一种软土地基真空预压施工结构及施工方法与流程

1.本技术涉及软土地基处理技术的领域，尤其是涉及一种软土地基真空预压施工结构及施工方法。


背景技术：

2.软土是一种低强度、高压缩性、高灵敏度的区域性特殊土，广泛地分布在我国人口最集中，经济最发达的沿海11个省(区、市)的38个城市。
3.目前，软土地基处理较为成熟的技术方法为真空预压法。真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设竖向排水通道(排水管或排水板)，然后将排水通道与砂垫层处的主管连接，再用不透气的密封膜使其与大气隔绝，将主管从密封膜中穿透与真空泵和排水泵连接，随后使用真空泵对软土地基进行抽真空处理，使密封膜下的土体经受负压。在负压作用下，孔隙水逐渐渗流到竖向排水通道中，通过排水泵将水排出而达到土体排水固结、强度增加的一种地基处理方法。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，排水板通过插板机即可竖向植入软土地基内，相对于排水管或排水井，排水板具有施工便捷高效的优点，但是由于排水板为软带结构，因此当在进行真空预压处理时，软土体往往会产生不均匀的径向收缩，这样就会在排水板处产生不均匀的侧向应力，竖向排水板在不均匀的侧向应力的作用下则易产生不规则的侧向弯曲甚至弯折变形的现象，进而影响真空度的向下传递效率以及纵向排水效率。


