扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，在施工區(qū)域上方設(shè)置砂墊層，在砂墊層的上表面設(shè)置密封膜，在施工區(qū)域內(nèi)打設(shè)塑料排水板和塑料扁帶，在砂墊層中埋設(shè)濾管，并將塑料排水板和濾管相連，濾管與出膜裝置相連；出膜裝置通過第一連接管和射流泵相連，在砂墊層中埋設(shè)注氣管，并將塑料扁帶與注氣管相連，注氣管與出膜裝置相連，出膜裝置通過第二連接管和空氣壓縮機相連，在施工區(qū)域的四周設(shè)置壓膜溝，在壓膜溝的下方設(shè)置粘土密封墻，密封膜四邊鋪入壓膜溝中并用粘土壓實。施工開始，啟動射流泵和空氣壓縮機，對施工區(qū)域進行抽真空和向塑料扁帶中充入氣體，以使塑料扁帶產(chǎn)生側(cè)脹，對周邊產(chǎn)生擠壓作用。本實用新型技術(shù)方案應(yīng)用于軟土地基加固，扁帶側(cè)脹可產(chǎn)生裂隙加快土體固結(jié)，施加水平向附加荷載進一步提高加固后的地基承載力，可達80kPa以上。
【專利說明】
扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于土木工程領(lǐng)域地基處理方法，具體的是扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空預壓是一種廣泛應(yīng)用的軟土地基加固方法，尤其在處理深厚軟弱黏土方面有著獨特的優(yōu)勢。真空預壓法最早由瑞典皇家地質(zhì)學院的W.Kjellman提出，作者介紹了五組現(xiàn)場試驗結(jié)果，并提出了真空預壓的理論解釋。此后，真空預壓研究工作發(fā)展緩慢。我國在20世紀50?60年代，不同單位分別進行了探索性的工作，但在理論和工程實踐方面都沒有獲得較大的突破。自1980年開始，交通部一航局科研所(現(xiàn)中交天津港灣工程研究院有限公司)開展了大面積的現(xiàn)場試驗，并與天津大學聯(lián)合進行了室內(nèi)試驗及理論研究。初步弄清了真空預壓的固結(jié)機理，并且研究出了合適的抽真空裝置(射流栗)和覆蓋密封膜等關(guān)鍵工藝，并取得了國家發(fā)明專利。此后為了獲得更高的地基承載力，交通部一航局科研所在真空預壓法的基礎(chǔ)上發(fā)明了真空聯(lián)合堆載地基處理方法。近年來發(fā)明的增壓式真空預壓和氣壓劈裂真空預壓由于存在難以控制高壓氣體擴散影響真空度等難題，加固效果未能獲得較大提尚O
[0003]大量的真空預壓工程表明，真空預壓是一種高效合理的軟土地基處理方法，但存在兩個問題。第一是由于大氣壓力的限制真空預壓加固后地基承載力特征值約SOkPa左右，不能進一步提高;真空聯(lián)合堆載法雖能進一步提高地基承載力，但其受堆載料獲得及運輸?shù)南拗?，費用較高，同時為保證土體不發(fā)生破壞，堆載時需要控制加載速度，影響工期。第二是對于滲透系數(shù)較小的粘土固結(jié)速率較慢，需要較長的抽真空時間，電費等費用較高，影響工期。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置和方法，應(yīng)用于軟土地基加固，扁帶側(cè)脹可產(chǎn)生裂隙加快土體固結(jié)，施加水平向附加荷載進一步提尚加固后的地基承載力。
[0005]本實用新型的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，在施工區(qū)域上方設(shè)置砂墊層，在施工區(qū)域內(nèi)打設(shè)塑料排水板和塑料扁帶，在施工區(qū)域內(nèi)埋設(shè)監(jiān)測儀器;在砂墊層中埋設(shè)濾管，并將塑料排水板和濾管相連，濾管與出膜裝置相連；出膜裝置通過第一連接管和射流栗相連，形成自塑料排水板一濾管一出膜裝置一第一連接管一射流栗的抽水通道;在砂墊層中埋設(shè)注氣管，并將塑料扁帶與注氣管相連，注氣管與出膜裝置相連，出膜裝置通過第二連接管和空氣壓縮機相連，形成自空氣壓縮機-第二連接管-出膜裝置-注氣管-塑料扁帶的充氣管路;在砂墊層的上表面設(shè)置密封膜，在施工區(qū)域的四周設(shè)置壓膜溝，在壓膜溝的下方設(shè)置粘土密封墻，密封膜四邊鋪入壓膜溝中并用粘土壓實。
