CN210002387U - 一种软土固结排水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种软土固结排水装置，包括竖直设置的螺旋桩，在螺旋桩内安装有与其同轴设置的转轴，转轴由电机驱动；转轴采用中空结构，在转轴的中空结构内穿装有液压主管和排水主管，在排水主管上连接有真空泵，在液压主管上连接有液压泵；在转轴的外侧盘卷有多根真空预压排水管；真空预压排水管水平穿出螺旋桩，真空预压排水管的顶部穿过转轴的侧壁，中心液压管与液压主管连接，排水套管与排水主管连接，真空预压排水管的底端为自由端。本实用新型具有安装周期短、适用性强、覆盖面积大、真空预压排水管周围压力差小不易变形、排水固结效果好、固结排水效率高、排水效果好、可重复利用等诸多优点。

Description

一种软土固结排水装置

技术领域

本实用新型属于岩土软基处理工程领域，特别是一种软土固结排水装置。

背景技术

目前在岩土软基处理工程领域，软基固结排水通常将若干数量的排水板按照一定间距的要求插入淤泥、吹填土等饱和软土地基当中，通过塑料排水板上的预制排水通道将饱和软土地基中的水分经真空泵吸出。这种软土地基固结排水方式需要采用特定的设备将排水板插入地基当中，由于塑料排水板的刚度很小，故插入深度有限，同时在真空泵吸水过程中排水板无法保持初始插入时的竖直状态，会沿深度方向发生波浪形屈曲，影响软基排水固结。此外，这种排水装置需要在软土地基上铺设一定厚度的砂垫层，砂垫层顶部铺设密封膜才能保证排水板正常排水固结。这种排水装置所需工程材料多、安装周期长、排水效果较差，且密封膜和塑料排水板为一次性耗材，无法重复使用，施工成本高。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种软土固结排水装置，该排水装置具有安装周期短、排水效果好、可重复利用的优点。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种软土固结排水装置，包括竖直设置的螺旋桩，在所述螺旋桩内安装有与其同轴设置的转轴，所述转轴由电机驱动；所述转轴采用中空结构，在所述转轴的中空结构内穿装有液压主管和排水主管，所述液压主管和所述排水主管通过旋转支撑部件与所述转轴连接，在所述排水主管上连接有真空泵，在所述液压主管上连接有液压泵；在所述螺旋桩的桩身上设有沿螺旋方向均布的多个过管孔；在所述转轴的外侧上安装有从上至下依次设置的多个水平设置的管盘，所述管盘固定在所述螺旋桩内，多个所述管盘与多个所述过管孔一一对应，所述管盘通过轴承Ⅰ与所述转轴连接，在所述管盘上盘卷有真空预压排水管；所述真空预压排水管包括顶部密封层、底部锥形头和与所述底部锥形头同轴固接的中心液压管以及排水套管，所述排水套管套装在所述中心液压管的外侧，所述排水套管的两端与所述中心液压管密封连接，在所述排水套管的外侧连接有多个沿周向均布的排水板及其透水保护结构，所述排水板包含两种，一种为横向排水板，另一种为纵向排水板，所述横向排水板设有与所述排水套管连通的、与排水套管长度方向垂直的横向排水孔，所述纵向排水板设有与所述排水套管连通的、与排水套管长度方向平行的纵向排水孔，所述横向排水板和所述纵向排水板交错布置，所述透水保护结构包括柔性透水填充体和透水保护套，所述柔性透水填充体设置在相邻的所述横向排水板和所述纵向排水板之间，所述透水保护套包裹在所述柔性透水填充体、所述横向排水板和所述纵向排水板的外侧；所述顶部密封层设置在所述柔性透水填充体、所述横向排水板和所述纵向排水板的顶部；所述真空预压排水管水平穿出对应的所述过管孔，所述真空预压排水管的顶部穿过所述转轴的侧壁，所述真空预压排水管的中心液压管与所述液压主管连接，所述真空预压排水管的排水套管与所述排水主管连接，所述真空预压排水管的底端为自由端。

在上述方案的基础上，本实用新型还做了如下改进：

所述真空预压排水管的两端均安装有限位器。

所述柔性透水填充物是由蜂窝状工程橡胶制成的。

所述透水保护套是由土工布制成的。

所述顶部密封层是由工程硅胶制成的。

所述液压泵和所述电机安装在所述螺旋桩的内侧顶部。

所述液压主管通过万向接口Ⅰ与所述液压泵连接。

所述排水主管通过万向接口Ⅱ与所述真空泵连接。

所述电机通过变速箱与所述转轴连接。

在所述管盘上设有从内至外直径逐渐扩大的水平螺旋状管槽，在所述管盘的外侧设有与相应所述过管孔相对的进出管口，所述进出管口与所述管槽连接，并沿所述管槽的进出口切向设置。

