一种海堤地基土层用塑料排水结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种海堤地基土层用塑料排水结构及其施工方法。

背景技术：

随着我国东南沿海经济的快速发展，各种形式的跨海通道应运而生。修筑海堤相对于桥梁、隧道来说，具有造价低、提供船舶遮蔽区以及可以合理利用海堤两端路堑开挖石方等优点。

而沿海地带由于入海河流的影响，海底多为淤泥质软弱土层，具有含水量大、压缩性高、强度低、透水性差和土层厚等特点，在堤身自重及建筑物载荷的作用下回发生长期不均匀沉降，影响建筑物的牢固程度。因此塑料排水板固结法运用地越来越广泛。

现有技术中的塑料排水插板施工，由于只通过挤压土层实现对土层的排水，不仅效率较低，而且不能快速将土层中的水分排出，同时排水不够彻底。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种海堤地基土层用塑料排水结构及其施工方法的技术方案，通过将真空抽水箱与塑料排水板进行连接，不仅增加了排水通道，加速土体水分的排出效率，而且与现有的塑料排水板相比，将挤压排水与真空排水结合，具有更好的排水性能，同时该施工方法能满足不同土质软基的海堤地基土层固结施工，与传统的固结法相比具有更可靠的塑料排水系统，能快速的将土层中的水分抽出，提高土层的固结强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种海堤地基土层用塑料排水结构，其特征在于：包括真空抽水箱和至少两个塑料排水板，相邻两个塑料排水板之间通过横向输水管连接，横向输水管上设置有四通阀，塑料排水板的顶面上均设置有橡胶盖板，橡胶盖板均通过抽水管连接真空抽水箱，相邻两个橡胶盖板之间通过衔接软管连接，真空抽水箱的顶面上设置有排水管；通过将真空抽水箱与塑料排水板进行连接，不仅增加了排水通道，加速土体水分的排出效率，而且与现有的塑料排水板相比，将挤压排水与真空排水结合，具有更好的排水性能，提高海堤地基土层的固结速度和固结质量，横向输水管可以实现相邻塑料排水板之间水分的传输，使水分含量不同的土层能均匀的排水，提高了整个海堤地基土层的稳定性和可靠性，在真空抽水箱的作用下，土层中的水分进入塑料排水板，经橡胶盖板和抽水管从真空抽水箱上的排水管输出，实现水分的快速排出，当塑料排水板中的水较多时，通过衔接软管可以将相邻的塑料排水板中的水进行分配，使各个抽水管的输水量更为均匀，提高排水的效率。

进一步，塑料排水板的四个外侧面上均匀设置有透水孔，透水孔内均设置有透水膜，其中相对的两个外侧面上均设置有加强板筋，塑料排水板的内部设置有输水腔体，输水腔体内设置有芯体，芯体与输水腔体相匹配，塑料排水板的四个外侧面上均设置有螺纹孔，螺纹孔与横向输水管螺纹连接，塑料排水板的顶端设置有台阶，土层中的水可以通过透水膜经透水孔进入塑料排水板内，防止沙土堵塞透水孔，提高水分的输送效率，加强板筋有效提高了塑料排水板的强度，使塑料排水板在下沉的过程中更稳定可靠，芯体将输水腔体分成多个输送通道，满足各个通道单独流通，防止局部堵塞而影响塑料排水板的整体工作效率，螺纹孔的设计便于横向输水管的拆卸与安装，防止漏水。

进一步，塑料排水板的底端设置有三角支架，三角支架减小了塑料排水板在下沉过程中底部与土层的接触面积，减小下沉的阻力，使塑料排水板能更轻易的到达下沉深度，提高了施工时的灵活性。

进一步，芯体包括基板和导流板，导流板垂直均匀连接在基板的上下两侧，基板的底面上均匀设置有第一输水孔，基板的侧面上设置有第二输水孔，第一输水孔与第二输水孔相互垂直连通，基板和导流板可以有效地将输水腔体进行分隔，位于塑料排水板底部的水通过第一输水孔进入橡胶盖板，而相邻两个塑料排水板内的水通过第二输水孔经第一输水孔输送至橡胶盖板内。

进一步，橡胶盖板内设置有真空腔体，真空腔体的底面上设置有限位环，限位环与台阶相匹配，真空腔体的左右两侧对称设置有进水接口，橡胶盖板的顶面上设置有出水接口，出水接口与真空腔体相连通，通过限位环卡扣在台阶上，实现橡胶盖板与塑料排水板的密封连接，防止因漏气而影响水分的输送效率，进而影响海堤地基的固结速度，相邻两个橡胶盖板之间通过衔接软管连接进水接口，实现水的相互流通，提高排水效率。