[0007]在上述技術(shù)方案中，塑料排水板按照正方形進行布置;塑料扁帶同樣按照正方形進行布置，塑料扁帶的間距為塑料排水板間距的1-2倍，且塑料扁帶位于四根塑料排水板圍成的正方形的中心。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述監(jiān)測儀器為孔隙水壓力計、分層沉降或者地下水位管
[0009]在上述技術(shù)方案中，濾管采用PVC(聚氯乙烯)螺紋管，管徑63mm，環(huán)剛度大于6kN/m2，濾管按20mm間距全長打孔，并外纏2?3層濾布。
[0010]在上述技術(shù)方案中，出膜裝置由上下兩個法蘭盤進行固定，并將密封膜固定在上下兩個法蘭盤之間，通過四根螺桿擰緊上下兩個法蘭盤以保證不漏氣，選擇在上下兩個法蘭盤之間設(shè)置橡膠墊，上下法蘭盤形成通路，下法蘭盤與四通底座相連，四通底座用于與砂墊層中分布的濾管或注氣管相連。
[0011 ]在上述技術(shù)方案中，注氣管選用塑料管，優(yōu)選內(nèi)嵌鋼絲作為骨架的PVC(聚氯乙烯)軟管，管徑50mm。
[0012]在上述技術(shù)方案中，為方便連接，使用四通接頭(優(yōu)選硬質(zhì)PVC管)連接塑料扁帶和注氣管，并使用鐵絲予以固定。
[0013]在上述技術(shù)方案中，壓膜溝深度為1.0?2.0m。
[0014]在上述技術(shù)方案中，粘土密封墻的寬度不小于1.2m，進入不透水層深度為1.Ο-?.2m，拌合后墻體的粘粒含量應(yīng)大于 15% ，滲透系數(shù)不大于I X 10—5cm/s。
[0015]在上述技術(shù)方案中，在施工區(qū)域中，塑料排水板和塑料扁帶的埋設(shè)深度一致。
[0016]在上述技術(shù)方案中，在砂墊層中，注氣管位于濾管的上方或者下方。
[0017]在上述技術(shù)方案中，在砂墊層中，注氣管所處水平位置距離砂墊層上表面的距離為砂墊層厚度的四分之一到一半。
[0018]在上述技術(shù)方案中，在砂墊層中，濾管所處水平位置距離砂墊層上表面的距離為砂墊層厚度的三分之一到一半。
[0019]在上述技術(shù)方案中，第一連接管和第二連接管的材質(zhì)相同，均可采用內(nèi)嵌鋼絲作為骨架的PVC(聚氯乙烯)軟管。
[0020]施工開始，啟動射流栗，利用塑料排水板一濾管一出膜裝置一第一連接管一射流栗的抽水通道對施工區(qū)域進行抽真空；同時啟動空氣壓縮機，利用空氣壓縮機一第二連接管一出膜裝置一注氣管一塑料扁帶的充氣管路向塑料扁帶中充入氣體，以使塑料扁帶產(chǎn)生側(cè)脹，對周邊產(chǎn)生擠壓作用。
[0021]在整個預壓期間，射流栗開啟率不小于80%，膜下真空度要求達到85kPa以上，抽水(抽真空)連續(xù)進行80—100天，每天為24小時；高壓氣體壓力為0.3?0.5MPa，采用連續(xù)或者間隔充氣的方式，進行80—100天，每天為24小時。
[0022]在整個施工期間，利用埋設(shè)的監(jiān)測儀器進行施工進程和質(zhì)量的監(jiān)測，確定卸載時間。卸載之后，斷開第一連接管和出膜裝置以及第二連接管和出膜裝置，清除密封膜、出膜裝置、砂墊層及其中注氣管和濾管，將塑料扁帶和塑料排水板保留在施工區(qū)域中，采用振動碾壓對施工區(qū)域進行處理，以消除塑料扁帶膨脹后的空隙。
