一种可拼装式软土地基堆载预压加固装置及其设置方法
【专利摘要】本发明公开了一种可拼装式软土地基堆载预压加固装置及其设置方法，包括钢管支架，水囊，保护层，垫板，侧面护板，挂钩，水囊通过其上的挂孔和钢管支架上与之配合的挂钩挂在钢管支架内部，水囊上部设置进水孔和排气孔，下部设置出水孔，水囊注满水后的体积大于钢管支架的体积，水囊外部包裹保护层，设置在钢管支架内部，紧贴钢管支架，水囊注满水之后水位高度与侧面护板高度的差值小于3m。本装置整体稳定性较高，不仅能够减少土、砂石等天然材料的消耗，降低试验成本，减少工作量，而且操作简单，荷载大小可调节性强，减少环境污染，适用范围更广。
【专利说明】一种可拼装式软土地基堆载预压加固装置及其设置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土木工程中道路工程领域，尤其涉及一种可拼装式软土地基堆载预压 加固装置及其设置方法。
【背景技术】
[0002] 堆载预压也称堆载预压排水固结法，是一种加固软土地基的方法之一，分为等载 预压和超载预压两种方式。其机理就是通过场地上部施加荷载，使土体中的孔隙水沿排水 板排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高。现有的堆载预压技术一般是就近将 土、砂石料等填筑物作为堆载预压荷载均匀放置软基之上，完成堆载预压过程。这种方法需 要消耗大量的土、砂石等材料，成本高，操作复杂，工作量大，而且在某些砂石等材料匮乏区 域，堆载预压受材料限制，堆载预压方案往往难以实施，不得不更换其他技术方案，造成工 程成本增加。近年来，业内有学者提出采用水囊代替土和砂石材料作为预压荷载，主要分 为柱状和卧式两种形式，卧式水囊加载水位高度有限，难以满足部分特殊软基对较大荷载 的需要。同时，由于水囊呈圆柱状，水囊中水呈圆弧状分布，造成荷载分布不均匀；柱状水 囊组各个部分之间由活扣带相连接，这种加载方式虽然能够保证特殊路基对较大荷载的需 要，但是在注水和加载过程中容易发生倾斜，难以保证水囊的整体稳定性，并且由于水囊下 部压力较大，没有局部的补强措施，水囊容易发生胀裂，存在一定的风险。
[0003] 中国专利CN2644514Y公开了一种软土地基加载装置，包括用柔性防水材料制成 的水囊，每个水囊顶部置有开口，还有若干个箍紧各水囊是水囊直立的活扣箍带。该装置 虽然能够解决软土地基对较大预压荷载的需要，但是由于水囊周围没有支护和保护措施， 在加载过程中容易发生倾斜，并且水囊底部直接放置在软土地基之上，造成荷载的分布不 均匀，同时由于水囊下部承受较大的水压强，没有局部的补强措施，水囊材料存在破裂的风 险。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种可拼装式软土地基堆载预压加固 装置及其设置方法，该装置具有稳定性好，荷载分布均匀，强度高，拆卸方便，能够提供较大 的坚向荷载的特点。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种可拼装式软土地基堆载预压加固装置，包括钢管支架，水囊，保护层，垫板，侧 面护板，挂钩，所述垫板设置在钢管支架底部，垫板为建筑模板，垫板厚度> 3cm，水囊通过 其上的挂孔和钢管支架上与之配合的挂钩挂在钢管支架内部，水囊上部设置进水孔和排气 孔，下部设置出水孔，出水孔直径为4?7cm，进水孔直径为9?11cm，水囊注满水后的体积 大于钢管支架的体积，水囊外部包裹保护层，防止在使用过程中由于摩擦引起水囊破坏，保 护层的大小和内部水囊的一致，侧面护板厚度4?7cm，设置在钢管支架内部，紧贴钢管支 架，水囊注满水之后的水位高度与侧面护板高度的差值小于3m，侧面护板顶部设置一层橡 胶护垫，用铁钉定在护板上，侧面护板为建筑模板。
[0007] 所述钢管支架由钢管通过钢管扣连接而成,底部为2mX 2m或lmX 2m,侧面两根横 向钢管的距离不大于0. 5m，钢管支架的四条坚直方向的棱上自下而上每隔0. 5m设置挂钩。
[0008] 所述水囊分隔水层和保护层，内侧为隔水层，材料为土工膜，外侧为保护层，材料 为土工布，两片膜在钢管支架的十二条棱对应的位置分别粘结，粘结长度> l〇cm，粘结区域 上与钢管支架上的挂钩相对应的位置设置挂孔。
[0009] 所述的加固装置的设置方法，包括以下步骤：
[0010] (1)整平场地区域，在预压区域放置垫板；
