存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置製造方法
2023-06-08 18:44:56
存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置製造方法
【專利摘要】一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置，是在考慮常規真空預壓排水板中真空壓力的傳遞特性，利用改進的塑料排水板加固軟土地基。在穿過砂土夾層段置換塑料通水管，同時保持塑料排水板豎向排水通道暢通。當真空壓力由上而下傳遞至砂土夾層時，由於該區間內塑料排水板被密封(不透水、不透氣)，真空壓力得以順利通過砂土夾層進而傳遞到砂土夾層以下地基，能夠有效的減少真空度沿塑料排水板的損失，加快深厚軟土地基的固結。本方法是在考慮真空壓力傳遞特點的基礎上，針對砂土夾層埋深較大的深厚軟土地基或是含砂土夾層的水下軟土地基，開發了一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置。
【專利說明】存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置
【技術領域】:
[0001]本發明屬於土木工程地基加固處理設計與施工技術，特別針對存在透水性較大砂土夾層的軟土地基處理，開發了存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置。
【背景技術】
[0002]真空預壓排水固結法是一種常用的軟土地基加固方法。真空預壓法的基本原理是在鋪設密封膜的地基上利用抽真空設備，將密封膜下水平排水墊層中的氣體和水逐漸抽出，並在水平排水墊層中形成負壓，水平排水墊層中的負壓通過打設在地基中的豎向排水通道(塑料排水板)逐漸向下延伸，促使排水通道內孔隙水壓力降低，並與土體中的孔隙水壓力形成壓差，在該壓差作用下，土體孔隙中的水、氣流向豎向排水通道，再經豎向排水通道流向水平排水墊層，最後經由真空濾管被排出。經真空固結後，土體中有效應力增加，土體各項強度指標增大，可以很大程度地減小工後沉降，滿足各種構築物的承載要求。真空預壓固結排水法通常適用於淤泥、淤泥質土、衝填土等飽和粘土地基。
[0003]由加固的基本原理可知，密封膜下以及塑料排水板內的真空度保持對加固效果有很大影響。實際工程中，為了保持密封膜下的真空度，通常採用兩層密封膜並在加固場地周圍開挖壓膜溝，壓膜溝深度至少應挖至不透水、不透氣層頂面以下0.5m，然後將密封膜埋入壓膜溝後用粘土回填。而當加固區邊界透水透氣層(砂土夾層)較深時，則採用粘土密封牆。粘土密封牆厚度一般不小於1.2m，拌合後牆體的粘粒含量應大於15%，滲透係數應小於10_5cm/s。但如果砂土夾層埋深很大(大於20m)或是水下真空預壓存在砂土夾層時，將無法設置粘土密封牆，造成塑料排水板內的真空度在砂土夾層中很快消散而無法傳遞到更深的地基。為了克服砂土夾層中真空消散問題，亟需一種針對存在砂土夾層深厚軟土地基的加固技術和裝置。
[0004]經分析，當地基中存在砂土夾層時，因砂土夾層透水性較大，大量地下水通過砂層進入塑料排水板，增大了水頭損失進而妨礙真空壓力向砂土夾層以下的地基傳遞。基於以上分析，在原有常規真空預壓法的基礎上，考慮對原有的塑料排水板進行改進，對穿透砂土夾層的排水板區間進行密封處理，使排水板徑向與砂土夾層接觸面為不透水、不透氣，同時保持塑料排水板的豎向排水通道暢通。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置，它考慮了排水板中的井阻效應，利用改進的塑料排水板加固存在砂土夾層軟土地基，使得真空壓力能夠順利穿過砂土夾層進而傳遞到砂土夾層下部地基，從而加速下層地基的固結。適用於含有砂土夾層，且埋深較大的軟土地基，以及含有砂土夾層的水下軟土地基。
[0006]本發明具體內容:
[0007]存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術，其特徵在於:考慮真空固結中真空壓力傳遞特性，利用改進的塑料排水板抑制真空壓力在砂土夾層中的消散，相對於常規真空排水固結法而言真空壓力能夠穿透砂土夾層，使得砂土夾層以下地基與排水板間保持較大的壓力差，從而加快軟土地基的固結排水。