本实用新型具有的优点和积极效果是：采用螺旋桩安装设备打入，插入深度大，安装周期短；在一根竖直设置的转轴上设置多根能够水平伸入软土中的高真空预压排水管，可根据实际工程需要灵活性组装，适用性强；多根水平设置的真空预压排水管通过加载液压提高刚度，通过转轴转动将具有足够刚度的真空预压排水管水平推入软土中，真空预压排水管伸入土中的深度可以达到20m左右，覆盖面积大，真空预压排水管周围压力差小，不易变形，排水固结效果好，固结排水效率高。通过排水通道抽真空，不需要在软土地基上铺设砂垫层以及在砂垫层顶部铺设密封膜就可进行排水固结，所需工程材料少、排水效果好，可以重复使用，施工成本低，经济效益高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的螺旋桩示意图；

图3为本实用新型的真空预压排水管截面示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图3的B-B剖视图；

图6为本实用新型的管盘示意图。

图中：1、螺旋桩；1-1、过管孔；1-2、螺旋翼；2、真空预压排水管；2-1、中心液压管；2-2、排水套管；2-3、柔性透水填充体；2-4、横向排水板；2-5、纵向排水板；2-6、透水保护套；2-7、顶部密封层；2-8、底部锥形头；3、转轴；4、电机；5、真空泵；6、排水主管；7、液压主管；8、液压泵；9、管盘；9-1、轴承Ⅰ；9-2、管槽；9-3、管槽壁；9-4、进出管口；10、轴承Ⅱ。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图6，一种软土固结排水装置，包括竖直设置的螺旋桩1，在所述螺旋桩1内安装有与其同轴设置的转轴3，所述转轴3由电机4驱动，采用轴承Ⅱ10支承。所述转轴3采用中空结构，在所述转轴3的中空结构内穿装有液压主管7和排水主管6，所述液压主管7和所述排水主管6通过旋转支撑部件与所述转轴3连接，在所述转轴3旋转时，所述液压主管7和所述排水主管6是静止的。在所述排水主管6上连接有真空泵5，在所述液压主管7上连接有液压泵8。

在所述螺旋桩1的桩身上设有沿螺旋方向均布的多个过管孔1-1和螺旋翼1-2。

在所述转轴3的外侧上安装有从上至下依次设置的多个水平设置的管盘9，所述管盘9固定在所述螺旋桩1内，多个所述管盘9与多个所述过管孔1-1一一对应，所述管盘9通过轴承Ⅰ9-1与所述转轴3连接，在所述管盘9上盘卷有真空预压排水管2。

所述真空预压排水管2包括顶部密封层2-7、底部锥形头2-8和与所述底部锥形头2-8同轴固接的中心液压管2-1以及排水套管2-2，所述排水套管2-2套装在所述中心液压管2-1的外侧，所述排水套管2-2的两端与所述中心液压管2-1密封连接，在所述排水套管2-2的外侧连接有多个沿周向均布的排水板及其透水保护结构，所述排水板包含两种，一种为横向排水板2-4，另一种为纵向排水板2-5，所述横向排水板2-4设有与所述排水套管2-2连通的、与排水套管2-2长度方向垂直的横向排水孔，所述纵向排水板2-5设有与所述排水套管2-2连通的、与排水套管2-2长度方向平行的纵向排水孔，所述横向排水板2-4和所述纵向排水板2-5交错布置，所述透水保护结构包括柔性透水填充体2-3和透水保护套2-6，所述柔性透水填充体2-3设置在相邻的所述横向排水板2-4和所述纵向排水板2-5之间，所述透水保护套2-6包裹在所述柔性透水填充体2-3、所述横向排水板2-4和所述纵向排水板2-5的外侧；所述顶部密封层2-7设置在所述柔性透水填充体2-3、所述横向排水板2-4和所述纵向排水板2-5的顶部。

所述真空预压排水管2水平穿出对应的所述过管孔1-1，所述真空预压排水管2的顶部穿过所述转轴3的侧壁，所述真空预压排水管2的中心液压管2-1与所述液压主管7连接，所述真空预压排水管2的排水套管2-2与所述排水主管6连接，所述真空预压排水管2的底端为自由端。所述真空预压排水管2在转轴3的带动下，可以伸出或回收，管盘9采用轴承Ⅰ9-1支承在转轴3上，在转轴3转动时，管盘9始终保持静止。

在本实施例中，所述真空预压排水管2的两端均安装有限位器，可有效控制真空预压排水管2的收放长度。所述柔性透水填充体2-3是由蜂窝状工程橡胶制成的，结实耐用。所述透水保护套2-6是由土工布制成的，经济耐用，能够有效防止透水通道堵塞。所述顶部密封层2-7是由工程硅胶制成的，结实耐用。所述液压泵8和所述电机4安装在所述螺旋桩1的内侧顶部，结构紧凑。所述液压泵8和所述电机4也可以安装在螺旋桩1的外面。真空泵5设置在软土地基表面。所述液压主管7通过万向接口Ⅰ与所述液压泵8连接，安装方便，便于使用。同理，所述排水主管6通过万向接口Ⅱ与所述真空泵5连接。所述电机4通过变速箱与所述转轴3连接。为了便于所述真空预压排水管2的水平伸出，在所述管盘9上设有从内至外直径逐渐扩大的水平螺旋状管槽9-2，管槽9-2设有管槽壁9-3，在所述管盘9的外侧设有与相应所述过管孔1-1相对的进出管口9-4，所述进出管口9-4与所述管槽9-2连接，并沿所述管槽9-2的进出口切向设置。

