专利名称：竖向排水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种竖向排水装置，该装置适合插入土体中，比如插入地基或筑堤中，以吸取土体中的水，把土体中的水排掉。特别地，本发明涉及一种加固地基的竖向排水装置，该装置能把土体(比如含有大量水的软土地基)中的水排到地表以上。
最近几年，出现了多种加固域基的方法，在这些方法中，将每个都带有非纺织纤维布的许多排水件竖直地插入软土地基中，通过这些排水件，地基中的水可以上升到地表面。
图12是加固地基方法的一个例子。参照图12，每个都带有非纺织纤维布的许多个排水件200被插入地基201中，以便等距离的布置，排水层(例如砂垫层)202铺设到软土地基201的表面上。软土地基201中的孔隙水，通过排水件200和排水层202上升到软土地基201的表面上，并由排水泵203排放到外面。土堆204放置在排水层202的上面，以便向软土地基施加载荷，从而提高排水压力。
这种排水装置的许多种形式都是已知的。例如排水装置由圆筒形非纺织纤维布和细长的板状人造树脂导水件构成，该人造树脂导水件位于圆筒形非纺织纤维布之内。人造树脂导水件的例子由图13和14表示。图13所示的导水件(以下称为B型)构造象一薄板，在板的两面沿板的长度方向上有许多平行的腹板。另一种情况，图14所示的导水件(以下称为C型)是由人造树脂制成的，构造如一波纹板。
在这种排水装置的设计中，提高排水效率是一个重要的目的。然而，上面所提到的传统排水装置中，排水效率还不能令人满意。
另外一种旨在提高排水效率的传统排水装置，由申请号为JP昭63-11838的专利申请(即JP昭63-315722号特许公开)中公开，该专利申请是在英国专利第8701259、8707545、8719584号基础之上加以改进的。
这一引证文献所接示的排水装置由图15、16和17表示。该种排水装置包括一个由一组大致平行的主肋12和一组大致平行的辅助肋13构成的网状结构，以及布置在网状结构周围的透水部件16，辅助肋13把主肋12连到一起，辅助肋13的外表面与网状结构的一个表面平齐。因为主排水道由相邻的主肋12构成，从而它在平行于主肋12的长度方向上延伸;副排水通道则由相邻的辅助肋13来构成，这样它便在平行于辅助肋13的长度方向上延伸，每个主肋12的高度至少是每个辅助肋13高度的两倍，以便使每个主肋的自由横截面积和辅助肋的自由横截面积的比调整到至少2.5∶1。
如图17所示，排水装置竖直地插入土体中，排水装置的底端连接到导水管19上，导水管19连接到排水通道20上，这样即构成一个排水系统。土体中存留的水由排水装置吸入，随后进入由相邻主肋12构成的主排水通道。接着，水流入导水管19，聚集到排水通道20中，最后，这些水从排水道20中排送到外面。
如上所述，JP昭63-315722号特许公开所揭示的排水装置，其结构便于使土体中的水向下流入由主肋构成的主排水通道。为了提高排水通道中的水流量，主肋的高度至少为辅助肋高度的两倍。使每个主肋的自由横截面积和每个辅助肋自由横截面积的比调整到至少2.5∶1。而且，相邻主肋之间的间距和相邻辅助肋之间的间距的比调整为从1.5∶1到5∶1，最好是2∶1，根据该引证文献的描述，相邻主肋之间的间距一般为8mm。