进一步，真空抽水箱内设置有抽水泵，抽水泵的侧面上连接有至少三个进水管，进水管上均设置有电磁阀，抽水泵的顶面通过衔接管连接排水管，通过电磁阀的设计，可以在进水管出现泄漏时能及时将管路切断，从其他正常工作的管路输送水，提高了塑料排水结构的稳定性和可靠性。

如上述的一种海堤地基土层用塑料排水结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)测量放样

a、首先根据海堤地基的面积和形状确定塑料排水结构的施工位置，并根据海堤地基的土质含水量选择相应塑料排水板的尺寸大小；

b、然后根据图纸在海堤地基的相应位置划设施工区域，并对该施工区域进行清理，用翻土机对该施工区域表面50～80cm厚的表层土进行翻晒后用运输车运出；

c、接着对施工区域用夯实机进行整平处理，并在整平后的现状土基顶面铺设一层大小与施工区域相匹配的土工布，将土工布的周围用锚杆与地基进行固定，防止淤泥进入上部的砂砾石层而影响排水效果，同时土工布采用250g/m²聚丙烯编织布，然后在土工布的表面按图纸的设计要求确定塑料排水板的安装位置，并在相应区域撒上白色石灰粉作为标记，同时在标记位置的两侧打上放样桩；

2)塑料排水结构安装

a、首先将吊装机的吊绳与塑料排水板的中心位置连接固定，塑料排水板上带有三角支架的一端竖直朝下，并将塑料排水板吊运至施工区域的标记位置，然后将塑料排水板进行匀速下放，直至塑料排水板的两个侧边夹在放样桩之间，然后在塑料排水板的顶面上覆盖一块厚度为30cm的挡板，将插板机的主力轴抵住挡板，利用插板机的液压下沉装置，使插板机主力轴与塑料排水板同步下沉，直至塑料排水板与吊绳连接的位置与放样桩的顶端齐平，解开吊绳，并移出吊装机；

b、然后用插板机继续插打塑料排水板，使塑料排水板的下沉深度达到设计要求的深度，关闭插板机上的液压装置，并移出插板机的主力轴，取下挡板，同时将放样桩拔出，用粘土进行填充；

c、接着将芯体竖直装入塑料排水板内进行固定，使基板侧面上的第二输水孔与塑料排水板侧面上的螺纹孔对齐，然后在塑料排水板的顶面上安装橡胶盖板，用密封胶将橡胶盖板与塑料排水板的缝隙处进行密封处理；

d、待一个塑料排水板安装结束后，用上述步骤进行下一塑料排水板的施工，直至土工布上的所有塑料排水板施工结束；

e、再将前后或左右相邻的两个塑料排水板之间安装横向输水管，并在横向输水管的中心位置安装四通阀，相邻两个四通阀之间通过纵向输水管连接，使整个塑料排水结构呈空间网状分布，将左右相邻的两个橡胶盖板之间通过衔接软管进行连接，并做好密封处理；

f、最后在土工布上方40～50cm的位置安装水平支架，在水平支架上安装真空抽水箱，并将每个单独的塑料排水板上的橡胶盖板通过抽水管连接真空抽水箱，而橡胶盖板上另一个出水接口通过抽水管与相邻的橡胶盖板上的出水接口进行连接，防止空气直接从出水接口处进入塑料排水板内，再将真空抽水箱的顶端通过排水管连接至外部蓄水装置上；

3)填筑砂砾石层

待塑料排水结构安装结束后，在土工布上铺设砂砾石，铺设砂砾石分五次进行，从下往上每次铺设的厚度依次为10cm、10cm、20cm、20cm和20cm，在铺设第一层时，将橡胶盖板上的出水接口与抽水管的连接处用粒径1～3cm的砂砾石铺设，其余位置选择粒径为5～8cm的砂砾石铺设，直至第一层铺设完毕，而其余各层均采用第一层的铺设方法进行铺设，直至砂砾石层铺设完毕；

4)块石垫层铺设

待砂砾石层铺设结束后，先在裸露的真空抽水箱周围覆盖袋装砂，并将排水管竖直定位，然后抛石护底，并做好防护。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过将真空抽水箱与塑料排水板进行连接，不仅增加了排水通道，加速土体水分的排出效率，而且与现有的塑料排水板相比，将挤压排水与真空排水结合，具有更好的排水性能，提高海堤地基土层的固结速度和固结质量；

2、横向输水管可以实现相邻塑料排水板之间水分的传输，使水分含量不同的土层能均匀的排水，提高了整个海堤地基土层的稳定性和可靠性；

3、在真空抽水箱的作用下，土层中的水分进入塑料排水板，经橡胶盖板和抽水管从真空抽水箱上的排水管输出，实现水分的快速排出，当塑料排水板中的水较多时，通过衔接软管可以将相邻的塑料排水板中的水进行分配，使各个抽水管的输水量更为均匀，提高排水的效率；

