一種真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法，所采用的排水通道，包括多根上部排水管道和一根下部排水管道，相鄰的排水管道之間相互密封連接，下部排水管道上開設(shè)有用于抽水的孔洞，施工方法為：在現(xiàn)場(chǎng)淤泥層上鋪設(shè)墊層，再上鋪薄膜；密封連接排水通道的上部排水管道最下部的第一根與下部排水管道，并安裝管靴，豎向插入薄膜開洞處至方便連接下一根管道的高度，確保整個(gè)排水通道豎直；密封連接第二根上部排水管道與第一根部排水管道；繼續(xù)插管和密封連接其他的上部排水管道直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度；連接位于上端的上部排水管道與濾水管，使用真空泵加負(fù)壓進(jìn)行排水。本發(fā)明不僅能很好地使高含水量軟土地基排水固結(jié)，而且能有效解決排水施工過程中排水板發(fā)生水平彎曲變形的問題。
【專利說(shuō)明】 一種真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于真空預(yù)壓固結(jié)排水【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法。【背景技術(shù)】
[0002]真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道(排水板)，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，此時(shí)淤泥質(zhì)軟土中的孔隙水因產(chǎn)生的壓差而滲流，水會(huì)從排水管道中排出，由于土體的含水量下降，地基的有效應(yīng)力也就隨之增力口，淤泥質(zhì)土體會(huì)發(fā)生固結(jié)。
[0003]目前，常規(guī)的排水板是由塑料芯板和濾膜外套組成。在常規(guī)的真空預(yù)壓固結(jié)排水施工過程中應(yīng)用此常規(guī)排水板雖然能取得較好的固結(jié)排水效果，但經(jīng)過諸多試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)高含水量軟土地基進(jìn)行常規(guī)真空預(yù)壓固結(jié)排水過程中軟土的水平位移很大，很容易造成排水板的橫向水平彎曲變形，如紀(jì)玉誠(chéng)等通過室內(nèi)模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吹填土的大變形使排水板發(fā)生扭曲變形甚至折斷。這種變形極易導(dǎo)致排水板透水通道堵死，進(jìn)而導(dǎo)致固結(jié)排水的失敗。排水板一旦發(fā)生扭曲變形和折斷就不能再次利用，造成材料的浪費(fèi)。王波等對(duì)深圳前灣地基處理工程結(jié)束后的塑料排水板排水性能進(jìn)行了較全面的研究，發(fā)現(xiàn)工后排水板的彎折變形導(dǎo)致縱向通水量可降低至原來(lái)的54.4%，說(shuō)明排水板的通水性能亦會(huì)在抽真空過程中降低。同時(shí)，在常規(guī)真空預(yù)壓固結(jié)排水施工過程中，由于排水板的負(fù)壓值隨豎向排水深度迅速下降，最下層土體的固結(jié)排水效果并不是很理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決常規(guī)的真空預(yù)壓固結(jié)排水施工過程中出現(xiàn)的排水板彎曲變形問題和負(fù)壓值隨深度迅速下降的問題，本發(fā)明提供一種拔板固結(jié)排水施工方法。本發(fā)明提供的施工方法，不僅能很好地使高含水量軟土地基排水固結(jié)，而且能有效解決排水施工過程中排水板發(fā)生水平彎曲變形的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法，所采用的排水通道，包括一根以上的上部排水管道(I)和一根下部排水管道(2)，相鄰的上部排水管道(I)之間及上部排水管道(I)與下部排水管道(2)之間相互密封連接，所述的下部排水管道上開設(shè)有用于抽水的孔洞，所述的施工方法，包括下列的步驟:
[0006]①在現(xiàn)場(chǎng)淤泥層上鋪設(shè)墊層，再上鋪薄膜；
[0007]②將上部排水管道(I)的最下部的第一根與下部排水管道(2)密封連接好后安裝管靴(4)，管靴(4)與下部排水管道(2)緊密牢固連接，豎向插入薄膜開洞處至方便連接下一根管道的高度，確保整個(gè)排水通道豎直；
[0008]③密封連接第二根上部排水管道(2)與第一根部排水管道(2);