然而JP昭63-315722号特许公开所揭示的排水装置，目的是使土体中的水通过主肋构成的主排水通道向下流动，而不是象本发明的排水装置是使水向上升。尽管在通过主排水通道使水向下流动的例子中，把相邻主肋之间的间距调整到8mm以提高水流量是可以做到的。然而，多次实验证明，8mm的间距在土体中的水上升的例子中就太宽了。
本发明的目的在于提供一种用于加固软土地基的竖向排水装置，该装置能大大提高排水效率。
根据本发明所提供的竖向排水装置包括由人造树脂制成的大致板状的细长导水件和固定到该导水件上的非纺织纤维布。该竖向排水装置适合沿与所述导水件长度方向相一致的竖直方向插入土体中，并适合吸取土体中的水。所述导水体包括一组在其长度方向上延伸的平行竖向腹板和一组横向腹板，该横向腹板在所述导水件的横向上延伸，把所述竖向腹板连到一起，其中两相邻所述竖向腹板之间的间距为0.5mm～5mm，以便在相邻竖向腹板之间构成排水通道。
使用时，当竖向排水装置竖直插入土体后，土体中的水由非纺织纤维布吸收，吸收的水形成水滴，这些水滴之后聚集到排水通道中，随后，排水通道中的水被吸上来排出土体，这样以来，即提高了排水效率。
横向腹板可以相对于竖向腹板倾斜布置，这些横向腹板固定到竖向腹板的一侧或两侧。
组成竖向导水装置的导水件由一组平行的竖向腹板和细长的横向腹板构成，竖向腹板沿着导水件的长度方向延伸，横向腹板把竖向腹板联结并固定到一起。
如图3和4所示，每个竖向腹板的厚度(高度)h通常取为1mm～15mm，最好是2mm～5mm。
每个竖向腹板的宽度m通常取0.1mm～5mm，最好是0.5mm～3mm。
两相邻竖向腹板之间的间距l通常取0.5mm～5mm，最好是1mm～3mm。
因此，排水通道的横截面积通常取为0.5mm2～75mm2。
另一方面，每个横向腹板的厚度(高度)h2通常取为1mm～30mm，最好是1mm～3mm。
每个横向腹板的宽度t通常取为0.1mm～10mm，最好是2mm～5mm。
两相邻横向腹板之间的间距n可取一个能有效固定竖向腹板的适当值，例如，间距n通常取值为1mm～20mm，最好是2mm～10mm。
因此，两相邻横向腹板所构成的细长通道的横截面积通常为1mm2～600mm2。
在上面的数值范围内，每个横向腹板的高度h2最好取为每个竖向腹板高度h的1/2或更大于1/2，小于两倍的h。对于这一结构，可以保证形成两相邻竖向腹板所构成的排水通道，甚至当围绕导水件的非纺织纤维布被土体压力压进排水通道时，排水通道仍可避免被非纺织纤维布堵塞。
横向腹板布置成与竖向腹板交叉，宝者相互垂直，或相互成倾斜关系。对于横向腹板与竖向腹板倾斜交叉的情况，交叉角最好取为20°～70°而且，横向腹板和竖向腹板的截面形状可以是矩形、圆形、半圆形、多边形等。
导水件最好由人造树脂模制件形成。例如，具有足够抗风化性能的材料是更可取的，如聚烯烃，这种人造树脂模制件的例子包括聚烯烃，比如聚乙稀和聚丙稀;乙稀乙酸化合物共聚物，比如乙稀乙酸氯化物共聚物，苯乙稀树脂;乙酸氯化物树脂类，如聚氯乙稀和聚偏二氯乙稀，聚丙稀酸脂；酰 ；聚脂类，如聚乙苯二甲酸乙脂。这些化合物可以单独使用，也可以混合在一起使用。
构成本发明排水装置的非纺织纤维布可以从多种已知的非纺织纤维布中选取。非纺织纤维布的种类通常可分为湿非纺织纤维布和干非纺织纤维布类，湿纺织纤维布的丝网是在湿的条件下形成的，而干纺织纤维布的丝网是干的条件下形成的。