[0011] (2)设置钢管支架，根据设计的预压荷载确定钢管支架的高度；
[0012] (3)放置侧面护板，护板顶部设置一层橡胶护垫；
[0013] (4)放置水囊，底部铺平，四周先与底部挂钩相连，依次从下至上与挂钩连接；
[0014] (5)通过进水口向水囊注水，注水过程中保持排气孔的畅通和出水孔的闭合；
[0015] (6)注水完成以后关闭进水孔和排气孔，进行堆载预压。由于预压时间较长，应定 期检查水囊密封情况，防止因漏水造成加载失败。
[0016] 所述保护层为帆布材料，保护层全部包裹内部水囊。
[0017] 进水孔和出水孔进行局部补强措施，进水孔和出水孔位置设置带有螺纹的硬质塑 料，用高强塑料胶粘贴在土工膜内侧，防止发生渗水和压力过大造成破坏。进水孔处设置进 水孔封盖，出水孔处设置出水孔开关。
[0018] 垫板覆盖全部软土加载区域。为了防止发生断裂破坏，荷载分布均匀，垫板下部土 体整平。使用过程中铺设一层垫板即可。
[0019] 为防止在注水之前侧面护板倾倒，护板之间嵌挤排列，护板的作用是为防止由于 上部压力过大引起下部水囊的胀裂破坏，为了经济合理性，减小工作量，护板高度可比水位 高度低，护板顶部应设置一层橡胶护垫，防止护板棱角对水囊的破坏。
[0020] 挂钩的作用是在注水过程中挂起水囊，保证注水顺利进行，并在注满水之后保证 水囊各个方向受力均匀。
[0021] 本发明的有益效果：
[0022] (1)、本发明的加固装置与现有的利用土、砂石等重物加载技术相比，不仅能够减 少土、砂石等天然材料的消耗，降低试验成本，减少工作量，而且操作简单，荷载大小可调节 性强，减少环境污染。在某些砂石等材料匮乏区域，堆载预压受材料限制，利用土、砂石堆载 预压方案往往难以实施，本发明的加固装置不受这种条件限制，适用范围更广。
[0023] (2)、本发明的加固装置与现有的水囊加载装置相比较，外部由钢管支架支撑，能 够解决卧式水囊加载水位高度有限，难以满足部分特殊软基对较大荷载的需要的问题。同 时，侧面设置保护层和底部设置垫板，能够保证水压荷载均匀的分布在预压区域软土上。由 于有钢管支架的支护作用，整体稳定性较高，还能够解决柱状水囊在注水和加载过程中容 易发生倾斜的问题。
[0024] (3)、本发明水囊外部包裹有帆布材料，可以防止试验和拆卸过程中对内部水囊的 磨损，并且能够避免水囊的胀裂破坏；下部和侧面设置垫板保护，不仅能够保证水荷载的均 匀分布，而且能够起到保护内部水囊的作用。
[0025] (4)、该加载装置由单个加固装置拼装组成，各个加固装置之间通过钢管扣连接， 整体稳定性好、拆卸方便、便于移动、灵活性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为加载装置单元体示意图；
[0027] 图2为水囊顶部示意图；
[0028] 图3为水囊粘结示意图；
[0029] 图4为进水孔封盖；
[0030] 图5为出水孔开关；
[0031] 其中：1、钢管支架，2、水囊，3、挂钩，4、侧面护板，5、垫板，6、出水孔、7、排气孔、8、 进水孔、9、挂孔、10、粘结区域，11、进水孔封盖，12、出水孔开关。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0033] 如图1?5所示，一种可拼装式软土地基堆载预压加固装置，包括钢管支架1，水 囊2,垫板5,侧面护板4,挂孔9,所述垫板5设置在钢管支架1底部，垫板5厚度> 3cm，垫 板5为建筑模板，水囊2通过其上的挂孔9和钢管支架1上与之配合的挂钩3挂在钢管支 架1内部，挂孔9的作用是在注水过程中挂起水囊2,保证注水顺利进行，并在注满水之后保 证水囊2各个方向受力均匀，水囊2上部设置进水孔8和排气孔7,下部设置出水孔6,出水 孔6直径为4?7cm，进水孔8直径为9?11cm，水囊2注满水后的体积大于钢管支架1的 体积，水囊2外部包裹保护层，防止在使用过程中由于摩擦引起水囊2破坏，所述保护层的 大小和内部水囊2的一致，保护层为帆布材料，保护层全部包裹内部水囊2,侧面护板4厚度 4?7cm，设置在钢管支架1内部，紧贴钢管支架1，水囊2注满水之后水位高度与侧面护板 4高度的差值小于3m，侧面护板4顶部设置一层橡胶护垫，用铁钉定在护板4上，侧面护板 4为建筑模板。
[0034] 设置方法，根据现场堆载预压区域形状、面积等，合理设计分配预压装置位置和数 量：