[0009]④繼續(xù)插管和密封連接其他的上部排水管道(2)直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度；
[0010]⑤連接位于上端的上部排水管道(2)與濾水管，使用真空泵加負(fù)壓進(jìn)行排水；[0011]⑥在施工的過程中，先進(jìn)行下部淤泥土的排水，到一段時(shí)間后固結(jié)已經(jīng)基本完成，這時(shí)，真空泵停止抽真空，卸下排水通道與濾水管的連接，向上拔管，卸掉拔出的位于上端的上部排水管道(I)，再次連接排水通道與濾水管并進(jìn)行下一階段上一土層的排水固結(jié)，再到一段時(shí)間后重復(fù)以上步驟，從而完成軟土地基的排水固結(jié)工作。
[0012]⑦上拔排水通道。
[0013]作為優(yōu)選實(shí)施方式，步驟⑥的具體步驟如下:在薄膜開洞處放置開有孔洞的底板
(15)，將兩組液壓千斤頂(9、10)放在底板(15)上，并位于排水通道的兩側(cè)。在位于端部的上部排水管道(I)上套上開有孔洞的兩個(gè)頂板(11，12)，在兩個(gè)頂板(11，12)的孔洞處分別嵌有內(nèi)橡膠圈(8)，內(nèi)橡膠圈⑶的內(nèi)徑與上部排水管道⑴的外徑相互配合，一個(gè)液壓千斤頂(9)頂住一個(gè)頂板(11)，另一個(gè)液壓千斤頂(10)頂住另一個(gè)頂板(12)，在千斤頂上頂過程中，頂板(11，12)會(huì)形成一定的夾角，此時(shí)內(nèi)橡膠圈(8)與上部排水管道(I)形成摩擦力，利用此摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)排水通道的上拔，兩組千斤頂需協(xié)調(diào)上頂，以防排水通道傾斜。
[0014]其中，管靴(4)的前端是尖的；各個(gè)排水管道均為鐵管，在下部排水管道(2)的外部套有無(wú)紡?fù)凉た棽?3)，在無(wú)紡?fù)凉た棽?3)的外層包裹有鐵絲網(wǎng)(5)，以防在施工過程中脫落。
[0015]本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的真空預(yù)壓排水設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，采用鐵質(zhì)的大剛度圓管作為排水的通道，但它只傳遞負(fù)壓，不進(jìn)行淤泥的排水。淤泥中的水由最下部的那一根排水圓管進(jìn)入整個(gè)縱向排水通道，并由此排水通道排出土體表面。施工時(shí)，先進(jìn)行最底部一層淤泥的排水固結(jié)，待固結(jié)完成，上拔此排水通道，進(jìn)行上層淤泥的排水固結(jié)，直至所有層淤泥完成排水固結(jié)為止。在進(jìn)行排水通道上拔施工時(shí)，取兩塊內(nèi)嵌橡膠圈的頂板套住排水管道，用液壓千斤頂協(xié)調(diào)上頂此兩塊頂板，利用兩組被掏空鐵板的橡膠圈與上部排水管道之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)上部排水管道的上拔過程，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，施工容易且效率高的特點(diǎn)。采用本發(fā)明的排水通道和施工方法，在排水固結(jié)時(shí)，能夠保證排水通道不發(fā)生較大的水平彎曲變形，使排水固結(jié)能順利、有效地進(jìn)行；同時(shí)，作為排水通道的硬質(zhì)材料保證了下層土體排水所需的較大負(fù)壓，能加快排水速率，保證工程進(jìn)度，具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)。鐵質(zhì)的縱向排水通道可以循環(huán)利用，避免不必要的浪費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的縱向排水通道的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是上部縱向排水通道單根管道的三維局部示意圖。
[0018]圖3是采用液壓千斤頂上拔排水通道的示意圖。