湿非纺织纤维布是采用纸的生产方法制成的。即把诸如人造纤维、聚乙稀塑料、乙酸盐、绵纶、丙稀酸系纤维、聚脂、聚氯乙稀、聚稀烃、木浆、马尼拉麻或其它任何自然纤维类的纤维制成小纤维。随后把小纤维分散到液体中，再把粘合剂加入该小纤维的分散液中，接着把含有粘合剂的分散液送到圆筒纸机或改良型长网造纸机上，这样即可生产出湿非纺织纤维布。
另一方面，干非纺织纤维布可分为粘合型，比如用粘合剂把纸料纤维丝粘结到一起;机械连接型，比如纤维丝用机械方法缠绕连到一起;施压型，比如长纤维丝由静电或空气流收集到移动收集面上并连在一起;热压型，比如，纤维丝部分地混合在一起，然后通过加热连到一起。
粘合型干非纺织纤维布是通过下列方法产生的，即浸溃法，油漆法、喷射法、研末法、熔化纤维法。
机械连接型干非纺织纤维布，由针穿孔法和缝制法制成。在针穿孔法中，用代有倒钩的针穿透丝网，以便由倒钩把钩成丝网的纤维机械缠在一起。在缝制法中，使用线和缝合机的缝合链将丝网连在一起。
旋压型的干非纺织纤维布由短纤维法、长纤维法，薄膜法生产出的。在短纤维生产法中，把空气喷射剂由旋转喷嘴喷出的旋转纤维中，这样得到的短纤维由静电或空气流收集到移动收集面上，这种方法也叫喷射纤维法。在长纤维生产法中，由旋转喷嘴射出的长旋转纤维被收集到移动收集面上。这种方法一般被认为是旋转连接法。在薄膜生产法中，下落的薄膜被分为小纤维，之后小纤维被制成薄层，以得到非纺织纤维布。
干非纺织纤维布可以由与上面所述的用于制成导水件相同的人造树脂制成，只要这种人造树脂能够旋压成纤维丝。
用于本发明的非纺织纤维布可以从上面所述的能排除土体中水的多种非纺织纤维布中选择。然而，当使用非纺织纤维布的目的是排除软土地基和筑堤中的水时，使用有抗腐蚀性的人造树脂非纺织纤维布是较好的。特别地，以便于生产的角度考虑，最好是使用旋转连接方法生产的非纺织纤维布。以有效地防止风化角度考察，最好使用由聚稀烃，比如聚乙稀、聚丙稀制成的非纺织纤维布。
另外，从水的过滤效果角度考虑，松密度为10～200g/m2，最好是10～100g/m2，细度为0.5～30登尼尔(D)，最好是1～15D的连续长纤维非纺织纤维布是较好的。
再者，最好非纺织纤维布的伸张度比较小，以防止由于土体的压力使非纺织纤维布挠曲到相邻竖向腹板所构成的排水通道中，从而阻止排水通道中水的流动。为满足这一要求，使用热压形成的细长纤维非纺织细纤维布是理想的。
图1是根据本发明的人造树脂导水件的透视图;
图2是本发明的竖直排水装置的透视图;
图3是人造树脂导水件的截面视图;
图4是人造树脂导水件的平面图;
图5是本发明第一实施例的人造树脂导水件竖直腹板的示意图;
图6是与图5类似的视图，它表示本发明第二实施例;
图7是与图5类似的视图，表示一种相比较的例子。
图8是导水件生产设备的透视图;
图9是测量通过竖向排水装置的水流速度的实验设备的示意图;
图10是一族曲线，表示分别根据第一最佳实施例和现有技术测量得的结果;
图11是一族曲线，表示分别根据第二最佳实施例和比较例子测得的结果;
图12是一个竖向截面视图，表示现有技术中竖向排水装置的使用情况;
图13是现有技术中一种竖向排水装置的透视图;
图14是现有技术中另一种竖向排水装置的侧视图;
图15是日本特许公开昭63-315722号专利所揭示的排水装置透视图。
图16是图15所示排水装置的平面示意图;
图17是图15所示排水装置的使用情况的示意图。
下面将结合附图1～11对本发明的几个优选实施例进进描述。
第一实施例.