[0023]本實用新型使用塑料扁帶和塑料排水板進行配合，通過注入高壓氣體使塑料扁帶側(cè)脹，給土體施加側(cè)向荷載，通過塑料排水板進行排水。一方面，根據(jù)小孔擴張理論，塑料扁帶側(cè)脹可以使土體產(chǎn)生水平放射狀的裂隙，進一步增大水平向滲透系數(shù)及固結(jié)系數(shù)，加快土體水平向固結(jié)。同時較大的裂隙可以形成一定量的水平排水面，縮短豎向排水間距，加快土體的豎向固結(jié)。另一方面，塑料扁帶側(cè)脹給土體增加了水平向附加荷載，提高加固后的地基承載力；卸載后可通過振動碾壓以消除塑料扁帶膨脹后的空隙，使表層地基承載力得到進一步提高?？傊c現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一方面扁帶側(cè)脹產(chǎn)生裂隙加快土體排水固結(jié)；另一方面施加水平向附加荷載進一步提尚加固后的地基承載力。本實用新型能夠提尚施工效率，節(jié)省費用，縮短工期。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型技術(shù)方案中塑料扁帶和塑料排水板的分布示意圖(俯視圖)，其中2為塑料排水板、3為塑料扁帶。
[0025]圖2是本實用新型扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置的示意圖，其中I為砂墊層，2為塑料排水板，3為塑料扁帶，4為監(jiān)測儀器，5為濾管，6為出膜裝置，7為注氣管，8為四通接頭，9一I為第一連接管，9一2為第二連接管，10為空氣壓縮機，11為壓膜溝，12為密封膜，13為粘土密封墻，14為射流栗。
[0026]圖3是本實用新型處理裝置中塑料扁帶、注氣管與四通接頭連接示意圖，其中3為塑料扁帶，7為注氣管，8為四通接頭，15為鐵絲。
[0027]圖4是本實用新型處理裝置中出膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中12為密封膜，16為上法蘭盤，17為四通底座，18為螺栓，19為橡膠墊，20為下法蘭盤。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0029]以長寬10mX10m的一萬平方米的區(qū)域為例，平整場地，并在地表鋪設(shè)砂墊層，采用中粗砂進行砂墊層設(shè)置，厚度可為40?50cm，滲透系數(shù)大于I X 10—2cm/s。
[0030]在一萬平方米的區(qū)域內(nèi)打設(shè)塑料排水板和塑料扁帶:按照塑料排水板的平面間距布置，采用插板機將塑料排水板打設(shè)到設(shè)計深度，塑料排水板采用B型塑料排水板，打設(shè)過程中避免塑料排水板板頭污染;按照塑料扁帶的平面間距布置，采用插板機將塑料扁帶打設(shè)到設(shè)計深度，塑料扁帶采用PE料高強度輸水帶(即聚乙烯輸水帶)，未膨脹狀態(tài)寬度150mm，塑料扁帶的底部先熱粘合或者細鐵絲綁扎使其不漏氣，然后再進行打設(shè)。在打設(shè)塑料排水板和塑料扁帶時，選擇將塑料排水板按照橫向間距l(xiāng)m，縱向間距Im的正方形進行設(shè)置，以使四個塑料排水板形成ImX Im的塑料排水板的分布單元，在塑料排水板分布單元的中心設(shè)置塑料扁帶，如附圖1所示。
[0031]在一萬平方米的區(qū)域內(nèi)埋設(shè)監(jiān)測儀器，一般可采用孔隙水壓力計、分層沉降或者地下水位管，以實現(xiàn)時時監(jiān)測。
[0032]在砂墊層中埋設(shè)濾管，并將塑料排水板的板頭和濾管綁扎連接，濾管與出膜裝置相連；出膜裝置通過第一連接管和射流栗相連，這樣一來，形成自塑料排水板一濾管一出膜裝置一第一連接管一射流栗的抽真空通道。濾管采用PVC(聚氯乙烯)螺紋管，管徑63mm，環(huán)剛度大于6kN/m2，濾管按20mm間距全長打孔，并外纏2?3層濾布。出膜裝置采用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，由上下兩個法蘭盤進行固定，并將密封膜固定在上下兩個法蘭盤之間，通過四根螺桿擰緊上下兩個法蘭盤以保證不漏氣，選擇在上下兩個法蘭盤之間設(shè)置橡膠墊，上下法蘭盤形成通路，下法蘭盤與四通底座相連，四通底座用于與砂墊層中分布的濾管相連。
