CN211690288U - 基于软土地基的联合排水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于软土地基的联合排水装置，包括排水带，铺设在软土地基上表面的砂垫层；砂垫层的上表面铺设有密封膜，在软土地基的四周开设有密封沟，密封膜下延至密封沟内，在密封沟内，密封膜的上方密实填充有粘土；将软土地基内的水分和气体排放真空预压排放系统；还包括有加压排水系统。本实用新型采用气囊横向加压在土体内形成侧向加压，与真空预压配合形成联合三维固结模式，一方面可以通过增加压差，加速超静孔压的消散，加快土体内孔隙水的排出和土体固结，缩短真空预压加固时间，另一方面加固结束后在气囊膨胀形成的孔洞内回填砂石料形成复合地基，有利于提高地基承载力。

Description

基于软土地基的联合排水装置

技术领域

本实用新型属于土木工程地基土加固技术，尤其涉及一种基于软土地基的联合排水装置。

背景技术

众所周知，吹填淤泥因其含水率高，自重固结尚未完成，尚且处于沉积阶段。因此需经过人工处理后方能使用，目前常用的地基处理方法有：堆载预压法，真空预压法，超高压喷射注浆液法，深层搅拌法等。

真空预压加固法最早由瑞典皇家地质学院W.Kjellman教授1952年提出，受机理和施工工艺等多方面的限制，提出后30年未能在实际工程中应用。1980年天津港湾工程研究所进行现场试验研究，1983年列为国家“六五”科技攻关项目，通过攻关，取得成功，随着技术的发展仍存在诸多缺陷。

真空预压法因其施工工艺、设备简单，能耗低，作业效率高，加固费用低，无需大量堆载，无噪声，无振动，无环境污染等优点已被广泛运用沿海软土地基处理中，取得了良好的社会、经济效益。真空预压法的工作原理是在需要加固的软土地基表面先铺设适当厚度的砂垫层，然后打设一定间距的竖向排水通道如塑料排水板，再将不透气的密封膜铺设在砂垫层上，借助埋设在砂垫层中的滤管，通过抽真空设备将膜下土体中的空气和水抽出，使土地排水固结，达到加固软土地基的目的。

然而传统的真空预压法在加固软土地基过程中仍然存在真空度随深度损失大，对深部位置土体的加固效果不佳，加固周期较长，加固后地基承载力提高有限等问题。

目前真空预压法在港口、公路、工民建等工程中得到了推广应用，尤其是进入二十一世纪，大量围海造陆工程的涌现，截止目前真空预压加固软土地基的面积达到300平方公里以上，该法不仅在水运行业，而且在全国基建行业中一直被广泛而大量的应用，并已列入多个部级地基规范中。

常规的真空预压只依靠真空压力抽气排水固结，对于渗透系数小的土体，土体内的水不宜排出，真空预压加固时间较长且对高塑性指数的土体，加固效果较差。

为此本实用新型提出采用气囊横向加压在土体内形成侧向加压，与真空预压配合形成联合三维固结模式，一方面可以通过增加压差，加速超静孔压的消散，加快土体内孔隙水的排出和土体固结，缩短真空预压加固时间，另一方面加固结束后在气囊膨胀形成的孔洞内回填砂石料形成复合地基，有利于提高地基承载力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种采用方便、易于施工、降低施工成本，缩短施工工期、提高加固效果的基于软土地基的联合排水装置。

本实用新型是这样实现的，一种基于软土地基的联合排水装置，其特征在于，该排水装置包括插装在软土基内建立排水通道的排水带，所述排水带的上端部高于软土地基的上表面，铺设在软土地基上表面的砂垫层，所述排水带的上端部位于砂垫层内；所述砂垫层的上表面铺设有密封膜，所述密封膜的铺设面积大于预处理软土地基的面积；在软土地基的四周开设有密封沟，所述密封膜下延至密封沟内，在密封沟内，所述密封膜的上方密实填充有粘土；将软土地基内的水分和气体排放至真空预压排放系统；还包括有加压排水系统；

所述真空预压排放系统包括埋设在砂垫层内的数支平行设置的滤管，数支滤管连接排水总管，所述排水总管连接真空泵，所述真空泵设置在密封膜外部的基础上；

所述加压排水系统包括间隔设置在排水带之间软土地基内的数组弹性充气气囊组件，所述弹性充气气囊组件包括进气管和密封套装在进气管外圆周的弹性气囊，所述进气管沿高度方向外圆周壁上设有充气孔；所述弹性气囊的上端部通过紧固件密封套装在所述进气管的上端部，所述进气管的上端部位于软土地基的上表面的砂垫层内；在砂垫层内数组弹性充气气囊组件的进气管的上端部可拆卸式连接充气总管，所述充气总管横向延伸至密封膜的外侧面，在密封膜的外侧面所述充气总管连接充气泵，所述充气总管和充气泵连接端安装有压力表。

