專利名稱：超軟土異步真空吸水預(yù)壓法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種超軟土的真空預(yù)壓法，特別涉及對排水體同時施加不同真空度的真空預(yù)壓方法，適用于超軟土的固結(jié)排水預(yù)壓處理工程。背景技術(shù)：
隨著我國灘涂圍墾建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，尤其是在我國“十二五”規(guī)劃綱要提出推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展后，對于臨海陸域面積及開發(fā)速度的要求必然提升，其中圍墾造地是主要措施之一。海洋灘涂圍墾所用的大部分吹填土具有含水量高、強(qiáng)度低及滲透性差等特點，所以在圍墾陸域內(nèi)進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)時必須做出相應(yīng)的地基處理，現(xiàn)行的吹填土等超軟土地基處理方法最為常用的是真空預(yù)壓法。該法是在吹填土 (砂)設(shè)置豎向塑料排水板，在其上鋪砂墊層或水平排水體，再采用密封膜對其進(jìn)行封閉，并采用射流泵抽氣使膜下砂墊層或水平排水體、豎向塑料排水板等處于部分真空狀態(tài)，排出土中的部分孔隙水，加速土體固結(jié)，進(jìn)而提高土體強(qiáng)度，減少工后沉降。真空預(yù)壓法因無需堆載填料、預(yù)壓工期較短等優(yōu)點而得以廣泛應(yīng)用，成為我國乃至世界范圍內(nèi)吹填土等超軟土最為常用的地基處理方法。同時，為應(yīng)對我國圍墾工程中超軟土的地基處理技術(shù)的發(fā)展要求，通過對傳統(tǒng)真空預(yù)壓方法的改良，現(xiàn)已衍生出多類真空預(yù)壓技術(shù)，如中位真空預(yù)壓法、低位真空預(yù)壓法、直排式真空預(yù)壓法等等，上述方法通過改變水平真空傳遞層位置、改變排水體連接結(jié)構(gòu)形式及上層密封系統(tǒng)等思路來實現(xiàn)減少施工工期，降低施工造價，且已取得了一定效果。但就目前實踐來看，吹填土等超軟土因其為欠固結(jié)土，尚未形成穩(wěn)定的土粒骨架，在施加外載荷作用下易發(fā)生土顆粒的遷移，如超軟土在重力作用下的固結(jié)過程中就會產(chǎn)生土顆粒向下遷移的現(xiàn)象。在真空預(yù)壓過程中，通過排水通道對吹填土等超軟土施加統(tǒng)一負(fù)壓后，土顆粒會往排水體方向移動，形成致密土 (泥)層，使排水體周圍土層滲透系數(shù)變小，阻礙后續(xù)的預(yù)壓排水進(jìn)程。實踐證明，在超軟土真空預(yù)壓過程中多發(fā)生排水體周圍土體的淤堵現(xiàn)象，產(chǎn)生加固效果不均勻、后期排水效果差等現(xiàn)象，其中采用真空預(yù)壓處理吹填土所產(chǎn)生的“土樁”現(xiàn)象最具代表性。為解決上述問題，主要需解決真空預(yù)壓過程中的淤堵現(xiàn)象，可從排水通道的改良和真空度的控制來實現(xiàn)。對于排水通道的改良，主要措施集中在對塑料排水板的板芯、濾膜及其粘合方式進(jìn)行改進(jìn)，以期推遲并緩解淤堵發(fā)生的時間及程度。但在塑料排水板抗拉強(qiáng)度要求下，其板芯及濾膜的改進(jìn)也受到一定限制，未能很好解決處治排水板的淤堵問題；對于塑排板的成型及粘合方式的改進(jìn)，在一定程度上解決了因其本身成型縫隙等因素造成的板芯內(nèi)淤堵，但就粘性細(xì)顆粒含量較多的超軟土而言，此種改進(jìn)對濾膜淤堵的影響較小。對于真空預(yù)壓過程中真空度的控制，現(xiàn)有主要為透氣真空防淤堵方法、超壓防堵真空預(yù)壓法等。前者處理對象主要是泥漿，且需預(yù)先架設(shè)排水管網(wǎng)進(jìn)行泥漿的快速水土分離，不適于吹填土的地基處理；后者通過直排式排水通道結(jié)構(gòu)及增壓管實現(xiàn)負(fù)壓的增加，但在高負(fù)壓作用下超軟土中的黏性顆粒依然會向排水板方向移動，即未有相應(yīng)的防淤堵措施。綜上所述，根據(jù)目前的實際情況和技術(shù)條件，亟需發(fā)明一種超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，達(dá)到推遲排水管道及附近土體的淤堵時間，改善真空預(yù)壓處理效果，實現(xiàn)超軟土“異步真空調(diào)節(jié)排水”新思路下的防淤堵處治效果。
