需的荷载较大，而往往地基处理的面积也很大，因此堆载和卸载的过程需要很大的工程量。
2.根据土力学原理，由于应力扩散角的存在，上部堆载对上层土体影响较大，产生的附加应力较大，超孔隙水压较大，排水较快；但是对于深层土体，产生的附加应力较小，超孔隙水压也较小，排水较慢。该方法对深层土体的排水加固效果不佳。
3.堆载预压法处理软土地基往往需要耗费很长的时间，对于工程建设的效率很不利，因此，加速这一排水过程尤为重要。
发明内容
本实用新型的目的在于针对堆载预压法处理软土地基的不足，提出了一种堆载预压下带气囊的排水板装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种堆载预压下带气囊的排水板装置，其包括若干块膨胀排水板，膨胀排水板呈排状间隔打设于待处理的软土地基中，且相邻的两块膨胀排水板之间夹持的软土地基地表面堆载有预压土；所述的膨胀排水板由塑料排水板和密封气囊组成，密封气囊的两侧各通过一块塑料排水板进行夹持，形成三明治结构；密封气囊上设有用于充气的充气孔；且密封气囊两侧的塑料排水板横向不固定，在密封气囊膨胀时具有横向向外移动的自由度。
该装置的工作原理为：在未充气时，两侧塑料排水板的距离较近，密封气囊处于压缩状态；充气时，密封气囊体积增大，将两侧塑料排水板推离，进而挤压排水板外侧的软土地基达到加载固结的效果，加速将间隙水通过排水板的竖向排水通道排出土体；排水结束后，在密封气囊中注入砂浆，形成高强复合体地基。
作为优选，所述的膨胀排水板的顶部与软土地基的地表面平齐，以便于地表的施工操作。
作为优选，所述的膨胀排水板在地面下方的埋设深度与待处理的软土地基深度相同，使得排水板能够对整个待处理深度的土层均匀地施加附加应力。
作为优选，所述的充气孔有多个，以便于充气和控制气压。
作为优选，所述的充气孔设置于密封气囊的顶部，以便于充气管的连接和拆卸。
作为优选，所述的充气孔通过气管连通充气装置。
作为优选，所述的塑料排水板通过与密封气囊的侧壁粘结进行固定，其制造工艺简单。
作为优选，所述的膨胀排水板均垂直打入软土地基中，同一排膨胀排水板的板面平行且逐块正对，使该排吸水膨胀排水板跨度内的土层均能够得到有效地处理。
本实用新型的有益效果是：
一、两个塑料排水板中间带密封气囊，充气时推动塑料排水板挤压两侧土体，形成加载并产生附加应力，由于气压均匀，对深层土体同样有用，不存在应力不均的问题；
二、由于密封气囊的加载对土体施加了横向的附加应力，可以减少土体顶部的堆载，减少了工程量；
三、密封气囊对土体的加载以及两侧塑料排水板的存在大大减少了排水的时间，减少了工期；
四、排水结束后，可以对密封气囊区域注入砂浆，形成高强复合体地基，无需取出密封气囊。
附图说明
图1是本实用新型中装置在地基中侧视图；
图2是本实用新型中气囊未充气时装置俯视图；
图3是本实用新型中气囊充气时装置俯视图；
图4是本实用新型中排水结束后气囊位置注入砂浆后的装置俯视图；
图中：塑料排水板1、密封气囊2、充气孔3、水泥砂浆4、预压土5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，本实施例中的一种堆载预压下带气囊的排水板装置，该装置中若干块膨胀排水板。膨胀排水板呈排状打设于待处理的软土地基中。每排膨胀排水板中，相邻两块膨胀排水板之间间隔一定距离，板面刚好正对，两块吸水膨胀排水板之间的土体就是这两块板的作用区域。所有的膨胀排水板均垂直打入地基中，同一排膨胀排水板相互平行，且板面(即塑料排水板1所在平面)均逐块正对，即其板面中心点尽量位于同一垂直板面的铅垂线上，使得该排板体之间的土层均能够得到有效的预压排水。相邻的两块膨胀排水板之间夹持的软土地基地表面堆载有预压土5。预压土5的荷载能够对两块板之间的土体施加附加应力。上述膨胀排水板在打入的时候，其顶部尽量与软土地基的地表面平齐，以利于后续工序的施工操作。膨胀排水板在地面下方的埋设深度与待处理的软土地基深度相同，以便对所有的软土地基进行挤压排水。膨胀排水板的宽度可以根据待处理的软土地基区域进行调整，当处理区域宽度不大时，可以使膨胀排水板的宽度大于处理区域宽度；而当处理区域宽度较大时，可以通过设置多排并列的膨胀排水板来进行联合处理，多排膨胀排水板相互搭接以覆盖整个处理区域宽。