技术实现要素：

5.为了减少排水板的侧向形变，本技术提供一种软土地基真空预压施工结构及施工方法。
6.本技术提供的一种软土地基真空预压施工结构，采用如下的技术方案：一种软土地基真空预压施工结构，包括排水板、排水支管和排水主管，所述排水支管同时与多个排水板的上端连接，所述排水主管同时与多个排水支管连接，所述排水主管的一端用于连接抽真空设备，所述排水板的两窄侧边处均设有第一条状气囊，所述第一条状气囊与所述排水板等长设置，所述第一条状气囊的进气口位于上端。
7.通过采用上述技术方案，首先未充气的第一条状气囊的柔软性与排水板大致相同，因此第一条状气囊可随排水板一起成卷，以便于插板机将排水板利用放卷的形式插入地下。
8.其次，利用充气的形式，强化第一条状气囊的结构强度，从而提高柔性的排水板的抗弯曲能力，从而确保整体结构的真空度向下传递效率以及纵向排水效率。
9.再次，第一条状气囊在充气的过程中逐渐伸展，以带动排水板伸展，从而大大提高了排水板的直线度。
10.可选的，所述第一条状气囊包括两个相连接的半囊；于第一条状气囊的横截面上，所述半囊远离另一半囊的部位沿所述排水板的厚度方向向外延伸，且所述半囊远离另一半
囊的末端沿所述排水板的宽度方向朝向所述排水板的中心延伸。
11.通过采用上述技术方案，通过限定半囊的形状，其形变的难度增大，从而有效提高第一条状气囊和排水板的抗弯曲能力。
12.可选的，所述第一条状气囊的几何中心线与所述排水板的几何中心线平行，所述第一条状气囊的横截面积从上至下逐渐减小。
13.通过采用上述技术方案，在抽真空而导致土体产生不均匀的径向收缩时，排水板将受到不均匀的侧向力，而该侧向力将被第一条状气囊的倾斜表面所分解，因此一定程度上减小了排水板所受的侧向力，从而变相提高排水板的直线度。
14.并且，该侧向力的向上分力将会一定程度上抬升排水板，而整体土体处于不均匀沉降状态，二者作用相抵消，能够确保排水板的海拔高度尽可能不变，从而减少因排水板下移过度而导致排水板脱离排水支管的情况发生。
15.可选的，所述第一条状气囊的表面凸出构造有多个密布排列的点状囊。
16.通过采用上述技术方案，第一条状气囊在充气过程中，点状囊将使土体的孔壁内形成多点的孔壁，从而破坏水的张力形成，进而使得孔隙水更易因负压而流至排水板内，以减少孔隙水积聚于排水板表面而形成的淤泥效应。
17.可选的，所述排水板的宽侧面设有第二条状气囊，所述第二条状气囊与所述排水板等长设置，所述第二条状气囊的进气口位于上端；所述第二条状气囊的边缘处凸出构造有第二锯齿囊，所述第一条状气囊的边缘处凸出构造有第一锯齿囊，所述第一锯齿囊与所述第二锯齿囊相互咬合。
18.通过采用上述技术方案，通过第二锯齿囊与第一锯齿囊的咬合，使得第一条状气囊和第二条状气囊进行受力连接，以组合对土体的侧向力进行抵御，从而极大提高排水板的抗形变能力。
19.可选的，还包括用于竖向插入软土地基中的插杆，所述插杆的上端设有第一连杆和第二连杆，其中第一连杆的下端与所述插杆上端铰接连接，所述第二连杆的上端与所述排水支管可拆卸铰接连接，所述第一连杆的上端与所述第二连杆的下端通过棘轮结构铰接连接，所述棘轮结构仅允许所述第一连杆的下端沿远离所述第二连杆的方向偏转。
20.通过采用上述技术方案，当软土地基发生不均匀沉降时，此时插杆随软土地基一起沉降，下移的插杆带动第一连杆的下端向下偏转一定角度，而当沉降结束，棘轮结构锁死，插杆、第一连杆和第二连杆的相对位置保持不变，因此该组合还能够对排水支管起到支撑作用，从而减少因地基沉降而导致排水支管下移，从而减少排水支管与排水主管发生脱离的情况。
21.可选的，两个所述半囊的相背位置之间共同连接有连接带，所述连接带与所述半囊表面之间合围形成有容纳区域，所述插杆位于所述容纳区域内。
22.通过采用上述技术方案，通过连接带与插杆的配合，使得插杆与第一条状气囊进行柔性连接，使得插杆与第一条状气囊能够共同抵御土体的侧向力，从而提高排水板的抗形变能力。
23.可选的，所述插杆的下端设有倾斜向上设置的翼片，且所述翼片与所述插杆的下端铰接连接。
24.通过采用上述技术方案，使得插杆更易随土体一起沉降。
25.本技术还提供一种软土地基真空预压施工方法，采用如下的技术方案：一种软土地基真空预压施工方法，包括以下步骤：s1、铺设砂垫层；s2、插设排水板；s3、气囊充气：对第一条状气囊和第二条状气囊进行充气；s4、安装排水支管，使排水支管与排水板上端连接；s5、安装排水主管；s6、于砂垫层表面铺设密封膜，并且在排水主管的一端安装抽真空设备；s7、对密封膜的周边进行密封处理；s8、抽真空。
26.可选的，在s2步骤中，对两侧的第一条状气囊和第二条状气囊进行同时充气。
27.通过采用上述技术方案，使得第二锯齿囊与第一锯齿囊在充气过程中的膨胀速度大致相同，以便于二者的相互咬合。
28.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：通过设置第一条状气囊，利用充气的形式，强化第一条状气囊的结构强度，从而提高柔性的排水板的抗弯曲能力，从而确保整体结构的真空度向下传递效率以及纵向排水效率；通过第二锯齿囊与第一锯齿囊的咬合，使得第一条状气囊和第二条状气囊进行受力连接，以组合对土体的侧向力进行抵御，从而极大提高排水板的抗形变能力；通过设置插杆、第一连杆和第二连杆，当软土地基发生不均匀沉降时，该组合还能够对排水支管起到支撑作用，从而减少因地基沉降而导致排水支管下移，从而减少排水支管与排水主管发生脱离的情况。
附图说明
29.图1是实施例1的软土地基真空预压施工结构的示意图。
30.图2是实施例1的排水板的结构示意图。
31.图3是实施例1的排水板的俯视图。
32.图4是图2中a处的局部放大图。
33.图5是实施例1的施工方法的流程框图。
34.图6是实施例2的排水板的俯视图。
35.图7是实施例3的排水板的结构示意图。
36.图8是图7中b处的局部放大图。
