一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统及方法，该系统包括履带式振动插板机、轻型轨道式插板机、真空水气分离装置、真空泵、抽水泵、塑料排水板、真空支管、真空总管、细渣土层及覆盖于细渣土层表面的土工布和真空密封膜。本发明专利技术施工过程噪音小，真空预压设备简单、轻便、容易操作，固结时间由原来的三个月缩短为两个月，加快了施工建设速度，软基有振动比无振动多下沉30～50cm，沉降效果十分明显，作为一种经济、质量可控制的软基处理方法，具有较高的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统及方法
本专利技术涉及加固软土地基工程

技术介绍
随着国民经济的发展，在近海滩地上围海造地的需求也越来越多。由于沿海地区基本上是软弱地基，要在这种地基上建造水利工程，对软基的处理是一个重要课题。软土从广义上说，就是强度低、压缩性高的软弱土层，可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。软土地基加固的方法很多，比如可采用塑料排水板、真空预压法。塑料排水板是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道，因其施工简单，快捷，目前国内广泛应用，效果亦佳。真空预压法是在需要加固的软粘土地基内设置塑料排水板，然后在地面铺设土工布及无纺布，其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于无纺布中的滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。各种地基处理方法均存自己的优势及局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种振动联合真空预压加固深厚软土地基的工程处理系统。为实现专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案是：一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其包括：履带式振动插板机、轻型轨道式插板机、真空水气分离装置、真空泵、抽水泵、塑料排水板、真空支管、真空总管、细渣土层及覆盖于细渣土层表面的土工布和真空密封膜，塑料排水板插设于软基，塑料排水板板头连接水平铺设的真空支管，多条真空支管汇集于若干条真空总管，真空总管通过管路连接位于真空密封膜外的真空水气分离装置的进水口，真空水气分离装置的抽气口与真空泵连接，真空水气分离装置的出水口与抽水泵通过水管连接，构成抽真空系统和排水排气系统，所述轻型轨道式插板机包括振动锤、桩管和沿桩管轴向布置的多组振动工作部件，每组振动工作部件由四个振动工作部件组件绕桩管周向均布而成，每个振动工作部件中至少包含一个焊接固定于桩管外壁的连接板、贯穿连接板水平穿孔的连接轴、通过连接轴枢接于连接板可在竖直面摆动的振动板、设置于振动板上方限制振动板向上摆动的固定板。进一步地，沿桩管轴向布置的相邻两组振动工作部件之间相距1.0-1.5m。进一步地，振动工作部件的桩管直径为18-20cm。优选地，塑料排水板打穿软土层，进入下卧粘土层50cm或插至距离其下卧砂层50cm。优选地，塑料排水板采用正方形点阵布置，相邻塑料排水板间距1.0m。优选地，铺设于软土地基表面的细渣土层55～65cm，细渣土层上部依次铺设30cm厚的土工布和真空密封膜层。进一步地，真空密封膜层上还铺设有泡沫缓冲层供轻型轨道式插板机进行振动施工。本专利技术的另一目的在于提供一种振动联合真空预压加固深厚软基的工程处理方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种振动联合真空预压加固深厚软基的方法，其采用如上任一所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，并按以下步骤进行：S1.将施工范围内的杂物清理干净；S2.在软土地基表面处铺设细渣土层；S3.利用履带式振动插板机在软基中打设塑料排水板，塑料排水板按正方形1m×1m点阵布设，将履带式振动插板机套管、管靴、塑料排水板插入软基，把塑料排水板插入到设计深度；S4.塑料排水板打设完成后，拔出履带式振动插板机套管，剪断多余部分的排水板，剪断时应保证排水板可在细渣土层以上的外露长度有20～30cm；S5.铺设真空管网，每根塑料排水板通过卡槽与真空支管连接，每条真空支管通过小四通汇集到真空主管；S6.铺设细渣土层覆盖真空管网，随后在细渣土层上部铺设土工布，开挖压膜沟，铺设真空密封膜，将密封膜边压入压膜沟内，并将留出的密封膜用土覆盖；S7.布设真空水气分离装置，每个真空水气分离装置控制面积为800～1000m2，在布设真空水气分离装置的同时埋设膜下监测测头，真空水气分离装置的进水口与真空主管通过管路连接，真空水气分离装置的抽气口与真空泵连接，真空水气分离装置的出水口与抽水泵通过水管连接，连成抽真空系统和排水排气系统，然后进行真空聚在压加固；S8.真空预压加固一个月后，关闭抽真空系统和排水排气系统，往真空密封膜上铺设泡沫缓冲层；S9.采用轻型轨道式插板机在泡沫缓冲层上行走作业，在每四根塑料排水板形成的正方形点阵中央插入振动装置振动软基，振动装置插入深度与塑料排水板的打设深度相同，振动作业过程中，振动锤锤击桩管，按2-4m/min的速度下插桩管，振动结束后，按5-8m/min的速度上拔桩管；S10.振动软基结束后，移走轻型轨道式插板机及泡沫缓冲层，在穿孔的真空密封膜上覆上黏土，保证密封性，重新开启抽真空系统和排水排气系统，再次抽真空一个月；S11.通过监测结果达到设计卸载要求标准时停泵卸载；S12.卸载后，对压膜沟进行翻挖填实，整平场地。进一步地来说，步骤S7中，真空水气分离装置中水位高于四分之三水箱高时，开启抽水泵；低于四分之一水箱高时，关闭抽水泵。本专利技术有效地将塑料排水板与真空预压法结合起来，另外添加多一道“振动”作业工序，采用振动联合真空预压的方法加固处理深厚软基，通过振动工作部件将一定频率、振幅和激振力的振动能量传递给软土，软土中颗粒受到强迫振动导致土体间的粘着力和内摩擦力随之降低，在其自重作用下向新的稳定位置沉落滑移，并消除空隙，使颗粒得到致密的排列，从而使软土中的自由水更容易地被排出，更进一步地提高了真空预压加固深厚软基效果。本专利技术施工过程噪音小，真空预压设备简单、轻便、容易操作，固结时间由原来的三个月缩短为两个月，加快了施工建设速度，软基有振动比无振动多下沉30～50cm，沉降效果十分明显，作为一种经济、质量可控制的软基处理方法，具有较高的社会效益和经济效益。附图说明图1为一种振动联合真空预压加固深厚软基的装置立面示意图。图2为塑料排水板的立面示意图。图3为塑料排水板在软基中的分布及振动软基点位布设的平面示意图。图4为真空管网分布的平面示意图。图5为真空水气分离装置立面示意图。图6为轻型轨道式插板机的工作部件立面示意图。图7为图6的A-A截面图。其中：1-软基、2-细渣土层、3-履带式振动插板机、4-塑料排水板、5-真空支管、6-真空主管、7-真空泵、8-土工布、9-压膜沟、10-真空密封膜、11-真空水气分离装置、12-监测测头、13-真空表、14-抽水泵、15-水管、16-泡沫缓冲层、17-轻型轨道式插板机、18-振动锤、19-桩管、20-振动板、21-固定板、22-连接板、23-连接轴、24-振动软基点位布设、25-软基表面、41-滤膜、42-板芯、111-进水口、112-抽气口、113-出水口、114-箱内水位线、115-底座、116-压力传感装置、117-止回阀。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统，包括履带式振动插板机3、轻型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于包括：履带式振动插板机、轻型轨道式插板机、真空水气分离装置、真空泵、抽水泵、塑料排水板、真空支管、真空总管、细渣土层及覆盖于细渣土层表面的土工布和真空密封膜，/n塑料排水板插设于软基，塑料排水板板头连接水平铺设的真空支管，多条真空支管汇集于若干条真空总管，真空总管通过管路连接位于真空密封膜外的真空水气分离装置的进水口，真空水气分离装置的抽气口与真空泵连接，真空水气分离装置的出水口与抽水泵通过水管连接，构成抽真空系统和排水排气系统，/n所述轻型轨道式插板机包括振动锤、桩管和沿桩管轴向布置的多组振动工作部件，每组振动工作部件由四个振动工作部件组件绕桩管周向均布而成，每个振动工作部件中至少包含一个焊接固定于桩管外壁的连接板、贯穿连接板水平穿孔的连接轴、通过连接轴枢接于连接板可在竖直面摆动的振动板、设置于振动板上方限制振动板向上摆动的固定板。/n