[0008]存在砂土夾層的深厚軟土地基加固裝置，其特徵在於:對傳統的塑料排水板進行改進，在穿過砂土夾層段設置塑料通水管，同時保持塑料排水板豎向排水通道暢通。當真空壓力由上而下傳遞至砂土夾層時，由於該區間內塑料排水板被密封(不透水、不透氣)，真空壓力得以順利通過砂土夾層進而傳遞到砂土夾層以下地基，能夠有效地減少真空度沿塑料排水板的損失，加快地基的固結。
[0009]砂土夾層區間內塑料排水板的密封採用置換不透水不透氣的塑料通水管的方法。該方法需要定製塑料通水管及聯接接頭，並按砂土夾層預定深度拼接塑料排水板。它的優點在於操作簡單、工藝成熟，相對於傳統真空排水固結法僅需增加排水板與通水管聯接一道工序。根據地質勘察資料，確定砂土夾層的位置及埋深，合理截取塑料排水板和通水管，通過聯接接頭連接並保證兩者之間的氣密性，通過插板機將改進的排水板打入指定深度，後續施工與一般真空預壓加固方法相同。
[0010]塑料排水板類型:宜採用C型或D型塑料排水板；
[0011]塑料排水板尺寸:寬10 ± 0.2cm，厚0.45?0.60cm;
[0012]塑料通水管類型:PVC鋼絲軟管，抗壓能力-100?IOOOkPa,耐負壓能力好，在真空及高壓狀態下能保持原形；
[0013]塑料通水管尺寸:內徑1.9?2.5cm，壁厚0.35?0.4cm ；
[0014]聯接接頭類型:塑料波紋管扁圓接頭；
[0015]聯接接頭尺寸:扁圓接頭圓形端內徑1.8?2.1cm,插入塑料通水管內，用環氧樹脂密封膠和雙鋼絲卡箍雙重密封；扁形端長10.5cm,寬0.6cm,厚0.4cm,塑料排水板插入扁形端，用環氧樹脂密封膠密封；
[0016]本發明特點
[0017]採用真空排水固結加固深厚軟土地基時，對砂土夾層段的塑料排水板採用置換塑料通水管的方法，減小真空壓力沿塑料排水板的損失，使得真空壓力可以順利通過砂土夾層並傳遞至砂土夾層以下的地基，從而加速地基的固結；
[0018]本方法是在考慮真空壓力傳遞特點的基礎上，針對砂土夾層埋深較大的深厚軟土地基或是含砂土夾層的水下軟土地基，開發了 一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1存在砂土夾層的深厚地基及其真空固加裝置。
[0020]圖中:1軟土地基，2砂土夾層，3軟弱粘土層，4塑料排水板，5地表水位，6真空泵
[0021]圖2.1,2.2,2.3為改進的塑料排水板示意圖及聯接接頭。
[0022]圖中:7聯接接頭，8塑料通水管，9塑料排水板，10環氧樹脂膠，11聯接接頭尺寸(單位:cm)
【具體實施方式】
[0023]一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置，是在原有塑料排水板的基礎上進行改進，將穿過砂土夾層的塑料排水板置換為塑料通水管，減小真空壓力在砂土夾層內的損失，降低因水頭損失過大而造成的井阻效應，使得真空壓力可以在短時間內傳遞至砂土夾層以下地基，提高塑料排水板內的真空度，從而加速飽和軟弱粘土層的排水固結。為保證真空排水過程中砂土夾層段的氣密性，在確保聯接接頭密封性的同時，應適當延長塑料通水管的長度，使其兩端各超出砂土夾層不小於20cm。
[0024]軟土地基技術參數:
[0025]存在砂土夾層的深厚(大於20m)軟土地基；
[0026]存在砂土夾層的水下地基。
[0027]新型塑料排水板技術參數:
[0028]塑料排水板類型:宜採用C型或D型塑料排水板；
[0029]塑料排水板尺寸:寬10 ± 0.2cm，厚0.45?0.60cm ；
[0030]塑料通水管類型:PVC鋼絲軟管，抗壓能力-100?IOOOkPa,耐負壓能力好，在真空及高壓狀態下能保持原形；
[0031]塑料通水管尺寸:內徑1.9?2.5cm，壁厚0.35?0.4cm ；
[0032]聯接接頭類型:塑料波紋管扁圓接頭；
[0033]聯接接頭尺寸:扁圓接頭圓形端內徑1.8?2.1cm，插入塑料通水管內，用環氧樹脂密封膠和雙鋼絲卡箍雙重密封；扁形端長10.5cm,寬0.6cm,厚0.4cm,塑料排水板插入扁形端，用環氧樹脂密封膠密封；
[0034]塑料通水管兩端各超出砂土夾層不小於20cm。
[0035]軟土地基如圖1所示，若砂土夾層埋深較大或砂土夾層位於水下，通常無法開挖粘土密封牆，為了保持塑料排水板內的真空度，需要對穿過砂土夾層段的排水板進行密封處理。
[0036]改進的塑料排水板如圖2所示，穿過砂土夾層段的排水板置換為不透水的塑料通水管，密封段兩端應各超出砂土夾層至少20cm。塑料排水板與通水管之間採用聯接接頭連接，並用雙鋼絲卡箍和環氧樹脂密封膠密封。
[0037]1、工作原理
