一种用于软土地基处理的装置及方法制造方法及图纸

一种用于软土地基处理的装置及方法，所述装置包括：排水板(4)、集水井(7)、压排水管(6)，所述压排水管(6)以管道方式连接所述排水板(4)的底部和所述集水井(7)的底部；加压模块，所述加压模块包括：薄膜(12)、堆载体(13)和空压机(1)；所述薄膜(12)具有气密性且覆盖在所述软土地基上方；堆载体(13)，所述堆载体(13)设置在所述薄膜(12)上方；空压机(1)，所述空压机(1)的加压端连通所述薄膜(12)的下部，通过使得所述薄膜(12)下的软土地基土层处于高于大气气压的状态而启动地下水的排水过程。

A device and method for soft soil foundation treatment

【技术实现步骤摘要】
一种用于软土地基处理的装置及方法
本专利技术涉及地基处理的
，特别是对利用空气压力变化对软土地基进行处理的装置及方法。
技术介绍
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。软土地基是泛指由强度低，压缩量较高的软弱土层构成的地基。由于软土强度低，沉降量大，往往给道路、建筑物等工程带来很大的危害。因而，在实际工程中，通常都需要对软土地基进行固结处理。当前，行业内对于软土地基的处理方法通常有：堆载预压法、真空预压法、以及复合地基处理法等。其中，堆载预压法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度，减少工后沉降。当强度指标达到设计要求数值后，卸去荷载。该法原理较成熟，施工简单，不需要特殊的施工机械和材料。但由于软土固结系数小，故软土的排水固结时间较长，因此工期较长。真空预压法通过在土体中设置竖向插入的塑料排水板，上铺砂层，再覆盖薄膜封闭，抽气使膜下排水板和砂层等处于部分真空状态，排水砂垫层和竖向排水通道，真空度的传递从排水主管，经砂垫层再传至塑料排水板，进而加固软土层。考虑到真空度的传递经过排水主管、支管、砂垫层及塑料排水板，传递途径的多样造成了真空度的损失，影响了真空预压的效果。该方法不需要堆载，省去了加载和卸荷工序，缩短了预压时间，省去了大量堆载材料，所使用的设备及施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工，然而其排水固结时间仍然较长。复合地基处理法则泛指其他利用物理、化学等工艺对软土进行处理，以提高其承载力的方法。典型地有，水泥土搅拌桩法、换填垫层法、注浆法等。然而这些方法的成本较高，不利于大面积施工。为了尽量缩短预压时间，提高固结效果，在常规的真空预压法的基础上，行业内提出了直排式真空预压法。直排式真空预压是将排水主管通过转接器、支管直接与塑料排水板连接，或仅设置条带砂垫层包裹真空管，使真空压力直接通过排水主管、转接器、支管传入到塑料排水板内的一定深度。简言之，相对于常规真空预压法，其减少了砂垫层或不用砂垫层，将真空管与排水板直接连接，目的是希望改变真空度的传递途径。减少真空度的传递损失，提高排水板中的真空压力，同时也节约砂垫层的成本。此外，近年来又发展出了增压式真空预压(Overvacnmpressure)法，其是在塑料排水板间设置增压管，待常规真空预压法使得土体固结度达到30％～50％后，让增压管开始工作，增加增压管附近土体水头压力，使增压管附近土体与排水板的水压力差增加，迫使土中自由水进入排水板，使真空预压的加固效果得到改善。然而，增压式真空预压法在膜下真空状态时进行增压的做法会使得膜下真空度减小，此外可能在土体中产生滞留的气泡，不利于排水效果。真空预压方法的主要原理在于，通过抽气使薄膜下处于真空状态，引起土中孔隙水压力降低，使土中形成负的超静孔隙水压力，在总应力没有增加的情况下，降低的孔隙水压力就等于增加的有效应力，从而使土体发生固结。但目前的真空预压方法仍然存在许多不足：常规真空预压和直排式真空预压均不降低土体中的地下水位，影响地基加固处理效果；增压式真空预压存在压力控制困难，在向土体压气的物理作用过程为气水置换，可能导致土中封存气体产生气爆安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于新原理的用于软土地基处理的装置及方法。本专利技术提供一种用于软土地基处理的装置，所述装置包括：排水板，所述排水板是插入在软土地基中的具有竖向内部间隙和侧向孔隙的竖向排水构件；集水井，所述集水井的深度为10～20m；压排水管，所述压排水管以管道方式连接所述排水板的底部和所述集水井的底部；薄膜，所述薄膜具有气密性且覆盖在所述软土地基上方；堆载体，所述堆载体设置在所述薄膜上方；空压机，所述空压机的加压端连通所述薄膜的下部，通过使得所述薄膜下的软土地基土层处于高于大气气压的状态而启动地下水的排水过程。