本实施例中的膨胀排水板是一种在充气能够横向膨胀的板体，其具体结构如图2所示，由塑料排水板1和密封气囊2组成。塑料排水板1上可采用常规的软土地基处理排水板，其中间是塑料芯板，是排水板的骨架和排水通道，两面以非织造土工织物包裹作滤层，能够将水向上排到地面。排水板宽度根据生产规格确定。密封气囊2的两侧各通过一块塑料排水板1进行夹持，形成三明治结构。密封气囊2的顶部设有用于充气的充气孔3，充气孔3通过气管连通充气装置。当板体打入软土地基后通过向气囊内充气即可使气囊膨胀。当然，为了保证膨胀排水板能够横向膨胀，密封气囊2两侧的塑料排水板1仅粘结于密封气囊2侧壁上，但两块塑料排水板1之间在横向上不通过刚性的连接件固定限位，而且密封气囊2在横向方向本身也具有一定的伸缩性，使得在密封气囊2膨胀时能够推动塑料排水板1横向向外扩张，扩张后横向宽度变大，如图3所示。当两块膨胀排水板均横向扩张时，两者之间夹持的软土地基便会受到横向的附加应力，使得内部的土壤间隙水被快速挤出，通过塑料排水板1排出地面。
密封气囊2中的气压需要根据地基处理要求及排水情况进行调整，因此密封气囊2顶部的充气孔3最好有多个，部分充气孔3连接充气管进行充气，其他可用于放气调节气压。由于堆载预压结束后，其余土体可以达到相应的地基强度要求，但密封气囊2位置的强度不足，因此可在预压结束后，向密封气囊2内注入水泥砂浆，待其固结后即可使其满足强度要求。由此，可以无需取出板体，直接对地基进行平整后进行后续施工工序。当然，根据施工工序的不同，也可以将密封气囊或整个膨胀排水板取出，然后再进行回填加固。
基于上述装置的软土地基堆载预压排水方法，其施工步骤如下：
1)将上述膨胀排水板通过施工机械设备逐块打入待处理的软土地基中，且膨胀排水板呈排状分布，在平面和深度方向均覆盖所有待处理的软土地基区域，即从深度上打入至需处理的目标深度，平面宽度上覆盖所有待处理区域宽度，平面长度上最端部的两块吸水膨胀排水板位于待处理区的长度方向头尾位置之外。
2)在相邻的两块膨胀排水板之间夹持的软土地基地表面上方，堆载预压土5，利用预压土5的荷载对软土地基土体产生附加应力；
3)将充气装置的出气口通过管道连通密封气囊2上的充气孔3，然后对各密封气囊2进行充气，使各密封气囊2膨胀并分别达到预定的气压。不同密封气囊2中的气压一般保持一致，当然在特殊情况下也可进行一定范围的调整。塑料排水板1在密封气囊2的膨胀力推动下，横向向外移动，相邻两块膨胀排水板对两者之间夹持的软土地基施加应力，实现挤压排水；
4)将软土地基中在堆载预压过程中产生的水通过塑料排水板1排出地面；
5)完成软土地基排水后，停止充气并打开密封气囊2，快速向密封气囊2内注满水泥砂浆4，此时密封气囊2如图4所示。待砂浆固结后，即形成了高强度复合地基。水泥砂浆4的配比可根据地基所需的强度进行调整。
另外，在上述堆载预压过程中，需根据地基处理要求及排水进度不断调节密封气囊2中的气压大小，使软土地基持续排水。优选的，随着时间推移，密封气囊2中的气压应逐渐提升，形成逐步升高的预压应力。
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，包括若干块膨胀排水板，膨胀排水板呈排状间隔打设于待处理的软土地基中，且相邻的两块膨胀排水板之间夹持的软土地基地表面堆载有预压土（5）；所述的膨胀排水板由塑料排水板（1）和密封气囊（2）组成，密封气囊（2）的两侧各通过一块塑料排水板（1）进行夹持，形成三明治结构；密封气囊（2）上设有用于充气的充气孔（3）；且密封气囊（2）两侧的塑料排水板（1）横向不固定，在密封气囊（2）膨胀时具有横向向外移动的自由度。
2.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的膨胀排水板的顶部与软土地基的地表面平齐。
3.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的膨胀排水板在地面下方的埋设深度与待处理的软土地基深度相同。
4.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的充气孔（3）有多个。
5.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的充气孔（3）设置于密封气囊（2）的顶部。
6.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的充气孔（3）通过气管连通充气装置。
7.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的塑料排水板（1）通过与密封气囊（2）的侧壁粘结进行固定。
8.如权利要求1所述的堆载预压下带气囊的排水板装置，其特征在于，所述的膨胀排水板均垂直打入软土地基中，同一排膨胀排水板的板面平行且逐块正对。
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