【技术特征摘要】
1.一种振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于包括：履带式振动插板机、轻型轨道式插板机、真空水气分离装置、真空泵、抽水泵、塑料排水板、真空支管、真空总管、细渣土层及覆盖于细渣土层表面的土工布和真空密封膜，
塑料排水板插设于软基，塑料排水板板头连接水平铺设的真空支管，多条真空支管汇集于若干条真空总管，真空总管通过管路连接位于真空密封膜外的真空水气分离装置的进水口，真空水气分离装置的抽气口与真空泵连接，真空水气分离装置的出水口与抽水泵通过水管连接，构成抽真空系统和排水排气系统，
所述轻型轨道式插板机包括振动锤、桩管和沿桩管轴向布置的多组振动工作部件，每组振动工作部件由四个振动工作部件组件绕桩管周向均布而成，每个振动工作部件中至少包含一个焊接固定于桩管外壁的连接板、贯穿连接板水平穿孔的连接轴、通过连接轴枢接于连接板可在竖直面摆动的振动板、设置于振动板上方限制振动板向上摆动的固定板。


2.根据权利要求1所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于：沿桩管轴向布置的相邻两组振动工作部件之间相距1.0-1.5m。


3.根据权利要求1所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于：振动工作部件的桩管直径为18-20cm。


4.根据权利要求1所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于：塑料排水板打穿软土层，进入下卧粘土层50cm或插至距离其下卧砂层50cm。


5.根据权利要求1所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于：塑料排水板采用正方形点阵布置，相邻塑料排水板间距1.0m。


6.根据权利要求1所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于：铺设于软土地基表面的细渣土层55～65cm，细渣土层上部依次铺设30cm厚的土工布和真空密封膜层。


7.根据权利要求1所述的振动联合真空预压加固深厚软基的系统，其特征在于：真空密封膜层上还铺设有泡沫缓冲层供轻型轨道式插板机进行振动施工。


8.一种振动联合真空预压加固深厚软基的方法，其特征在于采用如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志良，王婧，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，中交第四航务工程局有限公司，广州港湾工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44