如此，在整个排水过程中，土体中的水分排出后，土体仍然处于高气压状态下，土层的承载状态未发生明显地变化，从而不会产生如真空预压排水法那样的边排水，伴随着土体固结的缓慢过程。而在空压机停止工作后，高气压状态解除，堆载体的重量作用在已经排出地下水的地基土上，这样没有地下水的地基土的压缩固结过程可以迅速完成。在一个实施方式中，由薄膜、堆载体和空压机构成加压模块，所述加压模块还包括透气层，所述透气层设置在所述软土地基上方且位于所述薄膜下方。透气层能够保护排水设施并具有良好的透气性能。设置透气层的另一个作用在于，其可以与薄膜接触以保护薄膜的完整。在一个实施方式中，所述排水板插入所述软土地基的一端具有板靴。在一个实施方式中，所述压排水管的一端连通设置在所述板靴内的容水空间。在一个实施方式中，所述排水板插入所述软土地基的深度至少为膜下空气压力对应的水柱高度。本专利技术还提供一种用于软土地基处理的方法，包括根据前述任一项所述的用于软土地基处理的装置，其中：包括以下步骤：S1：在待处理的软土地基中设置集水井、排水板以及压排水管；S2：在待处理的软土地基上设置加压模块，所述加压模块至少包括空压机、薄膜以及堆载体；S3：启动所述空压机使得所述薄膜下的软土地基土层处于高于大气气压的状态，启动地下水的排水过程。在一个实施方式中，所述方法进一步包括：S4：在排水过程完成以后，停止所述空压机的工作，使得所述堆载体压缩非饱和软土地基完成土体固结。在一个实施方式中，在地下水的排水过程中，所述薄膜下气压最大能达到与所述堆载体的重量平衡的状态。附图说明图1为本专利技术的用于软土地基处理的装置的示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特征细节仅仅是为了帮助全面理解本专利技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本专利技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。在本专利技术的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本专利技术实施例的实施过程构成任何限定。应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于软土地基处理的装置，所述装置包括：/n排水板(4)，所述排水板(4)是插入在软土地基中的具有竖向内部间隙和侧向孔隙的竖向排水构件；/n集水井(7)，所述集水井(7)的深度为10～20m；/n压排水管(6)，所述压排水管(6)以管道方式连接所述排水板(4)的底部和所述集水井(7)的底部：其特征在于：/n所述装置还包括：加压模块，所述加压模块包括：/n薄膜(12)，所述薄膜(12)具有气密性且覆盖在所述软土地基上方；/n堆载体(13)，所述堆载体(13)设置在所述薄膜(12)上方；/n空压机(1)，所述空压机(1)的加压端连通所述薄膜(12)的下部，通过使得所述薄膜(12)下的软土地基土层处于高于大气气压的状态而启动地下水的排水过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于软土地基处理的装置，所述装置包括：
排水板(4)，所述排水板(4)是插入在软土地基中的具有竖向内部间隙和侧向孔隙的竖向排水构件；
集水井(7)，所述集水井(7)的深度为10～20m；
压排水管(6)，所述压排水管(6)以管道方式连接所述排水板(4)的底部和所述集水井(7)的底部：其特征在于：
所述装置还包括：加压模块，所述加压模块包括：
薄膜(12)，所述薄膜(12)具有气密性且覆盖在所述软土地基上方；
堆载体(13)，所述堆载体(13)设置在所述薄膜(12)上方；
空压机(1)，所述空压机(1)的加压端连通所述薄膜(12)的下部，通过使得所述薄膜(12)下的软土地基土层处于高于大气气压的状态而启动地下水的排水过程。


2.根据权利要求1所述的用于软土地基处理的装置，其特征在于：所述加压模块还包括透气层(3)，所述透气层(3)设置在所述软土地基上方且位于所述薄膜(12)下方。


3.根据权利要求1所述的用于软土地基处理的装置，其特征在于：所述排水板(4)插入所述软土地基的一端具有板靴(5)。


4.根据权利要求3所述的用于软土地基处理的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红月，尚岳全，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33