上述技术方案，优选的，所述排水带的上部高出软土地基地面500～700mm。

上述技术方案，优选的，所述弹性充气气囊组件设置四根排水带之间。

上述技术方案，优选的，所述进气管的上端部上部高出软土地基地面400～600mm。

上述技术方案，优选的，在软土地基内所述弹性充气气囊组件的下端部与排水带的下端部平齐。

上述技术方案，优选的，充气管沿长度方向每隔0.5m在管壁四周等间距设置4个充气孔。

本实用新型具有的优点和技术效果：本实用新型在传统的真空预压法的基础上提出采用气囊横向加压在土体内形成侧向加压，与真空预压配合形成联合三维固结模式，一方面可以通过增加压差，加速超静孔压的消散，加快土体内孔隙水的排出和土体固结，缩短真空预压加固时间，另一方面加固结束后在气囊膨胀形成的孔洞内回填砂石料形成复合地基，有利于提高地基承载力。

附图说明

图1是排水装置结构示意图；

图2是固化后复合地基结构示意图。

图中、1、软土地基；2、排水带；3、砂垫层；4、密封膜；5、真空预压排放系统；5-1、滤管；5-2、排水总管；5-3、真空泵；6、加压排水系统；6-1、弹性充气气囊组件；6-10、进气管；6-11、充气孔；6-20、弹性气囊；6-2、充气总管；6-3、充气泵；6-4、压力表。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为进一步说明本实用新型的详细技术内容，下面结合相关附图进行说明：

请参阅图1，一种基于软土地基的联合排水装置，该排水装置包括插装在软土地基内建立排水通道的排水带2，所述排水带也叫塑料排水板，属于公知产品，有波浪型、口琴型等多种形状。中间是挤出成型的塑料芯板，是排水带的骨架和通道，其断面呈并联十字，两面以非织造土工织物包裹作滤层，芯带起支撑作用并将滤层渗进来的水向上排出，是淤泥、淤质土、冲填土等饱和粘性及杂填土运用排水固结法进行软基处理的良好垂直通道，大大缩短软土固结时间。所述排水带的上端部高于软土地基1的上表面，铺设在软土地基上表面的砂垫层3，所述排水带的上端部位于砂垫层内；所述砂垫层的上表面铺设有密封膜4，所述密封膜的铺设面积大于预处理软土地基的面积；在软土地基的四周开设有密封沟1-1，所述密封膜下延至密封沟内，在密封沟内，所述密封膜的上方密实填充有粘土；将软土地基内的水分和气体排放至排水沟的真空预压排放系统5；还包括有加压排水系统6；

所述真空预压排放系统5包括埋设在砂垫层内的数支平行设置的滤管5-1，数支滤管连接排水总管5-2，所述排水总管连接真空泵5-3，所述真空泵设置在密封膜外部的基础上；其中滤管是为软土地基内的水和气提供一个水平通道，利于外排，排水总管用于汇集诸多滤管收集的水和气；真空泵为真空预压提供真空环境，一般真空压力旋转在80～85KPa；

所述加压排水系统6包括间隔设置在排水带之间软土地基内的数组弹性充气气囊组件6-1，所述弹性充气气囊组件6-1包括进气管6-10和密封套装在进气管外圆周的弹性气囊6-20，所述进气管6-10沿高度方向外圆周壁上设有充气孔6-11；所述弹性气囊的上端部通过紧固件密封套装在所述进气管的上端部，所述进气管的上端部位于软土地基的上表面的砂垫层内；在砂垫层内数组弹性充气气囊组件的进气管的上端部可拆卸式连接充气总管6-2，所述充气总管横向延伸至密封膜的外侧面，在密封膜的外侧面所述充气总管连接充气泵6-3，所述充气总管和充气泵连接端安装有压力表6-4，压力表一方面可以观察弹性气囊的压力值，可以用于检测加压排水系统是否存在严重的漏气现象。

