一种间歇式通气真空预压排水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种间歇式通气真空预压排水系统，主要适用于软土、超软土地基处理，属于岩土工程中的真空预压排水固结技术。
【背景技术】
[0002]常规的真空预压法是在软土地基表面铺设砂垫层，打设塑料排水板或砂井，然后铺设密封膜隔绝大气，密封膜四边埋入土中，通过砂垫层内埋设的排水管道，用真空装置进行抽气，在真空负压作用下，使密封膜下的土体产生真空负压；此时排水板周围淤泥质软土孔隙中的水因产生的压差而渗流，水会从淤泥土体中流入竖向排水板或砂井中，通过用蝴蝶结与排水板连接的横向排水管道排出；由于土体中孔隙水压力的消散，地基的有效应力也就随之增加，淤泥质土体就会发生固结，土的强度就会相应地提高。
[0003]近些年来，随着沿海地区围海造陆工程规模的不断扩大，常规真空预压法处理吹填土受到了越来越多的重视。在实际工程中前期固结排水量大，排水效果明显，到了后期排水效果显著下降，此时横向和纵向排水系统中尚存留大量的析出水未排出，这严重影响了地基处理效果。常规真空预压法采用的排水板底部是密封的，在真空压力的作用下，纵向排水系统和横向排水系统中没有气流只存在水流流动。根据常识，把一头做过密封处理的水管内的水抽干是很困难的，但是如果将密封处打开，会很容易的将水吸出。
[0004]针对上述常规真空预压法的缺点，在抽真空过程中，向伸入淤泥土体的排水板中通入气体，这样，底部气压就大于上部气压，压力差产生的气流会推动排水板中的析出水流向上部横向排水通道。在排水板中通入空气的方法在一定程度上可以提高排水速率，但是在进行的试验后期发现排水效果亦不理想。而且，由于持续不间断的通气会一直抵消部分真空度，导致排水板内真空度下降，真空负压减小，排水速率下降，这样会增加淤泥固结的时间，减缓工期；而且，当通气气压大于真空度时，尤其是在土体底部真空度衰减较大的情况下，该法失效。
【发明内容】
[0005]针对常规真空预压排水效率低，固结效果差以及通气真空预压排水后期效果差且无法保证提供足够稳定的真空负压，本发明提供一种新的真空预压排水系统，利用本发明提供的间歇式通气真空预压排水系统进行地基处理，不仅能够保证排水板内真空负压的稳定，而且能高效地进行淤泥质土地基排水固结。本发明的技术方案如下:
[0006]一种间歇式通气真空预压排水系统，包括排水板(2)、横向排水管道⑴、蝴蝶结和通气管道(3)，横向排水管道(I)通过水汽分离装置(10)与真空泵(17)相连，其特征在于，
[0007]所述的排水板(2)分为上排水板和下排水板，两者通过蝴蝶结连接并连通；上排水板和下排水板结构相同，主体为塑料芯板，塑料芯板的中间为格栅部分(15)，格栅部分(15)的两侧各设置一个密闭中空管道(11)，在塑料芯板外表面包覆有土工织物过滤层(14);
[0008]蝴蝶结的主体为一个两端开口的扁立方体，其上端和下端分别与所述的上排水板和下排水板连接，蝴蝶结上设置有连接横向排水管道(I)的贯穿蝴蝶结的端口(5)，贯穿蝴蝶结的端口(5)在蝴蝶结内部开设有与蝴蝶结内部连通的口(20)，在贯穿蝴蝶结的端口
(5)的上方和下方各设置有两个与通气管道(3)相连的通气管道端口 ￠)，各个通气管道端口(6)不与蝴蝶结内部连通，并且相互独立；在扁立方体的两侧靠近上端和下端的位置各固定有一根中空通气连接管(7)，每个中空通气连接管(7)的一端均与相应的通气管道端口(6)相连通，另一端与排水板(2)的相应的密闭中空管道(11)相连通；
[0009]在下排水板的底部连接有盖帽(9)，盖帽(9)的底部为底板(18)，其内设置有开设了通气圆孔(13)的连通板(19)，由底板(18)和连通板(19)围成一个盖帽(9)的通气通道(16)，在盖帽的两侧各设置一个与通气通道(16)连通的盖帽内的通气连接管(12);盖帽