[0038]真空固結排水是通過在地基內插入豎直排水板，真空壓力通過排水板向地基底部傳遞，進而在排水板與周圍土體之間形成水頭差，加快飽和粘土的排水固結。顯然真空壓力在向地基底部傳遞的過程中損失越小，排水板與周圍土體間的水頭差就越大，地基固結就越快。當地基中存在透水性較大的砂土夾層時，大量地下水經由砂土夾層進入到塑料排水板中，造成水頭損失(井阻效應)變大，妨礙了真空壓力進一步向砂土夾層以下的地基傳遞。因此，將穿過砂土夾層段的塑料排水板置換為不透水的塑料通水管，改進的塑料排水板能阻止砂土夾層內的地下水進入塑料排水板中，極大地降低水頭損失，有效地減小砂土夾層內真空壓力損失，使真空壓力順利通過砂土夾層到達砂土夾層以下地基，同時保持豎向排水通道的暢通，保證地基中地下水及時排出。
[0039]2、技術參數
[0040]存在砂土夾層的深厚(大於20m)軟土地基；
[0041]存在砂土夾層的水下地基；
[0042]塑料排水板類型:宜採用C型或D型塑料排水板；[0043]塑料排水板尺寸:寬10 ± 0.2cm，厚0.45?0.60cm ；
[0044]塑料通水管類型:PVC鋼絲軟管，抗壓能力-100?IOOOkPa,耐負壓能力好，在真空及高壓狀態下能保持原形；
[0045]塑料通水管尺寸:內徑1.9?2.5cm,壁厚0.35?0.4cm ；
[0046]聯接接頭類型:塑料波紋管扁圓接頭；
[0047]聯接接頭尺寸:扁圓接頭圓形端內徑1.8?2.1cm，插入塑料通水管內，用環氧樹脂密封膠和雙鋼絲卡箍雙重密封；扁形端長10.5cm,寬0.6cm,厚0.4cm,塑料排水板插入扁形端，用環氧樹脂密封膠密封；
[0048]3、技術特徵
[0049]採用真空排水固結加固含砂土夾層的軟土地基時，將砂土夾層段的塑料排水板置換為塑料通水管，減小真空壓力沿塑料排水板的損失，使得真空壓力可以順利通過砂土夾層並傳遞至砂土夾層以下的地基，從而加速深厚軟土地基的固結；
[0050]本方法是在考慮真空壓力傳遞特點的基礎上，針對砂土夾層埋深較大的深厚軟土地基或是含砂土夾層的水下軟土地基，開發了 一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術及其裝置。
【權利要求】
1.一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術，其特徵在於:考慮真空固結中真空壓力傳遞特性，利用改進的塑料排水板抑制真空壓力在砂土夾層中的消散，相對於常規真空排水固結法而言真空壓力能夠穿透砂土夾層，使得砂土夾層以下地基與塑料排水板間保持較大的壓力差，從而加快軟土地基的固結排水。
2.根據權利要求1所述的一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固技術，其特徵在於:為減小砂土夾層對排水板的井阻影響，對傳統的塑料排水板進行改進，在穿過砂土夾層段置換塑料通水管，同時保持塑料排水板豎向排水通道暢通。當真空壓力由上而下傳遞至砂土夾層時，由於該區間內塑料排水板被密封不透水、不透氣，真空壓力得以順利通過砂土夾層進而傳遞到砂土夾層以下地基，能夠有效的減少真空度沿塑料排水板的損失。
3.一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固裝置，其特徵在於:砂土夾層區間內塑料排水板的密封可以採用置換不透水、不透氣塑料通水管的方法。根據地質勘察資料，確定砂土夾層的位置及埋深，合理截取塑料排水板和通水管，通過聯接接頭連接並保證兩者之間的氣密性，通過插板機將改進的排水板打入指定深度，後續施工與一般真空預壓加固方法相同。
4.根據權利要求3所述的一種存在砂土夾層的深厚軟土地基加固裝置，其特徵在於:塑料排水板採用C型或D型塑料排水板；塑料通水管採用PVC鋼絲軟管，耐負壓能力好，在真空及高壓狀態下能保持原形；聯接接頭採用塑料波紋管扁圓接頭； 塑料排水板:寬10±0.2cm，厚0.45?0.60cm ； 塑料通水管:內徑1.9?2.5cm,壁厚0.35?0.4cm ； 聯接接頭:扁圓接頭圓形端內徑1.8?2.1cm ;扁形端長10.5cm,寬0.6cm,厚0.4cm。
【文檔編號】E02D3/10GK103966998SQ201410180510
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】葉國良, 徐賓賓, 侯晉芳, 李樹奇, 劉愛民, 喻志發, 梁愛華, 曹永華, 付建寶, 李京爽 申請人:中交天津港灣工程研究院有限公司, 中交第一航務工程局有限公司, 天津港灣工程質量檢測中心有限公司