应用实例：

螺旋桩1外径为2m，桩长10m，螺旋翼1-2宽度为0.3m，螺距为0.5m，真空预压排水管2直径为0.16m，管长为17m，螺旋桩1内共设置30盘真空预压排水管2。

使用时采用螺旋桩安装设备将上述软土固结排水装置打入指定深度，启动电机4正转，同时启动液压泵8，在液压的作用下，真空预压排水管2的刚度变强；在电机的驱动下，转轴3转动，推动刚度变强的真空预压排水管2伸出螺旋桩1贯入周围土体中，直至位于真空预压排水管2顶端的限位器触发，表明真空预压排水管2已全部贯入土体中，电机4和液压泵8关闭。重复上述操作，按照设计数量和要求将预设数量的软土固结排水装置打入需要排水的软土中。

启动软土地基表面的真空泵5，在排水套管2-2与中心液压管2-1之间形成的密封环形空间的内部以及排水主管6内形成60～100kPa的负压，使得真空预压排水管2附近土体内的孔隙水流入排水套管2-2内，进而通过排水主管6抽到地基表面。通过地表的水平管道排至加固处理区域之外。

直至土体达到预定强度后关闭真空泵5，启动电机4反转，转轴3拉动真空预压排水管2使其盘卷至静止的管盘9中，直至位于真空预压排水管2自由端的限位器触发，表明真空预压排水管2已全部收回。然后采用螺旋桩安装设备将软土固结排水装置取出并回收，以待重复利用；采用砂石料或土料回填桩孔，完成软土地基加固。

加固区域面积为200m×200m，深度为10m，采用上述软土固结排水装置，1～2个月即可完成。而采用既有排水板，在施工人数相同的情况下，需要6～8个月。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型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，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软土固结排水装置，其特征在于，包括竖直设置的螺旋桩，在所述螺旋桩内安装有与其同轴设置的转轴，所述转轴由电机驱动；

所述转轴采用中空结构，在所述转轴的中空结构内穿装有液压主管和排水主管，所述液压主管和所述排水主管通过旋转支撑部件与所述转轴连接，在所述排水主管上连接有真空泵，在所述液压主管上连接有液压泵；

在所述螺旋桩的桩身上设有沿螺旋方向均布的多个过管孔；

在所述转轴的外侧上安装有从上至下依次设置的多个水平设置的管盘，所述管盘固定在所述螺旋桩内，多个所述管盘与多个所述过管孔一一对应，所述管盘通过轴承Ⅰ与所述转轴连接，在所述管盘上盘卷有真空预压排水管；

所述真空预压排水管包括顶部密封层、底部锥形头和与所述底部锥形头同轴固接的中心液压管以及排水套管，所述排水套管套装在所述中心液压管的外侧，所述排水套管的两端与所述中心液压管密封连接，在所述排水套管的外侧连接有多个沿周向均布的排水板及其透水保护结构，所述排水板包含两种，一种为横向排水板，另一种为纵向排水板，所述横向排水板设有与所述排水套管连通的、与排水套管长度方向垂直的横向排水孔，所述纵向排水板设有与所述排水套管连通的、与排水套管长度方向平行的纵向排水孔，所述横向排水板和所述纵向排水板交错布置，所述透水保护结构包括柔性透水填充体和透水保护套，所述柔性透水填充体设置在相邻的所述横向排水板和所述纵向排水板之间，所述透水保护套包裹在所述柔性透水填充体、所述横向排水板和所述纵向排水板的外侧；所述顶部密封层设置在所述柔性透水填充体、所述横向排水板和所述纵向排水板的顶部；

所述真空预压排水管水平穿出对应的所述过管孔，所述真空预压排水管的顶部穿过所述转轴的侧壁，所述真空预压排水管的中心液压管与所述液压主管连接，所述真空预压排水管的排水套管与所述排水主管连接，所述真空预压排水管的底端为自由端。

2.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述真空预压排水管的两端均安装有限位器。

3.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述柔性透水填充物是由蜂窝状工程橡胶制成的。

4.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述透水保护套是由土工布制成的。

5.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述顶部密封层是由工程硅胶制成的。

6.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述液压泵和所述电机安装在所述螺旋桩的内侧顶部。

7.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述液压主管通过万向接口Ⅰ与所述液压泵连接。

8.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述排水主管通过万向接口Ⅱ与所述真空泵连接。

9.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，所述电机通过变速箱与所述转轴连接。

10.根据权利要求1所述的软土固结排水装置，其特征在于，在所述管盘上设有从内至外直径逐渐扩大的水平螺旋状管槽，在所述管盘的外侧设有与相应所述过管孔相对的进出管口，所述进出管口与所述管槽连接，并沿所述管槽的进出口切向设置。

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