(9)连接到下排水板的底部，两个通气连接管(12)分别与下排水板的相应的密封中空管道
[11]连通。
[0010]本发明的排水系统的工作原理是:在常规真空预压法的基础上对纵向排水系统进行改进，在纵向排水板中通入可控气流，抽真空一段时间后，开启通气管阀门透入气流，气流会沿着通气管路一蝴蝶结通气管道接口一排水板内塑料芯板两侧的密闭管道，到达排水板底部的盖帽处，随后，在真空负压作用下，气流带动水流，一起沿纵向排水板中部格栅到达土体上表面的蝴蝶结排水板接口，再进入横向排水通道，最终流入水汽分离装置；此后，关闭通气管的通气阀门，进入常规的真空预压排水模式，当达到排水管中出现大量水流但排水效果并不显著时再次打开通气管的通气阀门，进入通气真空预压排水模式进行快速排水。采用本发明的排水通道和施工方法，在排水固结时，一方面，间歇式通气可以保证在关闭通气阀门时为垂直排水提供稳定的真空负压，同时避免不间断通气导致的真空度消散，提高了排水速率；另一方面，由于排水板的厚度增大，提高了抗弯强度，可防止排水板发生弯折，保证排水通道顺畅和真空度的传递。
[0011 ] 利用本发明的排水系统进行地基处理的方法与常规真空预压法的工程施工方法相近，简单易行，通过合理设计，排水管道网络和通气管道网络独立运行，互不干扰。在几乎不增加造价的情况下，反复进行间歇式的可控通气真空预压排水可以达到既保证排水板内真空度的稳定性又可以进行快速高效排水固结的目的。
【附图说明】
[0012]图1是间歇式通气真空预压法原理示意图(虚线代表气流方向，实线代表水流方向
[0013]图2a是蝴蝶结示意图。
[0014]图2b是蝴蝶结剖面示意图。
[0015]图3a是排水板示意图。
[0016]图3b是排水板剖面示意图。
[0017]图4a是盖帽示意图。
[0018]图4b是盖帽剖面示意图。
[0019]图中标号说明:1横向排水管道；2排水板；3通气管道；4蝴蝶结连接排水板的接口 ；5蝴蝶结连接横向排水管道端口 ；6蝴蝶结连接通气管道端口 ；7蝴蝶结内预留的中空通气连接管；8通气管道阀门；9盖帽；10水汽分离装置(水汽分离装置是一个密封罐，其密封盖上有两个接口，一个接由蝴蝶结和排水管道I组成的排水管道网络，一个接真空泵；由真空压力吸出来的水流中既有水又有一部分空气，水流中的水进入密封罐，水由于重力作用存在罐内，空气由连接真空泵的那个接口通过真空泵被排出进入大气；水汽分离装置的作用是使水不进入真空泵内，还可以测量排水量。)；11塑料芯板两侧的密闭管道；12盖帽内的通气连接管；13盖帽底部通气圆孔；14 土工织物过滤层；15塑料芯板的中间格栅部分；16盖帽底部的通气通道；17真空泵；盖帽底板18 ;盖帽连通板19 ;20开口。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
[0021]本发明是对常规真空预压技术和相应材料装置的改进。
[0022]在材料构造方面，本发明的排水板2分为结构完全相同的两块，上排水板和下排水板，两者通过蝴蝶结相连通。在构成排水系统后，下排水板被打设入地层，上排水板位于地面上。每块排水板2由塑料芯板和土工织物过滤层14两部分构成，其中，塑料芯板两侧各设置一密闭中空管道11，中间格栅部分15与密闭管道11是一体的，二者共同构成了塑料芯板，此密闭管道11用来通气，中间格栅部分15起到支撑土工织物过滤层14和排水的作用，也用来传递真空度；盖帽9两侧的中空通气连接管12使排水板塑料芯板两侧的密闭中空管道11与中间格栅部分15进行无缝密闭连接，保证气流可以沿着排水板塑料芯板两侧的密闭中空管道11进入到中间格栅部分15，然后在塑料芯板表面包裹一层土工织物过滤层14组成本发明所需的自行设计的排水板。
[0023]参考图4a、图4b，本发明所需的盖帽9两侧的中空通气连接管12可以插入排水板塑料芯板两侧的密闭中空管道11，从通气阀门进入一定量的气流，气流会通过蝴蝶结连接通气管道端口 6进入到蝴蝶结内