4、三角支架减小了塑料排水板在下沉过程中底部与土层的接触面积，减小下沉的阻力，使塑料排水板能更轻易的到达下沉深度，提高了施工时的灵活性；

5、加强板筋有效提高了塑料排水板的强度，使塑料排水板在下沉的过程中更稳定可靠，芯体将输水腔体分成多个输送通道，满足各个通道单独流通，防止局部堵塞而影响塑料排水板的整体工作效率；

6、本发明的施工方法步骤简单，能满足不同土质软基的海堤地基土层固结施工，与传统的固结法相比具有更可靠的塑料排水系统，能快速的将土层中的水分抽出，提高土层的固结强度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种海堤地基土层用塑料排水结构及其施工方法中塑料排水结构的效果图；

图2为本发明中塑料排水板的连接示意图；

图3为本发明中芯体的结构示意图；

图4为图2中Ⅰ处的局部放大图；

图5为本发明中橡胶盖板的结构示意图；

图6为本发明中真空抽水箱的结构示意图。

图中：1-塑料排水板；2-真空抽水箱；3-橡胶盖板；4-抽水管；5-排水管；6-衔接软管；7-横向输水管；8-四通阀；9-输水腔体；10-加强板筋；11-螺纹孔；12-透水孔；13-三角支架；14-芯体；15-基板；16-导流板；17-第一输水孔；18-第二输水孔；19-台阶；20-真空腔体；21-出水接口；22-限位环；23-进水接口；24-抽水泵；25-进水管；26-电磁阀；27-衔接管。

具体实施方式

如图1至图6所示，为本发明一种海堤地基土层用塑料排水结构，包括真空抽水箱2和至少两个塑料排水板1，相邻两个塑料排水板1之间通过横向输水管7连接，横向输水管7上设置有四通阀8，塑料排水板1的四个外侧面上均匀设置有透水孔12，透水孔12内均设置有透水膜，其中相对的两个外侧面上均设置有加强板筋10，塑料排水板1的内部设置有输水腔体9，输水腔体9内设置有芯体14，芯体14与输水腔体9相匹配，芯体14包括基板15和导流板16，导流板16垂直均匀连接在基板15的上下两侧，基板15的底面上均匀设置有第一输水孔17，基板15的侧面上设置有第二输水孔18，第一输水孔17与第二输水孔18相互垂直连通，基板15和导流板16可以有效地将输水腔体9进行分隔，位于塑料排水板1底部的水通过第一输水孔17进入橡胶盖板3，而相邻两个塑料排水板1内的水通过第二输水孔18经第一输水孔17输送至橡胶盖板3内，塑料排水板1的四个外侧面上均设置有螺纹孔11，螺纹孔11与横向输水管7螺纹连接，塑料排水板1的顶端设置有台阶19，土层中的水可以通过透水膜经透水孔12进入塑料排水板1内，防止沙土堵塞透水孔12，提高水分的输送效率，加强板筋10有效提高了塑料排水板1的强度，使塑料排水板1在下沉的过程中更稳定可靠，芯体14将输水腔体9分成多个输送通道，满足各个通道单独流通，防止局部堵塞而影响塑料排水板1的整体工作效率，螺纹孔11的设计便于横向输水管7的拆卸与安装，防止漏水，塑料排水板1的底端设置有三角支架13，三角支架13减小了塑料排水板1在下沉过程中底部与土层的接触面积，减小下沉的阻力，使塑料排水板1能更轻易的到达下沉深度，提高了施工时的灵活性。

塑料排水板1的顶面上均设置有橡胶盖板3，橡胶盖板3均通过抽水管4连接真空抽水箱2，橡胶盖板3内设置有真空腔体20，真空腔体20的底面上设置有限位环22，限位环22与台阶19相匹配，真空腔体20的左右两侧对称设置有进水接口23，橡胶盖板3的顶面上设置有出水接口21，出水接口21与真空腔体20相连通，通过限位环22卡扣在台阶19上，实现橡胶盖板3与塑料排水板1的密封连接，防止因漏气而影响水分的输送效率，进而影响海堤地基的固结速度，相邻两个橡胶盖板3之间通过衔接软管6连接进水接口23，实现水的相互流通，提高排水效率。