發(fā)明內(nèi)容
有異于現(xiàn)行的真空預(yù)壓法真空度的控制，本發(fā)明方法的目的在于通過對排水體同時施加不同的真空負(fù)壓，使得土顆粒在排水過程中左右移動，而不是以往朝固定的排水體方向單向運動，緩解或消除因同時施加相同真空度條件下的土顆粒定向均布遷移造成排水體的淤堵，從而推遲排水管道及附近土體的淤堵時間，解決現(xiàn)有真空預(yù)壓過程中因土料遷移造成的排水通道過早淤堵的問題，即通過對排水體真空度的差異選擇及排水體的間隔連接，實現(xiàn)真空預(yù)壓過程中的豎向排水體真空度等時差異調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，其特征在于在相同時刻下采用2種或2種以上不同真空度的水平排水管使相鄰的豎向排水體內(nèi)形成大小不同的真空負(fù)壓，其中高真空度的水平排水管內(nèi)真空度控制在70 80kPa，低真空度的水平排水管內(nèi)真空度控制在20 30kPa，不同真空度的排水管內(nèi)真空度差異值保持在30 60kPa之間；豎向排水體通過水平排水管的連接產(chǎn)生不同大小負(fù)壓，對待處理土體進(jìn)行吸水預(yù)壓，根據(jù)水平排水管出水量的變化，通過增大低真空度的水平排水管內(nèi)真空度和減少高真空度的水平排水管內(nèi)真空度，實現(xiàn)對水平排水管內(nèi)真空度的高低循環(huán)調(diào)節(jié)，直至各水平排水管的排水速率相近，再對水平排水管施加相同的真空度進(jìn)行真空預(yù)壓。根據(jù)權(quán)利要求1所述的超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，其特征在于所提及的水平排水管采用塑料管或鋼管；豎向排水體選用塑料排水板或排水濾管。根據(jù)權(quán)利要求1所述的超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，其特征在于所述的水平排水管內(nèi)真空度的高低循環(huán)調(diào)節(jié)，是指在保證同一時刻相鄰豎向排水體的真空度不同的前提下，對水平排水管內(nèi)真空度的調(diào)節(jié)為循環(huán)進(jìn)行，管內(nèi)真空度為:高(低)值-低(高)值-高(低)值-低(高)值；高低循環(huán)調(diào)節(jié)時，其單次調(diào)節(jié)幅度為20 30kPa。本發(fā)明超軟土異步真空吸水預(yù)壓法不同于傳統(tǒng)真空預(yù)壓對排水體施加同一真空度的方法，在吹填土等超軟土地基處理中的優(yōu)勢為:
1.大幅度緩解超軟土空預(yù)壓過程中的淤堵現(xiàn)象，提高真空預(yù)壓后的土體固結(jié)度。由于超軟土的自身特性(尤其是黏性含量較多的土體)，采用傳統(tǒng)真空預(yù)壓處理一段時間后會發(fā)生排水通道及其附近黏性土粒的聚集，造成排水系統(tǒng)的淤堵，阻礙土體固結(jié)排水的過程，影響工程工期及處理效果。采用異步真空吸水預(yù)壓法后，通過對排水體的異步真空控制，實現(xiàn)相鄰豎向排水體同時施加不同負(fù)壓，可使土顆粒在排水過程中往復(fù)運動而不是朝固定的排水體方向單向運動，避免傳統(tǒng)真空預(yù)壓方法中因相同負(fù)壓條件作用下排水體周邊土顆粒的定向均布聚集，進(jìn)而緩解超軟土在真空預(yù)壓過程中的淤堵現(xiàn)象，推遲排水管道的淤堵時間。2.