专利名称：一种植物垫层真空排水固结装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种排水固结系统，尤其是涉及一种植物垫层真空排水固结装置。
背景技术：
软土地基处理应用前景广阔，由于东部沿海地区经济逐渐发达，人口密度相对较 大，城市可利用土地资源逐渐减少，填海造陆工程日渐增多，如青岛海西湾北海船厂、深圳 机场扩建、上海南汇区临港新城、天津临港工业区、温州半岛工程等，且随着城市的发展填 海造陆工程有逐渐增多的趋势。填海造陆后形成大量的软土地基，具有可流动、大变形、高 含水量、高压缩性、弱渗透性的特点，属于软弱土，必须经过处理才能满足工农业使用要求。 在过去由于土地资源不十分紧张，填海造陆后到正常使用间隔时间一般比较长，可能5、6 年，也有的8、9年，在这样长的时间内，一般土体在自重固结作用下都能达到一定强度从而 满足使用要求，但现在填海造陆后有的场地在1、2年、甚至马上就要使用，很显然此前这种 方式已经无法满足短期的用地需求了，那就需要地基处理，对粘粒含量较高的土的处理方 法一般有真空预压、堆载预压、真空堆载联合预压法等，由于堆载料来源与善后条件的限制 真空预压法使用较多。但是，由于砂源越来越少、价格越来越高，例如上海地区用砂一般要 从江苏等地购买，近海岸区域砂土分布逐渐减少，必须到更远的江底、海底获取，目前砂垫 层已逐渐成为真空预压推广应用的一个限制条件，寻求效果良好、成本低廉又环保的新的 排水垫层非常迫切。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、效 果好的植物垫层真空排水固结装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种植物垫层真空排水固结装置，该装置包括中空植物地下茎垫层、中空植物地 上茎垫层、主管与整体排水板层、土工布层、真空膜、竖向排水板、外围密封槽，所述的中空 植物地下茎垫层、中空植物地上茎垫层、主管与整体排水板层、土工布层、真空膜从下到上 依次设置，所述的中空植物地下茎垫层设在软土层上，所述的主管与整体排水板层包括主 管、整体排水板，所述的整体排水板两端与主管连接，所述的竖向排水板竖向依次插入主管 与整体排水板层、芦苇地上茎垫层、芦苇地下茎垫层，直至软土层，并形成外露部分，该外露 部分与整体排水板连接。所述的中空植物地下茎垫层为芦苇地下茎垫层，所述的中空植物地上茎垫层为芦
苇地上茎垫层。所述的主管设有多根，各主管之间按设定间距水平铺设。所述的整体排水板按照设定间距沿与主管垂直方向水平铺设。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点
3[0010]1)省去了砂垫层与排水滤管，成本更低，约为常规真空预压法的60 70% ；2)无砂垫层铺设时间，可控真空法尽可能保持土体原有的足够大的渗透系数，故 工期短，约为常规真空预压70 80% ；3)效果更好，土体更密实，相同情况下的施工沉降量比常规真空预压法大10 20%。
图1为本实用新型的平面布置结构示意图；图2为本实用新型的剖面结构示意图；图3为图2的A部放大示意图；图4为本实用新型的整体排水板结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例由于土地需求大量增加，原来短期内作为储备的、还浸泡在芦苇荡中的土地必须 马上利用起来，采用真空预压是比较好的一种方法，但是机械设备根本无法进场，无法回填 砂况且砂又很紧俏，真空预压很难实施，面对这种情况，通过深入考查研究发现1)芦苇的 茎分为地上茎和地下茎两部分，都为中空，可通水通气，而茎的杆又可透气透水隔土粒，是 完美的排水通道；2)芦苇的地上茎一般直立向上生长，高度大部分可达Im以上，众多芦苇 放倒后压平足有15 20cm厚，不仅可以作为排水通道，还可以作为工作垫层使用；3)芦苇 的地下茎一般横向发展，横七竖八的卧在表层土中，厚度约0. 