[0033]在砂墊層中埋設(shè)注氣管，并將塑料扁帶與注氣管相連，注氣管與出膜裝置相連，出膜裝置通過第二連接管和空氣壓縮機相連，這樣一來，形成自空氣壓縮機一第二連接管一出膜裝置一注氣管一塑料扁帶的充氣管路；出膜裝置選用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，與形成抽真空通道的出膜裝置相同；注氣管選用塑料管，優(yōu)選內(nèi)嵌鋼絲作為骨架的PVC(聚氯乙烯)軟管，管徑50mm;為方便連接，使用四通接頭(優(yōu)選硬質(zhì)PVC管)連接塑料扁帶和注氣管，并使用鐵絲予以固定，使其不漏氣。
[0034]在砂墊層的上表面設(shè)置密封膜，密封膜選用2?3層聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，或者根據(jù)施工需要由工廠一次性熱壓成型。
[0035]在施工區(qū)域(S卩加固區(qū))的四周設(shè)置壓膜溝，密封膜四邊鋪入壓膜溝中再使用粘土回填，壓膜溝深度為1.0?2.0m。在施工區(qū)域(S卩加固區(qū))的四周設(shè)置粘土密封墻，粘土密封墻寬度不小于1.2m，進入不透水層深度約1.0m，拌合后墻體的粘粒含量應(yīng)大于15%，滲透系數(shù)不大于1X10—5cm/s，粘土密封墻設(shè)置在壓膜溝的下方。
[0036]在上述設(shè)置中，在加固區(qū)中，塑料排水板和塑料編帶的埋設(shè)深度一致。
[0037]在上述設(shè)置中，在砂墊層中，注氣管位于濾管的上方或者下方。
[0038]在上述設(shè)置中，在砂墊層中，注氣管所處水平位置距離砂墊層上表面的距離為砂墊層厚度的四分之一到一半。
[0039]在上述設(shè)置中，在砂墊層中，濾管所處水平位置距離砂墊層上表面的距離為砂墊層厚度的三分之一到一半。
[0040]在上述設(shè)置中，第一連接管和第二連接管的材質(zhì)相同，可都選擇內(nèi)嵌鋼絲作為骨架的PVC(聚氯乙烯)軟管。
[0041]在埋設(shè)成上述結(jié)構(gòu)的過程中，在連接好充氣管路后，啟動空氣壓縮機，查看整個高壓氣體輸送系統(tǒng)是否密封良好，及時補救漏氣部位;檢查合格后將第二連接管與出膜裝置拆開，再進行鋪膜安裝。
[0042]在進行施工時，空氣壓縮機要求最大排氣壓力不小于0.5MPa。射流栗功率不小于
7.5kW，且能形成不小于0.096MPa的真空壓力。
[0043]施工開始，啟動射流栗，利用塑料排水板一濾管一出膜裝置一第一連接管一射流栗的抽水通道對施工區(qū)域進行抽真空處理，同時啟動空氣壓縮機，利用空氣壓縮機一第二連接管一出膜裝置一注氣管一塑料扁帶的充氣管路向塑料扁帶中充入氣體，以使塑料扁帶產(chǎn)生側(cè)脹，對周邊產(chǎn)生擠壓作用。
[0044]在整個預壓期間，射流栗開啟率不小于80%，膜下真空度要求達到85kPa以上，抽水(抽真空)可連續(xù)進行80—100天，每天為24小時；高壓氣體壓力為0.3?0.5MPa，采用連續(xù)或者間隔充氣的方式，進行80—100天，每天為24小時。
[0045]在整個施工期間，利用埋設(shè)的監(jiān)測儀器進行施工進程和質(zhì)量的監(jiān)測，確定卸載時間。卸載之后，斷開第一連接管和出膜裝置以及第二連接管和出膜裝置，清除密封膜、出膜裝置、砂墊層及其中注氣管和濾管，將塑料扁帶和塑料排水板保留在施工區(qū)域中，采用振動碾壓對施工區(qū)域進行處理，以消除塑料扁帶膨脹后的空隙。
[0046]施工結(jié)束后，對地基進行取土測試并進行室內(nèi)土工試驗、十字板剪切強度試驗及現(xiàn)場載荷試驗，對地基處理加固效果進行評價，結(jié)果顯示加固效果滿足施工要求，真空預壓加固后地基承載力特征值平均可達80kPa以上。