超軟土異步真空吸水預(yù)壓法的處理效果及均勻性更佳。采用超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，可從土體中排出更多的孔隙水，提高吹填土等超軟土的平均固結(jié)度；同時因避免排水體周邊黏粒的定向均布聚集，可實現(xiàn)土體處理后土體強(qiáng)度增強(qiáng)的均勻性。3.改進(jìn)實施費用低。只需在現(xiàn)有直排式真空預(yù)壓法的基礎(chǔ)上進(jìn)行排水管道的間隔連接及排水管道的異步真空控制即可，改進(jìn)措施簡單且費用低。四

圖1為超軟土異步真空吸水預(yù)壓法雙真空度布置示意圖； 圖2為超軟土異步真空吸水預(yù)壓法多真空度布置示意 圖3為超軟土異步真空吸水預(yù)壓法多真空度調(diào)節(jié)示意 其中，1-豎向排水體；2_連接管；3_低真空度的水平排水管；4_低真空度的排水主管；5-高真空度的水平排水管；6_高真空度的排水主管；7_流量計；8_調(diào)節(jié)真空設(shè)備及真空泵；9-中真空度的水平排水管；10_中真空度的排水主管；11_ 土工布及密封膜。五、具體實施方法
超軟土異步真空吸水預(yù)壓法進(jìn)行軟基處理，采用雙真空度的具體布置，實施方法如圖1所示:
(I)水平管道連接。根據(jù)設(shè)計要求，打設(shè)豎向排水體I (多為塑料排水板)，按圖1所示，采用PVC連接管2將豎向排水體I與低真空度的水平排水管3、高真空度的水平排水管5間隔相連。低真空度的水平排水管3、高真空度的水平排水管管5分別與低真空度的排水主管4、高真空度的排水主管6密封連接，并在高真空度的排水主管4、、低真空度的排水主管6出水端安裝液體流量計7，然后與調(diào)節(jié)真空設(shè)備及真空泵8連接，形成超軟土異步真空吸水預(yù)壓法的水平管道連接。(2)真空預(yù)壓密封處置。在水平管道上鋪設(shè)土工布及密封膜11，并壓入臨近密封溝，完成真空預(yù)壓軟土地基的區(qū)域密封處置。(3)開泵抽真空預(yù)壓。開啟真空泵，通過調(diào)節(jié)真空設(shè)備調(diào)節(jié)不同管道的真空度。初始階段將低真空度的排水主管4內(nèi)的真空度控制在20 30kPa，高真空度的排水主管6內(nèi)的真空度控制在70 80kPa，進(jìn)行排水預(yù)壓。(4)根據(jù)出水量進(jìn)行真空度調(diào)整。通過對排水主管內(nèi)出水量的觀測記錄，當(dāng)排水流量發(fā)生明顯下降時,對各真空管內(nèi)真空度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時增大低真空度的排水主管4內(nèi)的真空度和減少高真空度的排水主管6內(nèi)的真空度，其中真空度單次調(diào)節(jié)幅度為20 30kPa，直至原有低真空度的排水主管4內(nèi)的真空度調(diào)節(jié)至70 80kPa ;原有高真空度的排水主管4內(nèi)的真空度調(diào)節(jié)至20 30kPa。(5)重復(fù)步驟(4)的實施步驟，進(jìn)行水平排水管內(nèi)真空度的循環(huán)調(diào)節(jié)，使管內(nèi)真空度變化為:高(低)值-低(高)值-高(低)值-低(高)值。(6)直至低真空度的排水主管4與高真空度的排水主管6的排水速率相近，對吹填土等超軟土進(jìn)行相同真空度下的高真空度預(yù)壓，使排水預(yù)壓效果更為均勻，土體強(qiáng)度提升更高。采用多真空度異步真空吸水預(yù)壓法的具體布置實施圖如圖2所示，其異步真空調(diào)節(jié)過程可參照雙真空度的方法，開泵抽真空預(yù)壓階段，初始階段將低真空度的水平排水管4內(nèi)的真空度控制在20 30kPa，中真空度的水平排水管10內(nèi)的真空度控制在40 50kPa，高真空度的水平排水管6內(nèi)的真空度控制在70 80kPa，相鄰排水管的真空度差異值為20 30kPa下進(jìn)行排水預(yù)壓。