由人造树脂制成的导水件1由一组(本优选实施例中是42个)竖向腹板3和一组(本实施例中为8个)横向腹板4构成，横向腹板4相对于竖向腹板3的长度方向与竖向腹板3斜交。竖向腹板3和横向腹板4牢固地固定在一起。
每一个竖向腹板3其宽度m约为1.0mm，高度h为2.8mm。另外，竖向腹板3以间距(中心距)2.5mm平行布置，空隙l为1.5mm。因此，两相邻竖向腹板3限定的排水通道的横截面约为4.2mm2。
另一方面，每个横向腹板4的宽度t约为1.0mm，高度h2约为1.9mm，每个腹板相对于每个腹板3长度方向的夹角约为55°。
横向腹板4以12.0mm的距离平行布置，间距n是11.0mm。所以，两相邻横向腹板4限定的细长区域的横截面约为20.9mm2。这样，由相邻竖向腹板3限定的排水通道的横截面约为两相邻横向腹板4限定的细长区域横截面的0.2倍。
图1所示的导水件由高强聚乙稀制成。如图2中所示，通过绕结法生产的由聚丙稀制成的非纺织纤维2缠绕导水件1。
非纺织纤维2的松密度为90g/m2，细度为4D，由热压而成。
现结合图8描述导水件1的生产方法。图8表示了一种挤压模制机的一部分，该模制机包括一个圆柱形固定模具20和一个圆筒形转动模具21，该圆筒形模具可转动地固定到固定模具20的外圆周面上。
固定模具20的外圆周面由一组用于挤压竖向腹板3的凹槽22构成，而转动模具21的内圆周面由一组用于挤压倾斜横向腹板4的凹槽23构成。
固定模具20的凹槽22和转动模具21的凹槽23在它们各有的底端连接到为熔化树脂加压的压力装置上(未示出)。
在熔化树脂从压力装置加压的同时，使转动模具21旋转以挤压熔化树脂。从而，利用凹槽22便直线地形成竖向腹板3，而利用凹槽23螺旋地形成倾斜横向腹板4。
当每个凹槽23的转动位置与凹槽22的固定位置重合时，两个凹槽23和22相互连通。因此，竖向腹板3和横向腹板4在每个相交的地方整体地连接到一起，并可连续地制出导水件1。
当导水件1制成之后，把非纺织纤维布2缠绕到导水件1上，并通过固定件(U型钉)固定。非纺织纤维布2的固定装置不限于紧固件，其它任何结合方式，比如粘结或热压合都是可以使用的。
使用图9所示的实验设备，将第一实施例的竖向排水装置与现有技术，即图13中的B型和图14中的C型对比试验，测试通过排水装置的水溶量。
参照图9，在槽100中放有粘土101和排水装置的测试管段102，水由水源103流入槽100。当改变施加到粘土101上的载荷104对，测量流入容器105中的水流量 。水流量 可以表示如下 ＝K·(ho/lo)Bo·Tg式中K是常数;ho是水头落差;lo是试验管段的长度;Bo是试验管段的宽度，Tg是试验管段的厚度;ho/lo表示液体梯度，试验中通过改变水头落差ho改变液体梯度。
使用图9所示设备获得的结果由图10表示。图10中A表示第一优选实施例的试验结果;B表示图13中所示B型的试验结果。C表示图14中所示C型的试验结果。另外，图10表示在增加压力情况下水流动能力的测试结果。图10中，实线表示土体压力为7.5tf/m2情况下的试验结果;虚线表示土体压力为15tf/m2的情况下的试验结果;点划线表示土体压力为22.5tf/m2情况下的试验结果。另外，图10中横座标轴表示液体梯度i，该液体梯度指的是水在土体中流动过程中，每单位长度的土体的水头损失。
从图10中可以看出，液体梯度为1.0时，由曲线A表示的第一优选实施例中的水流量与由曲线B表示的B型中的水流量相比平均提高约50%，与由曲线C表示的C型中的水流量相比平均提高约为100%。
第二实施例.