[0047]以上對本實用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，在施工區(qū)域上方設(shè)置砂墊層，在施工區(qū)域內(nèi)打設(shè)塑料排水板和塑料扁帶，在施工區(qū)域內(nèi)埋設(shè)監(jiān)測儀器;在砂墊層中埋設(shè)濾管，并將塑料排水板和濾管相連，濾管與出膜裝置相連；出膜裝置通過第一連接管和射流栗相連，形成自塑料排水板一濾管一出膜裝置一第一連接管一射流栗的抽水通道;在砂墊層中埋設(shè)注氣管，并將塑料扁帶與注氣管相連，注氣管與出膜裝置相連，出膜裝置通過第二連接管和空氣壓縮機相連，形成自空氣壓縮機一第二連接管一出膜裝置一注氣管一塑料扁帶的充氣管路;在砂墊層的上表面設(shè)置密封膜，在施工區(qū)域的四周設(shè)置壓膜溝，在壓膜溝的下方設(shè)置粘土密封墻，密封膜四邊鋪入壓膜溝中并用粘土壓實。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，塑料排水板按照正方形進行布置;塑料扁帶同樣按照正方形進行布置，塑料扁帶的間距為塑料排水板間距的I 一2倍，且塑料扁帶位于四根塑料排水板圍成的正方形的中心。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，所述監(jiān)測儀器為孔隙水壓力計或者地下水位管;使用四通接頭連接塑料扁帶和注氣管，并使用鐵絲予以固定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，出膜裝置由上下兩個法蘭盤進行固定，并將密封膜固定在上下兩個法蘭盤之間，通過四根螺桿擰緊上下兩個法蘭盤，在上下兩個法蘭盤之間設(shè)置橡膠墊，上下法蘭盤形成通路，下法蘭盤與四通底座相連，四通底座用于與砂墊層中分布的濾管或注氣管相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，濾管采用聚氯乙烯螺紋管，管徑63mm;注氣管選用內(nèi)嵌鋼絲作為骨架的聚氯乙烯軟管，管徑50mm;第一連接管和第二連接管均采用內(nèi)嵌鋼絲作為骨架的聚氯乙烯軟管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，壓膜溝深度為1.0?2.0m;粘土密封墻的寬度不小于1.2m，進入不透水層深度為1.0—1.2m。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，在施工區(qū)域中，塑料排水板和塑料扁帶的埋設(shè)深度一致。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，在砂墊層中，注氣管位于濾管的上方或者下方。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，在砂墊層中，注氣管所處水平位置距離砂墊層上表面的距離為砂墊層厚度的四分之一到一半。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁帶側(cè)脹聯(lián)合真空預壓地基處理裝置，其特征在于，在砂墊層中，濾管所處水平位置距離砂墊層上表面的距離為砂墊層厚度的三分之一到一半。
【文檔編號】E02D3/10GK205475195SQ201620152342
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月29日
【發(fā)明人】陳富, 張健, 劉愛民, 曹永華, 李彪
【申請人】中交天津港灣工程研究院有限公司, 中交第航務(wù)工程局有限公司, 中交第一航務(wù)工程局有限公司, 天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司