用于海淤土真空预压处理的砂井系统及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及海淤土地基处理技术领域，具体是一种用于海淤土真空预压处理的砂井系统及施工方法。
【背景技术】
[0002]在我国沿海地区广泛分布着海相淤泥土，由于这种土强度低、压缩性高、透水性差，在建筑物荷载下会产生很大的沉降和不均匀沉降，从而影响建筑物的正常使用；此外，海淤土地基承载力和稳定性不够，不能满足工程要求。因此通常需要采取处理措施，真空预压法是处理海淤土地基的有效方法之一。真空预压法需要先在软土地基上打设垂直排水通道，通常为砂井或塑料排水板。垂直排水通道除了具有改变地基原有的排水边界条件、缩短排水路径、加快软土固结等功能外，还有传递真空压力的作用。
[0003]传统的砂井在传递真空压力上有一定的局限性，排水效果不是很好，若单一地采用塑料排水板则会面临通水量不大，预压过程中因沉降使排水板发生弯曲，工后排水量大大降低的问题。以上因素往往造成真空预压海淤土无法取得良好的加固效果，此外传统的砂井和砂垫层需要大量的河砂，成本较高，密封性不好，而且会造成砂资源的极大浪费。
【发明内容】
[0004]为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种能够显著增加密封效果，增强排水通道、结构简单、成本低廉的用于海淤土真空预压处理的砂井系统及施工方法。
[0005]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]用于海淤土真空预压处理的砂井系统，包括若干个砂井，所述砂井上方设有砂垫层，砂井内设有与砂井同轴心的钢丝透水软管，钢丝透水软管的管体周围均匀布置透水孔，砂垫层内部设有滤管系统，钢丝透水软管顶端连接滤管系统，滤管系统连接至外部的抽真空装置。
[0007]所述钢丝透水软管外部包有反滤土工布，钢丝透水软管底端堵有橡胶封口塞。
[0008]所述砂井和砂垫层内填充镍铁矿渣，所填充的镍铁矿渣颗粒中直径大于5_的占颗粒总数的50%以上，且渗透系数不小于5X 10 3cm/So
[0009]所述砂井和钢丝透水软管均呈梅花形布置。
[0010]所述滤管系统包括呈网状设置的主管和滤管，滤管过竖向连接件连接钢丝透水软管，主管通过法兰组件连接抽真空装置。
[0011]所述法兰组件包括相互连接的膜内法兰盘和膜外法兰盘，所述膜内法兰盘设置在各主管出口处，所述膜外法兰盘连接抽真空装置，在膜内法兰盘与膜外法兰盘之间设有密封膜。
[0012]所述主管和滤管均采用PVC管，在滤管上均匀设有孔洞且外部包有反滤土工布。
[0013]所述砂垫层上表面从下至上依次铺设有针刺无纺土工布、密封膜、针刺无纺土工布。
[0014]所述砂垫层四周设有密封沟，密封沟内放置密封膜后由粘土分层回填。
[0015]使用上述用于海淤土真空预压处理的砂井系统的施工方法，包括如下步骤
[0016]1)完成砂井钻孔，按梅花形布置，用反滤土工布将钢丝透水软管管体表面包好，用橡胶封口塞将钢丝透水软管底端封堵，与钻孔中心同轴安装好钢丝透水软管；
[0017]2)向砂井钻孔中填充镍铁矿渣，使其充满钻孔，全部砂井施工完成后，用相同的镍铁矿渣铺设一层砂垫层；
[0018]3)在上述砂垫层上铺设滤管系统，将钢丝透水软管顶端与滤管连接好，用反滤土工布将滤管周身包好，将主管与滤管之间通过二通、三通和四通进行连接；
[0019]4)在各个主管出口处连接一个膜内法兰盘，其上布置螺杆，连接完毕后再用镍铁矿渣在滤管系统上部铺设一层砂垫层，在砂垫层四周挖好密封沟；
[0020]5)砂垫层上表面从下到上依次铺设针刺无纺土工布、密封膜、针刺无纺土工布；
[0021]6)在膜内法兰盘上安装一个膜内密封橡胶垫圈，将密封膜穿过固定的螺杆置于膜内法兰盘上，再将膜外密封橡胶垫圈和膜外法兰盘置于密封膜上，加上螺栓拧紧，将膜外法兰盘通过钢丝橡胶软管与抽真空装置相连；
[0022]7)将密封膜放入到密封沟中，使密封膜紧贴沟壁，并将密封膜放置沟底，用粘土分层回填，完成整个施工过程。
[0023]本发明的有益效果:
[0024]1、本发明可用于海淤土真空预压处理，针对传统砂井用砂量大、沿海地区砂源匮乏的问题，本发明的垂直排水通道采用了砂井和钢丝透水软管相结合的结构，大大提高过水断面和透水量，可以很好地传递真空压力，解决了塑料排水板弯曲后排水量降低的问题。