如图6所示，改变图5所示的第一优选实施例的竖向排水装置，每隔一个减去一个腹板3，留下22个腹3。结果，每相邻竖向向腹板3之间的间距变为4mm，进行上述相同的实验。实验结果由图11中的曲线D表。曲线D中，实线表示土体压力为7.5tf/m2情况下的实验结果，虚线表示土体压力为15tf/m2情况下的实验结果，点划线表示土体压力为22.5tf/m2情况下的实验结果。
从图11中可以看出，土体压力为7.5tf/m2时的实验结果是满意的。但是土体压力为15tf/m2和22.5tf/m2时的实验结果与B型中实验结果相似(相比较)。
在图7中给出了一种作为比较的例子，改变图5所示的第一优选实施例的竖向排水装置，按隔1个去掉两个减少腹板，留下16个腹板3。结果两相邻腹板3之间的间距变为6.5mm。进行如上相同时实验，实验结果由图11中的曲线E表示。曲线E中，实线表示土体压力为7.5tf/m2时的实验结果，虚线表示土体压力为15tf/m2时的实验结果，点划线表示土体压力为22.5tf/m2时的实验结果。
从图11中可以看出，在全部土体压力7.5tf/m2，1515.0tf/m2和22.5tf/m2情况下，实验结果均与B型中的试验结果相似。
由以上实验结果可以看出，即使把JP昭63-315722号特许公开所揭示的排水装置应用到本发明中，该排水装置两相邻主肋之间的间距为8mm。
而且，还发现当两相邻竖向腹板3之间的间距是5mm，或者与现有技术相比更大一些时，可获得更好的结果。
另外，当横向腹板4的高度h2是竖向腹板高高h的1/2倍，或大于1/2倍，小于2倍时，若不减少排水通道，压入排水通道的非纺织纤维布，就不会阻挡排水通道。
权利要求
1.一种竖向排水装置，该装置包括由人造树脂制成的大致板状的细长导水件，和连接到所述导水件上的非纺织纤维布，所述的竖向排水装置适宜于沿与所述导水件的长度方向相一致的竖直方向插入土体中，并且适合吸取土体中的水；所述导水件包括一组平行的竖向腹板，该竖向腹板沿所述导水件的长度方向延伸，一组平行的横向腹板，该横向腹板沿所述导水件的横向延伸，并用于把所述的竖向腹板连接到一起；其中两相邻的所述竖向腹板之间的间距1取为0.5mm～5mm，以便在相邻竖向腹板之间构成一个排水通道。
2.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述的间距l取1mm～3mm。
3.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述排水通道的横截面积是0.5mm2～75mm2。
4.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是每个所述竖向腹板的厚度(高度)是1mm～15mm。
5.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是每个所述竖向腹板的宽度m是0.1mm～5mm。
6.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是每个所述横向腹板的厚度(高度)h2是1mm～30mm。
7.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是每个所述横向腹板的宽度t是0.1mm～10mm。
8.权利要求1所述的竖向排水装置，其特征在于相邻的所述横向腹板之间的间距n是1mm～2mm。
9.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述横向腹板中相邻的横向腹板构成一个细长通道，该细长通道的横截面积是1mm2～600mm2。
10.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述的横向腹板以20°～70°的夹角与所述竖向腹板相连。
11.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述竖向腹板和所述横向腹板的截面形状可以看矩形、圆形、半圆形或多边形。
12.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述的非纺织纤维布是由聚稀烃制成，并通过旋转连接方式产生。
13.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述的非纺织纤维布是连续长纤维非纺织纤维布，该非纺织纤维布的松密度是10～200g/m2，细度是0.5～30登尼尔(D)
14.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是所述的非纺织纤维布是一种压制的长纤维非纺织纤维布。
15.如权利要求1所述的竖向排水装置，其特征是每个所述横向腹板的高度h2是每个所述竖向腹板高度h的1/2倍或大于1/2倍小于2倍。
全文摘要
一种竖向排水装置，该装置包括由人造树脂制成的大致呈板状的细长导水件和连接到该导水件上的非纺织纤维布。该竖向排水装置适宜于沿与导水件的长度方向相一致的竖直方向插入土体中，并适合吸取土体中存留的水。导水件由一组平行的竖向腹板和一组平行的横向腹板构成，所述竖向腹板沿导水件的长度方向延伸，横向腹板沿导水件的横向延伸，它用于把竖向腹板连接到一起，竖向腹板中两相邻竖向腹板之间的间距是0.5mm—5mm，以便在相邻竖向腹板之间构成一个排水通道。因此，竖向排水装置的排水效率能够大大提高。
文档编号E02B11/00GK1058442SQ91104638
公开日1992年2月5日 申请日期1991年6月6日 优先权日1990年6月6日
发明者清川伸夫, 西村淳 申请人:三井石油化学工业株式会社, 三井石化产资株式会社