豎橫向排水系統的製作方法

2023-11-10 00:27:38

本實用新型涉及一種採用排水固結法軟弱地基所需的排水通道，特別涉及一種豎向、橫向均有排水通道的豎橫向排水系統。

背景技術：

目前，在高速公路、高速鐵路、公路拓寬、市政、機場、路堤壩、擋土牆、港口等軟基處理方法中，排水固結法是一種技術最成熟、應用時間最長、應用最廣的軟基處理方法，通過在地基中打設豎向沙井或塑料排水帶，通過真空預壓或堆載預壓等方法施加上部荷載，增加地基土體的總應力，根據太沙基的有效應力原理，隨著土中水隨沙井或塑料排水帶等排水通道排出後，土中的孔隙水壓力逐漸減小，有效應力逐漸增加，固結度逐漸增大，土體的剪切強度和承載能力逐漸增加達到設計要求，即可進行地基上部建築的施工工作。

總所周知，土中水的擠壓排出過程是一個漫長的過程，影響土中水排出的主要因素有土的性質、排水路徑的長短、施加的總應力大小等因素，在實際工程中，由於所施加的上部荷載總是有限，採用的排水路逕往往都是單一的沙井或塑料排水帶等豎向排水通道，排水通道間的土體中的孔隙水需要經過一個比較長的排水路徑才能達到豎向排水通道，因此工程中，預壓時間一般較長，甚至會達到幾年左右。固結度理論計算表明，在其它條件都相同的情況下，當排水路徑縮短1倍時，達到相同固結度所需要的時間將會縮短4倍，固結時間與排水路徑的平方成反比。鑑於在地基土中設置橫向排水通道的難題加大，故實際工程中還沒有橫向排水通道應用的情況。當前，有關橫豎向均能排水的相關專利有：立體排水體及其施工方法(專利號ZL 201110101665.8)、擋土牆牆後填土中的立體排水系統(專利號ZL200620049192.6)、預壓法處理軟土地基所用的立體排水體(專利號ZL 201120120733.0)、一種用於吹填淤泥加固的豎向立體排水裝置及使用方法(申請號CN201610195510.8，實質審查)和一種立體複合塑料排水板(專利號ZL 201320558931.4)等，然而該些立體排水的結構構件是以金屬構件為主，處理的軟土深度有限，多以處理表層軟土為主，造價相對較高。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種合理可行的、易於操作的豎橫向排水系統。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:豎橫向排水系統，包括豎橫向排水筒，豎橫向排水筒由豎向的排水柱、橫向的塑料排水帶組成，其中排水柱為主排水通道，它將吸收的水分傳遞至上部墊層，塑料排水帶為次要排水通道，將吸水的水分傳遞給豎向排水柱；採用高強度膠體將塑料排水帶固定在排水柱的芯柱的翼緣面上，並在排水柱外周纏繞，末端採用低強度膠體粘結，一個斷面只粘結一個塑料排水帶，並按螺旋狀等間距粘結塑料排水帶於排水柱外周。

作為優選：所述排水柱為空心圓柱體，由空心星形芯柱、透水薄膜和三角形排水通道組成，其中芯柱是由高密度聚乙烯壓制而成的，透水薄膜為土工布，利用高強度膠體將透水薄膜黏貼於芯柱的翼緣面上，透水薄膜與芯柱星形接口組成了三角形排水通道。

作為優選：所述塑料排水帶為雙面反濾排水帶。

本實用新型的有益效果是:

在排水筒打入地基後採用高速轉機高速旋轉排水柱的芯柱，纏繞粘結在排水柱外周的塑料排水帶受到強大離心力作用而向周圍土體內延伸，最終形成了縱橫向都有排水通道的孔隙水排水系統，大大減小了孔隙水的排水路徑，成倍降低了固結時間，縮短了上部荷載預壓時間，縮短了工期。

本實用新型採用的排水筒打設機是由小功率鑽機改裝而成的，採用小直徑鑽杆，其內徑稍大於排水筒的最大直徑，保留鑽杆下部的螺旋鑽葉，打設排水筒時鑽杆螺旋下鑽，使得周圍土體受到撓動，上拔鑽杆時也要螺旋上拔，從而大大減小了周圍土體對排水筒的擠壓力，排水筒在高速旋轉離心力作用下能夠更容易的延伸到周圍土體中，形成橫向排水通道，塑料排水帶在地基內呈螺旋狀向各個方向伸展，使得深厚軟土地基每隔一定厚度就有橫向排水通道，筒間土中的孔隙水通過橫向排水通道，流入豎向排水通道，無需經過較長的排水路逕到達豎向排水通道。

本實用新型使用的鑽杆下部開口，排水筒從下部開口處上插入鑽杆內，末端設置管靴，管靴與排水筒的連接也採用高強度膠體粘結，管靴與鑽杆口吻合頂緊，防止下鑽時泥沙進入鑽杆內，保證下一排水筒的順利打設，旋轉出來的泥土要及時清理，保證施工場地的整潔。

本實用新型可以直接用於真空預壓、堆載預壓或真空堆載聯合預壓等排水固結方法中，與傳統排水固結法所不同只是排水系統不同，在地基中增加了橫向排水通道，加速了排水，而上部墊層的設置、抽真空、堆載等步驟與傳統方法相同。

本實用新型採用了傳統排水固結法中未使用的豎向排水柱，其芯柱的橫截面是空心星狀體，類似於齒輪，芯柱強度很大，芯柱採用高速轉機旋轉時能夠更加牢靠的連接，傳遞旋轉離心力；芯柱最外為平整的翼緣面，具有一定的寬度，不僅是透水薄膜的粘結面，還是與橫向塑料排水帶的粘結面，其寬度為塑料排水帶芯帶的寬度，芯柱外翼緣面的在一定程度上決定了本實用新型的成敗與否。

