本發(fā)明屬于土木工程地基土加固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空排水加固裝置及應(yīng)用該裝置進(jìn)行軟土地基加固的方法。

背景技術(shù)：

真空預(yù)壓加固軟土地基法在我國(guó)應(yīng)用已有20多年的歷史，常規(guī)的真空預(yù)壓法處理新吹填的大面積超軟土，常存在以下幾個(gè)問(wèn)題。1、由于工期緊，常常吹填超軟土無(wú)晾曬時(shí)間，未經(jīng)晾曬的新吹填土工作墊層的施工工期較長(zhǎng)。2、由于疏浚超軟土強(qiáng)度很低，鋪設(shè)砂墊層十分困難、翻漿嚴(yán)重，砂層厚度不均，需吹填砂厚度較厚。然而隨著我國(guó)沿海城市建設(shè)的發(fā)展，圍海造地的規(guī)模不斷擴(kuò)大，許多問(wèn)題凸顯出來(lái)，一方面砂石料、荊(竹)笆等自然資源越來(lái)越緊缺，傳統(tǒng)的真空預(yù)壓施工工藝受到諸多限制，造價(jià)、工期和施工質(zhì)量都受到了很大影響；3、采用常用真空預(yù)壓方法加固后超軟土層強(qiáng)度常常偏低，效果不太理想，多需要二次處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種真空排水加固裝置及應(yīng)用該裝置進(jìn)行軟土地基加固的方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種真空排水加固裝置，包括封閉的集水井(1)，集水井(1)底端為封閉的尖端結(jié)構(gòu)，頂端設(shè)置有密封蓋體(16)，

在集水井(1)內(nèi)的下部設(shè)置抽水泵(3)，抽水泵(3)連接排水軟管，排水軟管從集水井上的排水出口引出；

在集水井(1)的頂部設(shè)置有抽真空口(13)，抽真空口通過(guò)真空管路連接真空泵(17)；

在集水井(1)外壁上沿集水井長(zhǎng)向設(shè)有至少一條安裝槽(6)，所述安裝槽的截面形狀為槽鋼截面狀，在安裝槽內(nèi)豎直設(shè)置有中間隔板(7)，將整個(gè)安裝槽分為外側(cè)安裝通道(6-1)以及內(nèi)側(cè)安裝通道(6-2)；其中，外側(cè)安裝通道內(nèi)安裝有濾管連接接頭(9)，濾管連接接頭(9)為圓管形，圓管的一端為方形法蘭，在外側(cè)安裝通道的外壁沿其中心線豎直開(kāi)設(shè)一條縫隙(c)，安裝時(shí)將濾管連接接頭(9)的方形法蘭端從外側(cè)安裝通道頂端沿該縫隙滑動(dòng)安插進(jìn)安裝通道底端；內(nèi)側(cè)安裝通道內(nèi)安裝有滑動(dòng)擋板(8)；

在安裝槽內(nèi)的中間隔板(7)上開(kāi)設(shè)有與濾管連接接頭(9)相對(duì)的通孔ⅱ(b)，且在安裝槽內(nèi)側(cè)的集水井(1)井壁上也開(kāi)設(shè)有與濾管連接接頭(9)相對(duì)的通孔ⅰ(a)；所述滑動(dòng)擋板(8)初始位于安裝槽底端，此時(shí)滑動(dòng)擋板(8)遮擋住通孔ⅰ，以隔斷安裝槽外側(cè)淤泥從通孔ⅰ向集水井內(nèi)擠入，當(dāng)滑動(dòng)擋板(8)提升后，通孔ⅰ、通孔ⅱ和濾管連接接頭(9)三者相連通，形成暢通的排水通道。

在上述技術(shù)方案中，集水井為矩形，深度根據(jù)需求進(jìn)行組裝。

在上述技術(shù)方案中，抽水泵上設(shè)置水位限制開(kāi)關(guān)(4)。

在上述技術(shù)方案中，包括兩條安裝槽(6)，兩條安裝槽對(duì)稱(chēng)設(shè)置在集水井外壁上。

在上述技術(shù)方案中，在集水井(1)外壁上沿集水井長(zhǎng)向設(shè)有高壓水管(5)，該高壓水管(5)出水口位于集水井的底部，高壓水管(5)進(jìn)水口位于集水井的頂部，用于連接高壓水泵(14)；當(dāng)人工沉放安裝集水井遇阻時(shí)，將高壓水管的進(jìn)水口通過(guò)管線與高壓水泵連接并開(kāi)啟高壓水泵，利用高壓水進(jìn)行集水井底部沖洗，直至集水井沉放到預(yù)定深度。

在上述技術(shù)方案中，滑動(dòng)擋板(8)的頂端連接有拉繩，拉繩引出內(nèi)側(cè)安裝通道，通過(guò)拉繩可以將滑動(dòng)擋板(8)提升。

在上述技術(shù)方案中，所述濾管連接接頭(9)包括多個(gè)，多個(gè)濾管連接接頭(9)逐個(gè)從外側(cè)安裝通道(6-1)頂端沿該縫隙滑動(dòng)安插進(jìn)安裝通道底端，所述多個(gè)濾管連接接頭(9)的總高度大于中間隔板上的通孔ⅱ，使濾管連接接頭(9)的方形法蘭端遮擋住中間隔板上的通孔ⅱ，以隔斷安裝槽外側(cè)淤泥從通孔ⅱ向集水井內(nèi)擠入。