相邻两个橡胶盖板3之间通过衔接软管6连接，真空抽水箱2的顶面上设置有排水管5，真空抽水箱2内设置有抽水泵24，抽水泵24的侧面上连接有至少三个进水管25，进水管25上均设置有电磁阀26，抽水泵24的顶面通过衔接管27连接排水管5，通过电磁阀26的设计，可以在进水管25出现泄漏时能及时将管路切断，从其他正常工作的管路输送水，提高了塑料排水结构的稳定性和可靠性；通过将真空抽水箱2与塑料排水板1进行连接，不仅增加了排水通道，加速土体水分的排出效率，而且与现有的塑料排水板1相比，将挤压排水与真空排水结合，具有更好的排水性能，提高海堤地基土层的固结速度和固结质量，横向输水管7可以实现相邻塑料排水板1之间水分的传输，使水分含量不同的土层能均匀的排水，提高了整个海堤地基土层的稳定性和可靠性，在真空抽水箱2的作用下，土层中的水分进入塑料排水板1，经橡胶盖板3和抽水管4从真空抽水箱2上的排水管5输出，实现水分的快速排出，当塑料排水板1中的水较多时，通过衔接软管6可以将相邻的塑料排水板1中的水进行分配，使各个抽水管4的输水量更为均匀，提高排水的效率。

如上述的一种海堤地基土层用塑料排水结构的施工方法，包括如下步骤：

1)测量放样

a、首先根据海堤地基的面积和形状确定塑料排水结构的施工位置，并根据海堤地基的土质含水量选择相应塑料排水板1的尺寸大小；

b、然后根据图纸在海堤地基的相应位置划设施工区域，并对该施工区域进行清理，用翻土机对该施工区域表面50～80cm厚的表层土进行翻晒后用运输车运出；

c、接着对施工区域用夯实机进行整平处理，并在整平后的现状土基顶面铺设一层大小与施工区域相匹配的土工布，将土工布的周围用锚杆与地基进行固定，防止淤泥进入上部的砂砾石层而影响排水效果，同时土工布采用250g/m²聚丙烯编织布，然后在土工布的表面按图纸的设计要求确定塑料排水板1的安装位置，并在相应区域撒上白色石灰粉作为标记，同时在标记位置的两侧打上放样桩；

2)塑料排水结构安装

a、首先将吊装机的吊绳与塑料排水板1(塑料排水板的技术标准如表1所示)的中心位置连接固定，塑料排水板1上带有三角支架13的一端竖直朝下，并将塑料排水板1吊运至施工区域的标记位置，然后将塑料排水板1进行匀速下放，直至塑料排水板1的两个侧边夹在放样桩之间，然后在塑料排水板1的顶面上覆盖一块厚度为30cm的挡板，将插板机的主力轴抵住挡板，利用插板机的液压下沉装置，使插板机主力轴与塑料排水板1同步下沉，直至塑料排水板1与吊绳连接的位置与放样桩的顶端齐平，解开吊绳，并移出吊装机；

b、然后用插板机继续插打塑料排水板1，使塑料排水板1的下沉深度达到设计要求的深度，关闭插板机上的液压装置，并移出插板机的主力轴，取下挡板，同时将放样桩拔出，用粘土进行填充；

c、接着将芯体14竖直装入塑料排水板1内进行固定，使基板15侧面上的第二输水孔18与塑料排水板1侧面上的螺纹孔11对齐，然后在塑料排水板1的顶面上安装橡胶盖板3，用密封胶将橡胶盖板3与塑料排水板1的缝隙处进行密封处理；

d、待一个塑料排水板1安装结束后，用上述步骤进行下一塑料排水板1的施工，直至土工布上的所有塑料排水板1施工结束；

e、再将前后或左右相邻的两个塑料排水板1之间安装横向输水管7，并在横向输水管7的中心位置安装四通阀8，相邻两个四通阀8之间通过纵向输水管连接，使整个塑料排水结构呈空间网状分布，将左右相邻的两个橡胶盖板3之间通过衔接软管6进行连接，并做好密封处理；

f、最后在土工布上方40～50cm的位置安装水平支架，在水平支架上安装真空抽水箱2，并将每个单独的塑料排水板1上的橡胶盖板3通过抽水管4连接真空抽水箱2，而橡胶盖板3上另一个出水接口21通过抽水管4与相邻的橡胶盖板3上的出水接口21进行连接，防止空气直接从出水接口21处进入塑料排水板1内，再将真空抽水箱2的顶端通过排水管5连接至外部蓄水装置上；

表1塑料排水板的技术标准

3)填筑砂砾石层

待塑料排水结构安装结束后，在土工布上铺设砂砾石，铺设砂砾石分五次进行，从下往上每次铺设的厚度依次为10cm、10cm、20cm、20cm和20cm，在铺设第一层时，将橡胶盖板3上的出水接口21与抽水管4的连接处用粒径1～3cm的砂砾石铺设，其余位置选择粒径为5～8cm的砂砾石铺设，直至第一层铺设完毕，而其余各层均采用第一层的铺设方法进行铺设，直至砂砾石层铺设完毕；

4)块石垫层铺设

待砂砾石层铺设结束后，先在裸露的真空抽水箱2周围覆盖袋装砂，并将排水管5竖直定位，然后抛石护底，并做好防护，加固前后土性指标变化如表2所示。

表2加固前后土性指标变化

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。