3 0. 5m，或更厚，由于地下 茎数量大，使这层土的涌透性能大大增强，形成天然的排水垫层。基于以上考虑，我们把以往常作为漏气事故罪魁祸首的芦苇作为水平排水通道， 使芦苇本身和地下茎周围的土体共同组成工作垫层，竖向插打的塑料排水板仍为竖向排水 通道，创造性地提出了植物垫层真空排水固结装置。如图1、图2、图3所示，一种植物垫层真空排水固结装置，该装置包括中空植物地 下茎垫层5、中空植物地上茎垫层4、主管与整体排水板层3、土工布层2、真空膜1、竖向排水 板7、外围密封槽8，所述的中空植物地下茎垫层5、中空植物地上茎垫层4、主管与整体排水 板层3、土工布层2、真空膜1从下到上依次设置，所述的中空植物地下茎垫层5设在软土层 6上，所述的主管与整体排水板层3包括主管31、整体排水板32，所述的整体排水板32两端 与主管31连接，所述的竖向排水板7竖向依次插入主管与整体排水板层3、芦苇地上茎垫层 4、芦苇地下茎垫层5，直至软土层6，并形成外露部分，该外露部分与整体排水板32连接。如图4所示，所述的整体排水板32包括整体排水板外包滤布9、整体排水板内芯板 10，所述的整体排水板内芯板10设在整体排水板外包滤布9内。具体实施如下1)将芦苇交叉放倒推平，使地上茎均勻形成芦苇地上茎垫层5，地下茎形成芦苇 地下茎垫层4 ；2)插打竖向排水板7，竖向排水板7顶端外露；[0026]3)水平向铺设主管与整体排水板层3，所述的主管31与整体排水板32之间通过 接头连接，竖向排水板7顶端外露部分与整体排水板32连接；4)四周开挖外围密封槽8，并在主管与整体排水板层3上依次铺设土工布层2，在 土工布层2上铺设真空膜1 ；5)开启真空设备低压运行试抽真空，保证不漏气后进入可控真空状态；6)通过控制真空度施加速度，即从20kPa开始，以每天2 5kPa的速度逐日递增， 直至真空度达到85kPa以上为止再稳压；7)稳压过程中膜上覆水以增加处理荷载、加强密封效果及保护真空膜；8)在真空施压过程中对真空设备出水量、地面沉降、深层沉降、侧向位移、孔隙水 压力进行监测，发现问题及时纠正；9)监测真空度和沉降量，绘制沉降_时间曲线及真空度_时间曲线；10)待沉降-时间曲线稳定后，卸除真空设备。以上施工流程为植物垫层真空固结排水法常规程序，在具体实施时，各个参数例 如竖向排水板间距和长度、整体排水板间距、长度以及布置形式等都需要根据施工条件和 现场情况计算，同时结合工程实践经验综合考虑来确定。实施例1本实例为上海地区某吹填软土地基处理试验。场地完成吹填已有2年，试验区处理面积为625m2 (25m X 25m)，吹填土厚度约 3. 5m，渗透系数小于10-6cm/s，现地面长满芦苇且有积水，地基承载力为15Pa，设备无法进 场，试验区实施过程如下1)人工将场地中的芦苇按同一个方向放倒，并碾压平整，同时探测拟处理吹填土
厚度；2)采用人工方式竖向插打塑料排水板，排水板为普通分体式的，板间距为 1. OmX 1. 0m，插板深度为4. Om，外露0. 5m，埋设真空测头、孔压计及侧斜管等；3)按12m间距水平向平行铺设钢丝管主管，在两排主管之间按Im间距且与主管垂 直方向水平铺设整体式排水板，整体排水板两端通过变径接头与主管相连，如遇无主管的 一端则游离，竖向排水板出露部分直接与水平整体排水板人工就近缠绕连接；4)开挖周围密封沟，铺设土工布与真空膜，在真空膜上面设置沉降标，并安装真空 表；5)密封工作完成后试抽真空，并检查漏气，待膜下真空度达到SOkPa以后稳压；6)监测真空度和沉降量，绘制沉降_时间曲线及真空度_时间曲线；7)待沉降_时间曲线稳定后，卸除真空荷载进行检测；8)场地平均总沉降量为54. 