上述技术方案，优选的，所述排水带的上部高出软土地基地面500～700mm。

上述技术方案，优选的，所述弹性充气气囊组件设置四根排水带之间。

上述技术方案，优选的，所述进气管的上端部上部高出软土地基400～600mm，或者进气管上端部的高度不高于砂垫层高度的1/2。

上述技术方案，优选的，在软土地基内所述弹性充气气囊组件的下端部与排水带的下端部平齐。

上述技术方案，优选的，充气管沿长度方向每隔0.5m在管壁四周等间距设置4个充气孔。

本实用新型还公开一种利用上述排水装置进行软土地基的加固方法，包括如下步骤：

1)、原料进场：根据软土地基的设计要求将预制排水带，弹性充气气囊组件、滤管、真空泵、充气泵密封膜运送至现场；

2)、整理软土地基表面，并预铺设砂垫基础层300～500mm厚；

3)、根据设计要求标记排水带和弹性充气气囊组件的位置；

4)、利用打板机打设排水带，排水带打设深度满足设计要求，排水带的上端部高出软土地基地面500～700mm；

5)、根据设计要求在软土地基上打设预制孔，打设预制孔后将弹性充气气囊组件下方至预制孔内；弹性充气气囊组件的进气管高出软土地基地面400～600mm；

6)、铺设进气总管，然后将步骤5)打设的弹性充气气囊组件分别与进气总管密封连接；进气总管的进气端连接充气泵；

7)、气密性检查，启动充气泵，根据压力表读取压力数据，根据压力值和充气泵输出压力值比较，判断是否存在漏气的情况；

8)、根据设计要求铺设滤管，每个滤管均与排水总管密封连接，形成滤管管网，排水总管连接真空泵；

9)、根据设计要求续铺砂垫层至设计高度，将滤管和充气管掩埋在砂垫层内；

10)、在铺设好的砂垫层的上表面铺设密封膜，密封膜的四周延伸至密封沟，深度不小于1.5m，密封沟内回填粘土形成密封空间，然后在密封沟内充满水，形成水封；

11)、节点密封处理，在排水总管和进气总管与密封膜交汇处进行密封处理；

12)、排水作业：首先启动真空泵进行抽水和排气作业，进行首次真空预压加固；

13)、根据排水量，选择启动充气泵对弹性气囊进行充气，随着充气弹性气囊膨胀挤压软土地基，并产生横向的作用力；

14)、真空泵和充气泵同时开启一段时间后，关闭充气泵一段时间，然后重新启动充气泵，如此反复间歇式充气；

15)、在排水做好现场检测记录，绘制沉降与时间的关系曲线，直至沉降稳定后，符合卸载条件后，停止充气；然后真空泵继续保持运行状态，并保持一段时间；

16)、停止真空泵运行，停止运行后清除砂垫层的表层，使充气总管和进气管外露，拆卸充气总管和进气管的连接头，然后利用提升机将弹性充气气囊组件逐一拔出，以备一下次重复使用；

17)、在弹性充气气囊组件形成的孔洞内密实回填石料，并夯实；进而完成软土地基的固化作业，形成复合地基。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，例如孔洞内回填料的不同，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于软土地基的联合排水装置，其特征在于，该排水装置包括插装在软土基内建立排水通道的排水带，所述排水带的上端部高于软土地基的上表面，铺设在软土地基上表面的砂垫层，所述排水带的上端部位于砂垫层内；所述砂垫层的上表面铺设有密封膜，所述密封膜的铺设面积大于预处理软土地基的面积；在软土地基的四周开设有密封沟，所述密封膜下延至密封沟内，在密封沟内，所述密封膜的上方密实填充有粘土；将软土地基内的水分和气体排放真空预压排放系统；还包括有加压排水系统；

所述真空预压排放系统包括埋设在砂垫层内的数支平行设置的滤管，数支滤管连接排水总管，所述排水总管连接真空泵，所述真空泵设置在密封膜外部的基础上；

所述加压排水系统包括间隔设置在排水带之间软土地基内的数组弹性充气气囊组件，所述弹性充气气囊组件包括进气管和密封套装在进气管外圆周的弹性气囊，所述进气管沿高度方向外圆周壁上设有充气孔；所述弹性气囊的上端部通过紧固件密封套装在所述进气管的上端部，所述进气管的上端部位于软土地基的上表面的砂垫层内；在砂垫层内数组弹性充气气囊组件的进气管的上端部可拆卸式连接充气总管，所述充气总管横向延伸至密封膜的外侧面，在密封膜的外侧面所述充气总管连接充气泵，所述充气总管和充气泵连接端安装有压力表。

2.根据权利要求1所述的基于软土地基的联合排水装置，其特征在于：所述排水带的上部高出软土地基地面500～700mm。

3.根据权利要求1所述的基于软土地基的联合排水装置，其特征在于：所述弹性充气气囊组件设置四根排水带之间。

4.根据权利要求1所述的基于软土地基的联合排水装置，其特征在于：所述进气管的上端部高出软土地基地面400～600mm。

5.根据权利要求1所述的基于软土地基的联合排水装置，其特征在于：在软土地基内所述弹性充气气囊组件的下端部与排水带的下端部平齐。

6.根据权利要求1所述的基于软土地基的联合排水装置，其特征在于：充气管沿长度方向每隔0.5m在管壁四周等间距设置4个充气孔。

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