[0025]2、本发明的砂垫层中的滤管和钢丝透水软管的管体均采用高强反滤土工布包裹，钢丝透水软管底端用橡胶塞封堵，这些措施可以起到有效的反滤作用，防止泥沙进入管内。
[0026]3、本发明的井填充物和砂垫层均采用粒径小且均匀的镍铁矿渣，有效代替了河砂，同时变废为宝，具有一定的环保价值。
[0027]4、本发明的滤管系统结构设计合理，密封性能好，管路铺设方便简单，成本低廉。
[0028]5、本发明钢丝透水软管加工简单、成本低廉，便于现有施工机械不做太大改动的前提下进行施工。
[0029]6、本发明密封膜上下各铺一层针刺无纺土工布可以有效解决破膜问题，使密封性得到了保证。
[0030]7、本发明的密封沟进一步保证了系统的密封性，提高了真空预压效果。
[0031]8、本发明的施工方法施工快捷、方便，施工后加固效果、密封性能良好。
【附图说明】
[0032]附图1为本发明总体断面结构示意图；
[0033]附图2为本发明砂井横截面结构示意图；
[0034]附图3为本发明竖向连接件结构示意图；
[0035]附图4为本发明砂井布置平面示意图；
[0036]附图5为本发明滤管系统布置不意图；
[0037]附图6为本发明连接件二通结构示意图；
[0038]附图7为本发明连接件三通结构示意图；
[0039]附图8为本发明连接件四通结构示意图；
[0040]附图9为本发明主管与抽真空装置连接示意图；
[0041]附图10为附图1中I部结构放大图。
[0042]附图中所示标号:1、砂井；2、钢丝透水软管；3、镍铁矿渣；4、橡胶封口塞；5、砂垫层；6、滤管系统；7、主管；8、滤管；9、抽真空装置；10、密封沟；11、二通；12、三通；13、四通；14、膜内法兰盘；15、膜外法兰盘；16、螺杆；17、粘土 ；18、密封膜；19、竖向连接件；20、反滤土工布；21、针刺无纺土工布；22、膜内密封橡胶垫圈；23、膜外密封橡胶垫圈；24、螺栓；25、
法兰组件。
【具体实施方式】
[0043]结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0044]如附图中所示，用于海淤土真空预压处理的砂井系统，包括若干个砂井1，所述砂井1上方设有砂垫层5，砂井1内设有与砂井1同轴心的钢丝透水软管2，钢丝透水软管2的管体周围均匀布置透水孔，砂垫层5内部设有滤管系统6，钢丝透水软管2顶端连接滤管系统6，滤管系统6连接至外部的抽真空装置9。
[0045]所述钢丝透水软管2外部包有反滤土工布20，钢丝透水软管2底端堵有橡胶封口塞4。
[0046]所述砂井1和砂垫层5内填充镍铁矿渣3，所填充的镍铁矿渣3中颗粒直径大于5mm的占颗粒总数的50%以上，且渗透系数不小于5X10 3cm/s。
[0047]所述砂井1和钢丝透水软管2均呈梅花形布置。
[0048]所述滤管系统6包括呈网状设置的主管7和滤管8，滤管8通过竖向连接件19连接钢丝透水软管2，主管7通过法兰组件25连接抽真空装置9。
[0049]所述法兰组件25包括相互连接的膜内法兰盘14和膜外法兰盘15，所述膜内法兰盘14设置在各主管7出口处，所述膜外法兰盘15连接抽真空装置9，在膜内法兰盘14与膜外法兰盘15之间设有密封膜18。
[0050]所述主管7和滤管8均采用PVC管，在滤管8上均匀设有孔洞且外部包有反滤土工布20。
[0051]所述砂垫层5上表面从下至上依次铺设有针刺无纺土工布21、密封膜18、针刺无纺土工布21。
[0052]所述砂垫层5四周设有密封沟10，密封沟10内放置密封膜18后由粘土 17分层回填。
[0053]如附图1所示，用于海淤土真空预压处理的砂井系统，
[0054]主要由砂井1、钢丝透水软管2、砂垫层5、滤管系统6和抽真空装置9构成，钢丝透水软管2与砂井1中心同轴布置，在具体实施过程中，砂井1直径为25cm，深度为20?25mm，钢丝透水软管2外径为3in，其长度与砂井1大致等长，砂井1和钢丝透水软管2的布置采用如附图4中所示的梅花形，各砂井1之间的孔间距是1.5m，在钢丝透水软管2的管体上均匀加工透水孔，作为一种优选方案，在钢丝透水软管2外部包有一层高强度反滤土工布2，然后将其底端用橡胶封口塞4封堵，以便达到有效的反滤作用，然后将钢丝透水软管2的上端连接至滤管系统6，滤管系统6设置在砂垫层5内部的中间位置，由于抽真空装置9通过滤管系统6进行真空预压排水处