2cm,地基承载力特征值达SOkPa以上，预压工期约45天。实施例2本实例为上述地基处理试验中另一块场地，其中试验参数有所不同。场地完成吹填已有2年，试验区处理面积为625m2 (25m X 25m)，吹填土厚度约 3. 5m，渗透系数小于10-6cm/s，现地面长满芦苇且有积水，地基承载力为15Pa，设备无法进 场，试验区实施过程如下
5[0049]1)人工将场地中的芦苇按同一个方向放倒，并碾压平整，同时探测拟处理吹填土
厚度；2)采用人工方式竖向插打塑料排水板，排水板为普通分体式的，板间距为 1. 2mX 1. 2m，插板深度为4. 0m，外露0. 5m，埋设真空测头、孔压计及侧斜管等；3)按15m间距水平向平行铺设钢丝管主管，在两排主管之间按1. 2m间距且与主管 垂直方向水平铺设整体式排水板，整体排水板两端通过变径接头与主管相连，如遇无主管 的一端则游离，竖向排水板出露部分直接与水平整体排水板人工就近缠绕连接；4)开挖周围密封沟，铺设土工布与真空膜，在真空膜上面设置沉降标，并安装真空 表；5)密封工作完成后试抽真空，并检查漏气，待膜下真空度达到SOkPa以后稳压；6)监测真空度和沉降量，绘制沉降_时间曲线及真空度_时间曲线；7)待沉降_时间曲线稳定后，卸除真空荷载进行检测；8)场地平均总沉降量为52. 4cm,地基承载力达到80kPa，预压工期约50天。
权利要求1.一种植物垫层真空排水固结装置，其特征在于，该装置包括中空植物地下茎垫层、中 空植物地上茎垫层、主管与整体排水板层、土工布层、真空膜、竖向排水板、外围密封槽，所 述的中空植物地下茎垫层、中空植物地上茎垫层、主管与整体排水板层、土工布层、真空膜 从下到上依次设置，所述的中空植物地下茎垫层设在软土层上，所述的主管与整体排水板 层包括主管、整体排水板，所述的整体排水板两端与主管连接，所述的竖向排水板竖向依次 插入主管与整体排水板层、芦苇地上茎垫层、芦苇地下茎垫层，直至软土层，并形成外露部 分，该外露部分与整体排水板连接。
2.根据权利要求1所述的一种植物垫层真空排水固结装置，其特征在于，所述的中空 植物地下茎垫层为芦苇地下茎垫层，所述的中空植物地上茎垫层为芦苇地上茎垫层。
3.根据权利要求1所述的一种植物垫层真空排水固结装置，其特征在于，所述的主管 设有多根，各主管之间按设定间距水平铺设。
4.根据权利要求1所述的一种植物垫层真空排水固结装置，其特征在于，所述的整体 排水板按照设定间距沿与主管垂直方向水平铺设。
专利摘要本实用新型涉及一种植物垫层真空排水固结装置，该装置包括中空植物地下茎垫层、中空植物地上茎垫层、主管与整体排水板层、土工布层、真空膜、竖向排水板、外围密封槽，所述的中空植物地下茎垫层、中空植物地上茎垫层、主管与整体排水板层、土工布层、真空膜从下到上依次设置，所述的中空植物地下茎垫层设在软土层上，所述的主管与整体排水板层包括主管、整体排水板，所述的整体排水板两端与主管连接，所述的竖向排水板竖向依次插入主管与整体排水板层、芦苇地上茎垫层、芦苇地下茎垫层，直至软土层，并形成外露部分，该外露部分与整体排水板连接。与现有技术相比，本实用新型具有成本低、效果好等优点。
文档编号E02D3/10GK201785744SQ20102050151
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者刘伟, 唐军武, 尹元璋, 张云达, 杨建波, 武亚军, 王辉, 邹道敏 申请人:上海地矿工程勘察院, 上海大学, 上海市地矿建设有限责任公司