一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置及其設置方法
2024-04-05 16:47:05
一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置及其設置方法
【專利摘要】本發明公開了一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置及其設置方法，包括鋼管支架，水囊，保護層，墊板，側面護板，掛鈎，水囊通過其上的掛孔和鋼管支架上與之配合的掛鈎掛在鋼管支架內部，水囊上部設置進水孔和排氣孔，下部設置出水孔，水囊注滿水後的體積大於鋼管支架的體積，水囊外部包裹保護層，設置在鋼管支架內部，緊貼鋼管支架，水囊注滿水之後水位高度與側面護板高度的差值小於3m。本裝置整體穩定性較高，不僅能夠減少土、砂石等天然材料的消耗，降低試驗成本，減少工作量，而且操作簡單，荷載大小可調節性強，減少環境汙染，適用範圍更廣。
【專利說明】一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置及其設置方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於土木工程中道路工程領域，尤其涉及一種可拼裝式軟土地基堆載預壓 加固裝置及其設置方法。
【背景技術】
[0002] 堆載預壓也稱堆載預壓排水固結法，是一種加固軟土地基的方法之一，分為等載 預壓和超載預壓兩種方式。其機理就是通過場地上部施加荷載，使土體中的孔隙水沿排水 板排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高。現有的堆載預壓技術一般是就近將 土、砂石料等填築物作為堆載預壓荷載均勻放置軟基之上，完成堆載預壓過程。這種方法需 要消耗大量的土、砂石等材料，成本高，操作複雜，工作量大，而且在某些砂石等材料匱乏區 域，堆載預壓受材料限制，堆載預壓方案往往難以實施，不得不更換其他技術方案，造成工 程成本增加。近年來，業內有學者提出採用水囊代替土和砂石材料作為預壓荷載，主要分 為柱狀和臥式兩種形式，臥式水囊加載水位高度有限，難以滿足部分特殊軟基對較大荷載 的需要。同時，由於水囊呈圓柱狀，水囊中水呈圓弧狀分布，造成荷載分布不均勻；柱狀水 囊組各個部分之間由活扣帶相連接，這種加載方式雖然能夠保證特殊路基對較大荷載的需 要，但是在注水和加載過程中容易發生傾斜，難以保證水囊的整體穩定性，並且由於水囊下 部壓力較大，沒有局部的補強措施，水囊容易發生脹裂，存在一定的風險。
[0003] 中國專利CN2644514Y公開了一種軟土地基加載裝置，包括用柔性防水材料製成 的水囊，每個水囊頂部置有開口，還有若干個箍緊各水囊是水囊直立的活扣箍帶。該裝置 雖然能夠解決軟土地基對較大預壓荷載的需要，但是由於水囊周圍沒有支護和保護措施， 在加載過程中容易發生傾斜，並且水囊底部直接放置在軟土地基之上，造成荷載的分布不 均勻，同時由於水囊下部承受較大的水壓強，沒有局部的補強措施，水囊材料存在破裂的風 險。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固 裝置及其設置方法，該裝置具有穩定性好，荷載分布均勻，強度高，拆卸方便，能夠提供較大 的堅向荷載的特點。
[0005] 為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
[0006] -種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置，包括鋼管支架，水囊，保護層，墊板，側 面護板，掛鈎，所述墊板設置在鋼管支架底部，墊板為建築模板，墊板厚度> 3cm，水囊通過 其上的掛孔和鋼管支架上與之配合的掛鈎掛在鋼管支架內部，水囊上部設置進水孔和排氣 孔，下部設置出水孔，出水孔直徑為4?7cm，進水孔直徑為9?11cm，水囊注滿水後的體積 大於鋼管支架的體積，水囊外部包裹保護層，防止在使用過程中由於摩擦引起水囊破壞，保 護層的大小和內部水囊的一致，側面護板厚度4?7cm，設置在鋼管支架內部，緊貼鋼管支 架，水囊注滿水之後的水位高度與側面護板高度的差值小於3m，側面護板頂部設置一層橡 膠護墊，用鐵釘定在護板上，側面護板為建築模板。
[0007] 所述鋼管支架由鋼管通過鋼管扣連接而成,底部為2mX 2m或lmX 2m,側面兩根橫 向鋼管的距離不大於0. 5m，鋼管支架的四條堅直方向的稜上自下而上每隔0. 5m設置掛鈎。