[0035] 第一步：初步整平场地区域，使得无较大坑槽和凸起，无较大块状岩石和土砾，在 预压区域放置垫板5,垫板5应覆盖整个预压区域，为了防止发生断裂破坏，荷载分布均匀， 垫板5下部土体整平；
[0036] 第二步：安设钢管支架1，钢管支架1由钢管通过钢管扣连接而成，每个加载单元 钢管支架1的底部尺寸为2mX 2m或lmX 2m，侧面两根横向钢管的距离不大于0. 5m，钢管支 架1的四条坚直方向的棱上自下而上每隔0.5m设置挂钩3,钢管支架1的高度根据设计的 预压荷载确定，且应高出水位高度〇. 5m，如果预压水位高度在5m以下，可适当增大底部尺 寸，相邻的加载单元之间设置一排钢管支架1 ;
[0037] 第三步：放置侧面护板4,为防止在注水之前侧面护板4倾倒，侧面护板4之间应 嵌挤排列，护板4的作用是为防止由于上部压力过大引起下部水囊2的胀裂破坏，为了经济 合理性，减小工作量，护板4高度可比水位高度低，护板4顶部应设置一层橡胶护垫，防止护 板4棱角对水囊2的破坏，侧面护板4可比水位高度低，水位高度与护板4高度的差值宜小 于3m。护板4顶部设置一层橡胶护垫，防止护板棱角对水囊2的破坏；
[0038] 第四步：放置水囊2,所述水囊2分隔水层和保护层，内侧为隔水层，材料为土工 膜，外侧为保护层，材料为土工布，两片膜在钢管支架1的十二条棱对应的位置分别粘结， 粘结长度> l〇cm，粘结区域10上与钢管支架1上的挂钩3相对应的位置设置挂孔9,水囊2 灌水后的体积应大于钢管支架1单元的体积，底部应铺平，四周先与底部挂钩3相连，依次 从下至上分别与挂钩3连接，水囊2下部开关应通过侧面护板4孔洞伸出侧面护板4 ;
[0039] 第五步：进水孔8和出水孔6进行局部补强措施，进水孔8和出水孔6位置设置带 有螺纹的硬质塑料，用高强塑料胶粘贴在土工膜内侧，防止发生渗水和压力过大造成破坏， 进水孔8处设置进水孔封盖11，出水孔6处设置出水孔开关12,通过进水口 8向水囊2注 水，注水过程中应保持排气孔7的畅通并闭合出水孔开关12。
[0040] 第六步：注水完成以后通过进水孔封盖11关闭进水孔8和排气孔7,进行堆载预 压，由于预压时间较长，应定期检查水囊2密封情况，防止因漏水造成加载失败。
[0041] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1. 一种可拼装式软土地基堆载预压加固装置，其特征在于，包括钢管支架，水囊，保护 层，垫板，侧面护板，挂钩，所述垫板设置在钢管支架底部，垫板厚度> 3cm，水囊通过其上的 挂孔和钢管支架上与之配合的挂钩挂在钢管支架内部，水囊上部设置进水孔和排气孔，下 部设置出水孔，出水孔直径为4?7cm，进水孔直径为9?11cm，水囊注满水后的体积大于 钢管支架的体积，水囊外部包裹保护层，所述保护层的大小和内部水囊的一致，侧面护板厚 度4?7cm，设置在钢管支架内部，紧贴钢管支架，水囊注满水之后水位高度与侧面护板高 度的差值小于3m。
2. 如权利要求书1所述的加固装置，其特征在于，所述钢管支架由钢管通过钢管扣连 接而成，底部为2mX2m或lmX2m，侧面两根横向钢管的距离不大于0.5m，钢管支架的四条 坚直方向的棱上自下而上每隔〇. 5m设置挂钩。
3. 如权利要求书1所述的加固装置，其特征在于，所述水囊分隔水层和保护层，内侧为 隔水层，材料为土工膜，外侧为保护层，材料为土工布，两片膜在钢管支架的十二条棱对应 的位置分别粘结，粘结长度> l〇cm，粘结区域上与钢管支架上的挂钩相对应的位置设置挂 孔。
4. 如权利要求书1所述的加固装置，其特征在于，所述侧面护板顶部设置一层橡胶护 垫。
5. 如权利要求1?4任一所述的加固装置的设置方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 整平场地区域，在预压区域放置垫板； (2) 设置钢管支架，根据设计的预压荷载确定钢管支架的高度； (3) 放置侧面护板，护板顶部设置一层橡胶护垫； (4) 放置水囊，底部铺平，四周先与底部挂钩相连，依次从下至上与挂钩连接； (5) 通过进水口向水囊注水，注水过程中保持排气孔的畅通和出水孔的闭合； (6) 注水完成以后关闭进水孔和排气孔，进行堆载预压。
【文档编号】E02D3/10GK104060602SQ201410295278
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】宋修广, 岳红亚, 张宏博, 孟庆宇, 王丽娜 申请人:山东大学