采用多真空度異步真空吸水預(yù)壓法時進(jìn)行真空度調(diào)節(jié)時，單次調(diào)節(jié)幅度為20 30kPa，調(diào)解時降低原有高真空度的排水主管4的真空度，使之變?yōu)橹姓婵斩鹊呐潘鞴?0，原有高真空度的排水主管6—側(cè)的中真空度的排水主管10、低真空度的排水主管4均升高其管內(nèi)真空度，使之成為高真空度的排水主管6、中真空度的排水主管10 ;原有高真空度的排水主管6另一側(cè)的中真空度的排水主管10、低真空度的排水主管4分別降低和升高真空度，使之變?yōu)榈驼婵斩鹊呐潘鞴?、中真空度的排水主管10 ;并重復(fù)步驟上述實施步驟進(jìn)行水平排水管內(nèi)真空度的循環(huán)調(diào)節(jié)，直至各排水主管的排水速率相近，再對吹填土等超軟土進(jìn)行相同真空度下的高真空度預(yù)壓。多真空度異步真空吸水預(yù)壓法的真空度調(diào)節(jié)變化示意圖如圖3所示。本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于上述實施例，凡采用等效變換形成的技術(shù)方案，均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，其特征在于在相同時刻下采用2種或2種以上不同真空度的水平排水管使相鄰的豎向排水體內(nèi)形成大小不同的真空負(fù)壓，其中高真空度的水平排水管內(nèi)真空度控制在70 80kPa，低真空度的水平排水管內(nèi)真空度控制在20 30kPa，不同真空度的排水管內(nèi)真空度差異值保持在30 60kPa之間；豎向排水體通過水平排水管的連接產(chǎn)生不同大小負(fù)壓，對待處理土體進(jìn)行吸水預(yù)壓，根據(jù)水平排水管出水量的變化，通過增大低真空度的水平排水管內(nèi)真空度和減少高真空度的水平排水管內(nèi)真空度，實現(xiàn)對水平排水管內(nèi)真空度的高低循環(huán)調(diào)節(jié)，直至各水平排水管的排水速率相近，再對水平排水管施加相同的真空度進(jìn)行真空預(yù)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，其特征在于所提及的水平排水管采用塑料管或鋼管；豎向排水體選用塑料排水板或排水濾管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超軟土異步真空吸水預(yù)壓法，其特征在于所述的水平排水管內(nèi)真空度的高低循環(huán)調(diào)節(jié)，是指在保證同一時刻相鄰豎向排水體的真空度不同的前提下，對水平排水管內(nèi)真空度的調(diào)節(jié)為循環(huán)進(jìn)行，管內(nèi)真空度為:高(低)值-低(高)值-高(低)值-低(高)值；高低循環(huán)調(diào)節(jié)時，其單次調(diào)節(jié)幅度為20 30kPa。
全文摘要
由于超軟土的自身特性(尤其是黏性含量較多的土體)，采用同一時刻各排水管道內(nèi)真空度相同的傳統(tǒng)真空預(yù)壓法處理一段時間后，會發(fā)生排水通道及其附近黏性土粒的聚集，造成排水系統(tǒng)的淤堵，這不僅影響工程加固效果，也會影響工程工期及造價。本發(fā)明采用異步真空吸水預(yù)壓法通過對排水管道的間隔連接及排水管道的異步真空控制，對相鄰豎向排水體同時施加不同負(fù)壓，避免因相同負(fù)壓條件下的排水體周邊黏粒等向均布聚集，進(jìn)而緩解超軟土在真空預(yù)壓過程中的淤堵現(xiàn)象，從而推遲排水管道的淤堵時間，改善真空預(yù)壓效果。該方法工藝簡單，實施方便，可用于實際工程。
文檔編號E02D3/10GK103205961SQ20131009624
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者陳庚, 陳永輝, 陳龍, 王穎, 李行 申請人:河海大學(xué)