[0008] 所述水囊分隔水層和保護層，內側為隔水層，材料為土工膜，外側為保護層，材料 為土工布，兩片膜在鋼管支架的十二條稜對應的位置分別粘結，粘結長度> l〇cm，粘結區域 上與鋼管支架上的掛鈎相對應的位置設置掛孔。
[0009] 所述的加固裝置的設置方法，包括以下步驟：
[0010] (1)整平場地區域，在預壓區域放置墊板；
[0011] (2)設置鋼管支架，根據設計的預壓荷載確定鋼管支架的高度；
[0012] (3)放置側面護板，護板頂部設置一層橡膠護墊；
[0013] (4)放置水囊，底部鋪平，四周先與底部掛鈎相連，依次從下至上與掛鈎連接；
[0014] (5)通過進水口向水囊注水，注水過程中保持排氣孔的暢通和出水孔的閉合；
[0015] (6)注水完成以後關閉進水孔和排氣孔，進行堆載預壓。由於預壓時間較長，應定 期檢查水囊密封情況，防止因漏水造成加載失敗。
[0016] 所述保護層為帆布材料，保護層全部包裹內部水囊。
[0017] 進水孔和出水孔進行局部補強措施，進水孔和出水孔位置設置帶有螺紋的硬質塑 料，用高強塑料膠粘貼在土工膜內側，防止發生滲水和壓力過大造成破壞。進水孔處設置進 水孔封蓋，出水孔處設置出水孔開關。
[0018] 墊板覆蓋全部軟土加載區域。為了防止發生斷裂破壞，荷載分布均勻，墊板下部土 體整平。使用過程中鋪設一層墊板即可。
[0019] 為防止在注水之前側面護板傾倒，護板之間嵌擠排列，護板的作用是為防止由於 上部壓力過大引起下部水囊的脹裂破壞，為了經濟合理性，減小工作量，護板高度可比水位 高度低，護板頂部應設置一層橡膠護墊，防止護板稜角對水囊的破壞。
[0020] 掛鈎的作用是在注水過程中掛起水囊，保證注水順利進行，並在注滿水之後保證 水囊各個方向受力均勻。
[0021] 本發明的有益效果：
[0022] (1)、本發明的加固裝置與現有的利用土、砂石等重物加載技術相比，不僅能夠減 少土、砂石等天然材料的消耗，降低試驗成本，減少工作量，而且操作簡單，荷載大小可調節 性強，減少環境汙染。在某些砂石等材料匱乏區域，堆載預壓受材料限制，利用土、砂石堆載 預壓方案往往難以實施，本發明的加固裝置不受這種條件限制，適用範圍更廣。
[0023] (2)、本發明的加固裝置與現有的水囊加載裝置相比較，外部由鋼管支架支撐，能 夠解決臥式水囊加載水位高度有限，難以滿足部分特殊軟基對較大荷載的需要的問題。同 時，側面設置保護層和底部設置墊板，能夠保證水壓荷載均勻的分布在預壓區域軟土上。由 於有鋼管支架的支護作用，整體穩定性較高，還能夠解決柱狀水囊在注水和加載過程中容 易發生傾斜的問題。
[0024] (3)、本發明水囊外部包裹有帆布材料，可以防止試驗和拆卸過程中對內部水囊的 磨損，並且能夠避免水囊的脹裂破壞；下部和側面設置墊板保護，不僅能夠保證水荷載的均 勻分布，而且能夠起到保護內部水囊的作用。
[0025] (4)、該加載裝置由單個加固裝置拼裝組成，各個加固裝置之間通過鋼管扣連接， 整體穩定性好、拆卸方便、便於移動、靈活性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為加載裝置單元體示意圖；
[0027] 圖2為水囊頂部示意圖；
[0028] 圖3為水囊粘結示意圖；
[0029] 圖4為進水孔封蓋；
[0030] 圖5為出水孔開關；
[0031] 其中：1、鋼管支架，2、水囊，3、掛鈎，4、側面護板，5、墊板，6、出水孔、7、排氣孔、8、 進水孔、9、掛孔、10、粘結區域，11、進水孔封蓋，12、出水孔開關。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0033] 如圖1?5所示，一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置，包括鋼管支架1，水 囊2,墊板5,側面護板4,掛孔9,所述墊板5設置在鋼管支架1底部，墊板5厚度> 3cm，墊 板5為建築模板，水囊2通過其上的掛孔9和鋼管支架1上與之配合的掛鈎3掛在鋼管支 架1內部，掛孔9的作用是在注水過程中掛起水囊2,保證注水順利進行，並在注滿水之後保 證水囊2各個方向受力均勻，水囊2上部設置進水孔8和排氣孔7,下部設置出水孔6,出水 孔6直徑為4?7cm，進水孔8直徑為9?11cm，水囊2注滿水後的體積大於鋼管支架1的 體積，水囊2外部包裹保護層，防止在使用過程中由於摩擦引起水囊2破壞，所述保護層的 大小和內部水囊2的一致，保護層為帆布材料，保護層全部包裹內部水囊2,側面護板4厚度 4?7cm，設置在鋼管支架1內部，緊貼鋼管支架1，水囊2注滿水之後水位高度與側面護板 4高度的差值小於3m，側面護板4頂部設置一層橡膠護墊，用鐵釘定在護板4上，側面護板 4為建築模板。