本實用新型克服了傳統排水固結法中排水通道設置單一、排水路徑較長的缺陷，研製了縱橫向排水系統及其施工打設方法，可直接用於現有的排水固結法處理軟土地基工程中。

附圖說明

圖1為豎橫向排水系統示意圖；

圖2為縱橫向排水效果簡圖；

圖3為A-A剖面圖：豎橫向排水筒伸展圖；

圖4為塑料排水帶纏繞圖；

圖5為鑽杆下部插入排水筒簡圖；

附圖標記說明：1-豎橫向排水筒、2-排水柱、3-塑料排水帶、4-芯柱、5-管靴、6-透水薄膜、7-三角形排水通道、8-翼緣面、9-墊層、10-螺旋鑽葉、11-鑽杆。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型做進一步描述。下述實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。

如圖1至圖5所示，本實施例的豎橫向排水系統，包括豎橫向排水筒1，豎橫向排水筒1由豎向的排水柱2、橫向的塑料排水帶3組成，其中排水柱2為主排水通道，它將吸收的水分傳遞至上部墊層9，塑料排水帶3為次要排水通道，將吸水的水分傳遞給豎向排水柱2；採用高強度膠體將塑料排水帶3固定在排水柱2的芯柱4的翼緣面8上，並在排水柱2外周纏繞，末端採用低強度膠體粘結，一個斷面只粘結一個塑料排水帶3，並按螺旋狀等間距粘結塑料排水帶3於排水柱2外周。

所述排水柱2為空心圓柱體，由空心星形芯柱4、透水薄膜6和三角形排水通道7組成，其中芯柱4是由高密度聚乙烯壓制而成的，透水薄膜6為土工布，利用高強度膠體將透水薄膜6黏貼於芯柱4的翼緣面8上，透水薄膜6與芯柱4星形接口組成了三角形排水通道7。所述塑料排水帶3為雙面反濾排水帶。

本實施例的豎橫向排水系統的施工工法，施工步驟如下：

1)根據設計豎向打設深度和橫向擴散範圍，截取相對應長度的排水柱2和塑料排水帶3，並按照塑料排水帶3截面大小在排水柱2上按照螺旋等間距的方式割去相應截面大小的透水薄膜6，露出芯板翼緣面8，採用高強度膠體將塑料排水帶3芯板與排水柱2芯板翼緣面8粘結，之間的縫隙採用土工布粘合；

2)在排水柱2外周纏繞塑料排水帶3，形成用於打設的排水筒，末端採用低強度膠體粘結好，粘結強度以塑料排水帶3緊裹排水柱2、無松垮為準；

3)適當改裝鑽機，使得鑽杆11的內徑適當大於豎橫向排水筒1的最大直徑，鑽杆11下部外側帶有螺旋鑽葉10，鑽葉的直徑為鑽杆11直徑的兩倍；

4)提升鑽杆11離地面一定高度，將拼裝好的豎橫向排水筒1從鑽杆11下部開孔處插入其中，排水筒的拼接採用高強度膠體粘結排水柱2芯柱4，粘結處再採用透水薄膜6黏貼外表並在排水筒末端粘結塑料管靴5，保證鑽杆11下鑽時不會進入泥土；

5)開啟鑽機，鑽入鑽杆11至設計深度，再旋轉上拔鑽杆11而豎橫向排水筒1留在地基中；

6)將地面上露出的排水筒剝去外部透水薄膜6露出星形芯板，將其固定在高速轉機上，開機進行高速離心旋轉，纏繞的塑料排水帶3在強大離心力作用下鑽入周圍土體內，最終形成縱橫向排水系統；

7)移機就位於下一個位置，重複步驟4～6完成豎橫向排水系統的施工。

結合圖3、4所示的空心星形芯柱4形狀，設計塑材壓制模板，將高密度聚乙烯材料壓製成型，採用高強度膠體將透水薄膜6黏貼在芯柱4的外翼緣面8上，透水薄膜6要保持拉緊狀態，無松垮現象，透水薄膜6與星形截面形成了三角形排水通道7；根據選用的塑料排水帶3的橫截面尺寸，在排水柱2翼緣面8上割去相應大小的透水薄膜6，將塑料排水帶3粘結於翼緣面8上，粘結處採用透水薄膜6粘結密封，塑料排水帶3的粘結方式採用如圖1、3所示的螺旋等間距連接；將連接好的塑料排水帶3纏繞在排水柱2外周，在塑料排水帶3端部採用低強度膠體粘結，以塑料排水帶3緊裹排水柱2、無松垮、拆散為準，此時變形成了單位長度的豎橫向排水筒1；根據設計打設長度，連接單位長度的豎橫向排水筒1，連接時芯柱4要對其，保證三角形排水通道7的暢通，然後採用高強度膠體粘結，並在粘結處再粘結透水薄膜6保證連接處密封；適當改裝小功率鑽機，使得鑽杆11的內徑適當大於豎橫向排水筒1的最大直徑，將連接好的豎橫向排水筒1從帶有螺旋鑽葉10的鑽杆11底部出入其中，在末端粘結塑料管靴5，管靴5的直徑大於鑽杆11直徑，且管靴5與鑽杆11口吻合頂緊，如圖5所示；開機螺旋鑽進打設豎橫向排水筒1至設計深度後，再螺旋上拔鑽杆11，清理掉上拔旋轉出的泥土，在筒位處架立高速轉機，將露出的豎橫向排水筒1剝去透水薄膜6，將芯柱4固定在高速轉機的旋轉齒輪上，開機高速旋轉芯柱4，下部塑料排水帶3在強大離心力作用下逐漸向四周土體內延伸，形成如圖1、2所示的豎橫向排水系統。