[0019]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1單根排水管道；2排水圓管；3無(wú)紡?fù)凉た棽迹?管靴；5外包鐵絲網(wǎng)；6絲扣連接處加橡膠墊；7絲扣；8橡膠圈；9液壓千斤頂；10液壓千斤頂；11第一鐵板(底板)；12第二鐵板(頂板)；13砂墊層；14淤泥；15第三鐵板(頂板)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的真空預(yù)壓排水技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，采用鐵質(zhì)的大剛度圓管作為排水的通道，但它只傳遞負(fù)壓，不進(jìn)行淤泥的排水。淤泥中的水由最下部的那一根排水圓管進(jìn)入整個(gè)縱向排水通道，并由此排水通道排出土體表面。施工時(shí)，先進(jìn)行最底部一層淤泥的排水固結(jié)(每層淤泥為2米)，待固結(jié)完成，上拔此排水通道，進(jìn)行上層淤泥的排水固結(jié)，直至所有層淤泥完成排水固結(jié)為止。
[0022]參見圖1、圖2。本發(fā)明采用的真空預(yù)壓固結(jié)縱向排水通道，由多根排水管道I和一根排水圓管2組成,排水管道I內(nèi)徑為8.5cm,外徑為9cm,厚度為2.5mm。排水管道I上沒有孔洞，在淤泥質(zhì)土中不能進(jìn)行抽水，只能傳遞負(fù)壓。每?jī)筛潘艿繧用絲扣7連接，絲扣7處都需加橡膠圈。最下部為排水圓管2,其內(nèi)徑為8cm,外徑為8.5cm ;最下部的排水圓管2與上部的排水管道I亦采用絲扣7連接。排水圓管2的制作流程為:取厚度為2.5mm內(nèi)徑為8cm外徑為8.5cm的鐵質(zhì)圓管,其上打孔,孔洞直徑為3_。外套無(wú)紡?fù)凉た棽?, 土工織布3的外層用鐵絲網(wǎng)5包裹嚴(yán)實(shí)，以防在施工過程中脫落。取單根排水管道I截取上部20cm，將此圓管插入到20cm的排水管道內(nèi)10cm，進(jìn)行焊接，此時(shí)形成了上部有絲扣下部可進(jìn)行抽水的特殊圓管。
[0023]每根排水管道I長(zhǎng)度為2m,每?jī)筛潘艿繧之間的連接為絲扣連接7,每根上部為外絲扣，下部為內(nèi)絲扣，并保證任意兩根排水管道可以連接，在連接處每根排水管道I上部需加設(shè)一橡膠套圈6，此橡膠套圈6的作用是保證連接的可靠性，并保證連接處不漏氣、在上拔過程中絲扣連接不出現(xiàn)松弛。參見圖3，施工方法如下:
[0024](I)在現(xiàn)場(chǎng)淤泥層上鋪設(shè)墊層，方便工人施工，再上鋪薄膜，薄膜根據(jù)排水通道的間距要求進(jìn)行開洞的同時(shí)，在場(chǎng)外制作本技術(shù)方案要用到的排水通道，該排水通道上部不透水大剛度圓形管道I和下部鐵質(zhì)排水圓管2組成。
[0025](2)上部不透水大剛度圓形管道I起到傳遞負(fù)壓和抵抗水平剪力的作用，它是分段的，每段為2米，各段連接為絲扣連接。
[0026](3)將上部第一段不透水大剛度圓形管道I和下部鐵質(zhì)排水圓管2連接好后安裝管靴4，管靴與下部排水管道(2)緊密牢固連接，豎向插入薄膜開洞處至方便連接下一根管道的高度，確保排水通道豎直，然后連接管道I。管靴有兩個(gè)作用:1，它是尖的，在下插排水通道的時(shí)候比較容易插入淤泥中；2它與下部排水管道(2)是密閉牢固連接的，在抽真空和上拔過程中保證淤泥不會(huì)從管的底面吸入排水通道
[0027](4)每根管道I連接處要加一個(gè)橡膠墊6，這樣可以防止管道連接處的漏氣。
[0028](5)再繼續(xù)插管，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度。
[0029](6)之后連接管道與濾水管，使用真空泵加負(fù)壓進(jìn)行排水。
[0030]采取這樣的方案既可以保證排水板內(nèi)保持較大的負(fù)壓(由于上部不透水圓管I剛度較大，管道內(nèi)的負(fù)壓值并沒有像常規(guī)排水板那樣在排水的過程中隨深度而衰減，所以這樣就解決了常規(guī)真空預(yù)壓排水法在施工過程中出現(xiàn)的負(fù)壓隨排水深度的增加迅速下降的問題)，又可以保證在排水過程中淤泥產(chǎn)生的水平位移不會(huì)使排水通道產(chǎn)生較大的水平彎曲變形。
[0031]在施工的過程中，先進(jìn)行下部2米淤泥土的排水，到一定的時(shí)間后固結(jié)已經(jīng)基本完成。這時(shí)，真空泵停止抽真空，卸下縱向排水管道與濾水管的連接，向上拔管2米，松開絲扣卸掉拔出的那根排水管道1，再次連接排水管道與濾水管并進(jìn)行下一階段上一土層的排水固結(jié)，再到一定的天數(shù)重復(fù)以上步驟，從而完成軟土地基的排水固結(jié)工作。