[0034] 設置方法，根據現場堆載預壓區域形狀、面積等，合理設計分配預壓裝置位置和數 量：
[0035] 第一步：初步整平場地區域，使得無較大坑槽和凸起，無較大塊狀巖石和土礫，在 預壓區域放置墊板5,墊板5應覆蓋整個預壓區域，為了防止發生斷裂破壞，荷載分布均勻， 墊板5下部土體整平；
[0036] 第二步：安設鋼管支架1，鋼管支架1由鋼管通過鋼管扣連接而成，每個加載單元 鋼管支架1的底部尺寸為2mX 2m或lmX 2m，側面兩根橫向鋼管的距離不大於0. 5m，鋼管支 架1的四條堅直方向的稜上自下而上每隔0.5m設置掛鈎3,鋼管支架1的高度根據設計的 預壓荷載確定，且應高出水位高度〇. 5m，如果預壓水位高度在5m以下，可適當增大底部尺 寸，相鄰的加載單元之間設置一排鋼管支架1 ;
[0037] 第三步：放置側面護板4,為防止在注水之前側面護板4傾倒，側面護板4之間應 嵌擠排列，護板4的作用是為防止由於上部壓力過大引起下部水囊2的脹裂破壞，為了經濟 合理性，減小工作量，護板4高度可比水位高度低，護板4頂部應設置一層橡膠護墊，防止護 板4稜角對水囊2的破壞，側面護板4可比水位高度低，水位高度與護板4高度的差值宜小 於3m。護板4頂部設置一層橡膠護墊，防止護板稜角對水囊2的破壞；
[0038] 第四步：放置水囊2,所述水囊2分隔水層和保護層，內側為隔水層，材料為土工 膜，外側為保護層，材料為土工布，兩片膜在鋼管支架1的十二條稜對應的位置分別粘結， 粘結長度> l〇cm，粘結區域10上與鋼管支架1上的掛鈎3相對應的位置設置掛孔9,水囊2 灌水後的體積應大於鋼管支架1單元的體積，底部應鋪平，四周先與底部掛鈎3相連，依次 從下至上分別與掛鈎3連接，水囊2下部開關應通過側面護板4孔洞伸出側面護板4 ;
[0039] 第五步：進水孔8和出水孔6進行局部補強措施，進水孔8和出水孔6位置設置帶 有螺紋的硬質塑料，用高強塑料膠粘貼在土工膜內側，防止發生滲水和壓力過大造成破壞， 進水孔8處設置進水孔封蓋11，出水孔6處設置出水孔開關12,通過進水口 8向水囊2注 水，注水過程中應保持排氣孔7的暢通並閉合出水孔開關12。
[0040] 第六步：注水完成以後通過進水孔封蓋11關閉進水孔8和排氣孔7,進行堆載預 壓，由於預壓時間較長，應定期檢查水囊2密封情況，防止因漏水造成加載失敗。
[0041] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1. 一種可拼裝式軟土地基堆載預壓加固裝置，其特徵在於，包括鋼管支架，水囊，保護 層，墊板，側面護板，掛鈎，所述墊板設置在鋼管支架底部，墊板厚度> 3cm，水囊通過其上的 掛孔和鋼管支架上與之配合的掛鈎掛在鋼管支架內部，水囊上部設置進水孔和排氣孔，下 部設置出水孔，出水孔直徑為4?7cm，進水孔直徑為9?11cm，水囊注滿水後的體積大於 鋼管支架的體積，水囊外部包裹保護層，所述保護層的大小和內部水囊的一致，側面護板厚 度4?7cm，設置在鋼管支架內部，緊貼鋼管支架，水囊注滿水之後水位高度與側面護板高 度的差值小於3m。
2. 如權利要求書1所述的加固裝置，其特徵在於，所述鋼管支架由鋼管通過鋼管扣連 接而成，底部為2mX2m或lmX2m，側面兩根橫向鋼管的距離不大於0.5m，鋼管支架的四條 堅直方向的稜上自下而上每隔〇. 5m設置掛鈎。
3. 如權利要求書1所述的加固裝置，其特徵在於，所述水囊分隔水層和保護層，內側為 隔水層，材料為土工膜，外側為保護層，材料為土工布，兩片膜在鋼管支架的十二條稜對應 的位置分別粘結，粘結長度> l〇cm，粘結區域上與鋼管支架上的掛鈎相對應的位置設置掛 孔。
4. 如權利要求書1所述的加固裝置，其特徵在於，所述側面護板頂部設置一層橡膠護 墊。
5. 如權利要求1?4任一所述的加固裝置的設置方法，其特徵在於，包括以下步驟： (1) 整平場地區域，在預壓區域放置墊板； (2) 設置鋼管支架，根據設計的預壓荷載確定鋼管支架的高度； (3) 放置側面護板，護板頂部設置一層橡膠護墊； (4) 放置水囊，底部鋪平，四周先與底部掛鈎相連，依次從下至上與掛鈎連接； (5) 通過進水口向水囊注水，注水過程中保持排氣孔的暢通和出水孔的閉合； (6) 注水完成以後關閉進水孔和排氣孔，進行堆載預壓。
【文檔編號】E02D3/10GK104060602SQ201410295278
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】宋修廣, 嶽紅亞, 張宏博, 孟慶宇, 王麗娜 申請人:山東大學