37.附图标记说明：1、排水板；2、排水支管；3、排水主管；4、抽真空设备；5、第一条状气囊；6、第二条状气囊；7、插杆；8、第一连杆；9、第二连杆；10、棘轮结构；101、棘轮；102、棘爪；51、半囊；52、第一锯齿囊；53、点状囊；54、连接带；61、第二锯齿囊；71、翼片；91、销轴。
具体实施方式
38.以下结合附图1-8对本技术作进一步详细说明。
39.本技术实施例1公开一种软土地基真空预压施工结构。
40.参照图1，软土地基真空预压施工结构包括排水板1、排水支管2、排水主管3和抽真空设备4，其中排水板1设为多个，且排水板1通过插板机竖插入软土地基中，排水板1的上端外露；排水支管2设为多个，且一排水支管2同时与多个排水板1的上端进行连接，排水主管3则同时与多个排水支管2进行连接，且排水主管3的一端与抽真空设备4进行连接。
41.如图2所示，排水板1的两窄侧边均设有第一条状气囊5，第一条状气囊5与排水板1等长设置，且第一条状气囊5的进气口位于上端，第一条状气囊5第一条状气囊5的几何中心线与排水板1的几何中心线平行，第一条状气囊5的横截面积从上至下逐渐减小，即第一条状气囊5呈倒锥状，第一条状气囊5具有倾斜表面。
42.如图3所示，第一条状气囊5包括两个相连接的半囊51；于第一条状气囊5的横截面上，半囊51远离另一半囊51的部位沿排水板1的厚度方向向外延伸，且半囊51远离另一半囊51的末端沿排水板1的宽度方向朝向排水板1的中心延伸，即半囊51的横截面呈月牙状，而两个半囊51的横截面则组合呈“3”字形。
43.如图4所示，第一条状气囊5的锐角边缘处凸出构造有第一锯齿囊52，各第一锯齿囊52沿第一条状气囊5的长度方向等距间隔排布。
44.如图3、图4所示，排水板1的宽侧面的靠近窄侧面的部位设有第二条状气囊6，且两个第二条状气囊6对应一个第一条状气囊5，第二条状气囊6与排水板1等长设置，第二条状气囊6的进气口位于上端；第二条状气囊6的边缘处凸出构造有第二锯齿囊61，且各第二锯齿囊61沿第二条状气囊6的长度方向等距间隔排布，第一锯齿囊52和第二锯齿囊61均为充气成型，且第一锯齿囊52与第二锯齿囊61相互咬合。
45.本技术实施例1还公开一种运用软土地基真空预压施工结构的施工方法，如图5所示，包括以下步骤：s1、铺设砂垫层：先清理软土地基表面的碎石和堆积土，然后进行砂垫层的铺设，具体为，汽车运进的砂料先卸成若干砂堆，然后用推土机摊平。
46.s2、插设排水板1：然后通过插板机将排水板1依次且间隔插入软土地基中，并确保排水板1、第一条状气囊5和第二条状气囊6的上端均外露。
47.s3、气囊充气：利用气泵，对两侧的第一条状气囊5和第二条状气囊6进行同时充气，第一条状气囊5和第二条状气囊6逐渐膨胀成型，且第二锯齿囊61与第一锯齿囊52逐渐咬合在一起。
48.s4、安装排水支管2：多个排水支管2预平行放置，然后依次将排水支管2与同排的多个排水板1进行连接。
49.s5、将排水主管3与多根排水支管2进行连接。
50.s6、铺设密封膜：密封膜与密封膜之间采用热粘法粘接，热合加工的搭接长度不小于15mm，铺设时密封膜放松，确保表面完整性；排水主管3的一端穿过密封膜，且与外部的抽真空设备4连接。
51.s7、密封处理：于密封膜的周边挖沟，然后将密封膜的周边压入沟内，并填上土。
52.s8、启动真空设备，抽真空。
53.本技术实施例1的实施原理为：利用充气的形式，第一条状气囊5和第二条状气囊6膨胀成型，其抗弯曲能力大大提高，从而提高柔性的排水板1的抗弯曲能力，进而确保整体结构的真空度向下传递效率以及纵向排水效率；并且通过限定半囊51的形状，增大了半囊
51形变的难度，从而有效提高第一条状气囊5和排水板1的抗弯曲能力。
54.其次，当排水板1将受到不均匀的侧向力时，而该侧向力将被第一条状气囊5的倾斜表面所分解，因此一定程度上减小了排水板1所受的侧向力，从而变相提高排水板1的直线度，进而确保整体结构的真空度向下传递效率以及纵向排水效率。
55.再次，通过第二锯齿囊61与第一锯齿囊52的咬合，使得第一条状气囊5和第二条状气囊6组合对土体的侧向力进行抵御，从而极大提高排水板1的抗形变能力。
56.实施例2，在实施例1的基础上做出如下设置，如图6所示，第一条状气囊5的表面凸出构造有多个点状囊53，各点状囊53呈密布排列。
57.第一条状气囊5在充气过程中，点状囊53将使土体的孔壁内形成多点的孔壁，从而破坏孔隙水的张力形成，进而使得孔隙水更易因负压而流至排水板1内，以减少孔隙水积聚于排水板1表面而形成的淤泥效应。
58.实施例3，在实施例1的基础上做出如下设置，如图7所示，软土地基真空预压施工结构还包括插杆7、第一连杆8和第二连杆9，其中插杆7竖向插入软土地基中，插杆7的下端铰接有两个对称设置的翼片71，翼片71收折时紧贴插杆7的外周面，翼片71展开时翼片71呈倾斜向上的状态；两个半囊51的相背位置之间共同连接有一连接带54，连接带54与半囊51表面之间合围形成有容纳区域，且插杆7位于容纳区域内。
59.第一连杆8的下端与插杆7的上端铰接连接，第二连杆9的上端与排水支管2的下表面可拆卸铰接连接，具体为，第二连杆9与排水支管2通过销轴91进行铰接连接，即通过插取销轴91以实现连接或拆卸。
60.第一连杆8的上端与第二连杆9的下端通过棘轮结构10铰接连接，如图8所示，具体为，第一连杆8的上端与第二连杆9的下端铰接连接，且棘轮结构10的棘爪102与第一连杆8上端固定连接，棘轮结构10的棘轮101安装于第二连杆9下端，通过棘轮101棘爪102的配合以实现第一连杆8的单向偏转，即棘轮结构10仅允许第一连杆8的下端沿远离第二连杆9的方向偏转。
61.实施例3的实施原理为：当软土地基发生不均匀沉降时，插杆7随软土地基一起沉降，下移的插杆7带动第一连杆8的下端向下偏转一定角度，而当沉降结束，棘轮结构10锁死，插杆7、第一连杆8和第二连杆9的相对位置保持不变，使得该组合能够对排水支管2起到支撑作用，从而减少因地基沉降而导致排水支管2下移，从而减少排水支管2与排水主管3发生脱离的情况。
62.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。