[0032]為了解決上拔排水通道時(shí)有可能引起的淤泥上涌的問題，在薄膜開洞處的上部放上半徑為50cm厚度為Icm的鐵板(可以稱為底板)15。上拔過程采用千斤頂是考慮土體抽真空會(huì)在土體內(nèi)產(chǎn)生很大的負(fù)壓值，此負(fù)壓值會(huì)增加淤泥質(zhì)土和排水管道之間的摩擦力，此摩擦力需要較大的上拔力才能實(shí)現(xiàn)排水管道的上拔過程。此上拔力的實(shí)現(xiàn)過程為:取Icm厚的鐵板(可以稱為頂板)11,12，掏空此鐵板11,12，在第二鐵板11和第三鐵板12的孔洞處分別嵌有內(nèi)橡膠圈8，橡膠圈8的內(nèi)徑與上部排水管道I的外徑相互配合，橡膠圈8需固定到鐵板11，12掏空處；取兩塊此鐵板11，12套住排水管道I，用兩組千斤頂9，10分別頂住此兩塊鐵板11，12，在千斤頂9，10上頂過程中，兩塊鐵板11，12會(huì)形成一定的夾角，此時(shí)橡膠圈8發(fā)揮作用，橡膠圈8會(huì)與排水管道I形成摩擦力，利用此摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)排水管道I的上拔(與電工爬桿所用的腳扣的原理相似)。注意左右兩組千斤頂9，10需協(xié)調(diào)上頂，以防排水通道I傾斜，然后通過千斤頂9，10來(lái)完成排水通道I的上拔施工工藝。
[0033]以上說(shuō)明以2米為例，實(shí)際應(yīng)用中可以做成I米一段，或每段長(zhǎng)度在實(shí)際工程中按需選擇。
【權(quán)利要求】
1.一種真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法，所采用的排水通道，包括一根以上的上部排水管道(I)和一根下部排水管道(2)，相鄰的上部排水管道(I)之間及上部排水管道(I)與下部排水管道(2)之間相互密封連接，所述的下部排水管道上開設(shè)有用于抽水的孔洞，所述的施工方法，包括下列的步驟: ①在現(xiàn)場(chǎng)淤泥層上鋪設(shè)墊層，再上鋪薄膜； ②將上部排水管道(I)的最下部的第一根與下部排水管道(2)密封連接好后安裝管靴，管靴與下部排水管道(2)密閉牢固連接，豎向插入薄膜開洞處至方便連接下一根管道的高度，確保整個(gè)排水通道豎直； ③密封連接第二根上部排水管道(2)與第一根部排水管道(2); ④繼續(xù)插管和密封連接其他的上部排水管道(2)直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度； ⑤連接位于上端的上部排水管道(2)與濾水管，使用真空泵加負(fù)壓進(jìn)行排水； ⑥在施工的過程中，先進(jìn)行下部淤泥土的排水，到一段時(shí)間后固結(jié)已經(jīng)基本完成，這時(shí)，真空泵停止抽真空，卸下排水通道與濾水管的連接，向上拔管，卸掉拔出的位于上端的上部排水管道(I)，再次連接排水通道與濾水管并進(jìn)行下一階段上一土層的排水固結(jié)，再到一段時(shí)間后重復(fù)以上步驟，從而完成軟土地基的排水固結(jié)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法，其特征在于，步驟6所述的向上拔管的具體步驟如下:在薄膜開洞處放置開有孔洞的底板(15)，將兩組液壓千斤頂(9、10)放在底板(15)上，并位于排水通道的兩側(cè)。在位于端部的上部排水管道(I)上套上開有孔洞的兩個(gè)頂板(11，12)，在兩個(gè)頂板(11，12)的孔洞處分別嵌有內(nèi)橡膠圈(8)，內(nèi)橡膠圈(8)的內(nèi)徑與上部排水管道(I)的外徑相互配合，一個(gè)液壓千斤頂(9)頂住一個(gè)頂板(11)，另一個(gè)液壓千斤頂(10)頂住另一個(gè)頂板(12)，在千斤頂上頂過程中，頂板(11，12)會(huì)形成一定的夾角，此時(shí)內(nèi)橡膠圈(8)與上部排水管道(I)形成摩擦力，利用此摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)排水通道的上拔，兩組千斤頂需協(xié)調(diào)上頂，以防排水通道傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法，其特征在于，管靴(4)的前端是尖的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓固結(jié)排水施工方法，其特征在于，各個(gè)排水管道均為鐵管，在下部排水管道(2)的外部套有無(wú)紡?fù)凉た棽?3)，在無(wú)紡?fù)凉た棽?3)的外層包裹有鐵絲網(wǎng)(5)，以防在施工過程中脫落。
【文檔編號(hào)】E02D3/10GK104005402SQ201410261410
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】雷華陽(yáng), 盧海濱, 仇王維, 賀彩峰, 任倩 申請(qǐng)人:天津大學(xué)