應(yīng)用所述真空排水加固裝置進(jìn)行軟土地基加固的方法：

首先把集水井下放到預(yù)定位置及深度，下放集水井前，先將滑動(dòng)擋板(8)插入至安裝槽的內(nèi)側(cè)安裝通道(6-2)底端，使滑動(dòng)擋板(8)遮擋住通孔ⅰ，以充分隔斷安裝槽外側(cè)淤泥向集水井內(nèi)擠入；

然后將塑料排水板(19)底端綁扎在濾管(18)上，并將濾管與濾管連接接頭(9)進(jìn)行一對(duì)一連接，并將濾管連接接頭(9)逐個(gè)按插入安裝槽；

然后人工把濾管、濾管連接接頭(9)和塑料排水板同步插入至預(yù)定深度，保證濾管連接接頭(9)插入至安裝槽的外側(cè)安裝通道(6-1)的最底端，使濾管連接接頭(9)的方形法蘭端遮擋住中間隔板上的通孔ⅱ；然后通過(guò)拉繩提升滑動(dòng)擋板(8)，使通孔ⅰ、通孔ⅱ、濾管連接接頭(9)三者相連通，進(jìn)而使集水井(1)、濾管(18)和塑料排水板(19)形成暢通的排水通道；

最后開(kāi)啟真空泵(17)，真空負(fù)壓通過(guò)集水井、濾管、排水板直接向地基土傳遞，促進(jìn)地基土中的水流入集水井內(nèi)，同時(shí)開(kāi)啟抽水泵(3)，將水排出集水井，直至加固效果滿(mǎn)足工程要求。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

現(xiàn)有的真空預(yù)壓加固方法，是在塑料排水板的上方設(shè)置真空排水通道(簡(jiǎn)稱(chēng)上排水)，而本發(fā)明創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)了在塑料排水板的下方構(gòu)造真空排水通道，使真空負(fù)壓通過(guò)集水井底部連接的濾管傳遞至排水板底端，從排水板底端進(jìn)行深層集水。與在塑料排水板上方設(shè)置濾管排水通道的方案相比，本發(fā)明方案有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

第一，塑料排水板通道中的物質(zhì)主要以氣為主，區(qū)別于上排水時(shí)通道中的物質(zhì)主要以水為主(上排水時(shí)，水是通過(guò)塑料排水板通道向上排出，所以塑料排水板通道中需要續(xù)滿(mǎn)水，水才能被抽上來(lái))，增大了真空吸力和毛細(xì)作用，促進(jìn)排水，加速土體固結(jié)；同時(shí)，塑料排水板中水體減少，減少了真空負(fù)壓傳遞的壓力損失，有利于真空負(fù)壓傳遞；

第二，在塑料排水板的下方集排水時(shí)，能夠利用水的自身重力促進(jìn)集水，區(qū)別于上排水時(shí)需克服水的自身重力；

第三，在塑料排水板的下方構(gòu)造真空排水通道，截?cái)嗔思庸掏翆觾?nèi)水體的補(bǔ)充通道，防止水從地基深處持續(xù)向上補(bǔ)給(上排水時(shí)，水從地基深處持續(xù)向上補(bǔ)給)，保證真空排水通道上方的水體可以完全排出，進(jìn)而可以將超軟土層的水位降低至超軟土層底部，水位降低使加固土體的有效應(yīng)力增加，有效加固荷載增大；

第四，在加固土體的排水條件得到顯著改善情況下，超軟土的加固質(zhì)量得到充分保證，避免使用砂石料自然資源，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，高效。

附圖說(shuō)明

圖1是真空排水加固裝置的示意圖。

圖2是圖1的a-a截面示意圖。

圖3是真空排水加固裝置的底部剖視圖(滑動(dòng)擋板未提升)。

圖4是真空排水加固裝置的底部剖視圖(滑動(dòng)擋板提升后)。

圖5是圖3的側(cè)視圖。

圖6是集水井、濾管、塑料排水板連接示意圖。

圖7是圖6的b-b斷面示意圖。

圖中：1集水井，2集水井外壁，3抽水泵，4水位限位開(kāi)關(guān)，5高壓管道，6安裝槽，7隔板，8滑動(dòng)擋板，9濾管連接接頭，10排水軟管，11拉繩，12排水出口，13抽真空口，14高壓水泵，15電源線，16，頂蓋，17真空泵，18濾管，19塑料排水板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

一種真空排水加固裝置，參見(jiàn)附圖1-5，該裝置包括封閉的集水井1，集水井為圓形或矩形的，整體或分節(jié)安裝，深度根據(jù)需求進(jìn)行組裝；本發(fā)明采用方形井口，邊長(zhǎng)20cm及以上，根據(jù)地基加固深度確定集水井的總深度，宜比為加固深度多0.8m以上；材質(zhì)為鐵，每節(jié)高度宜為1m～4m；集水井1底端為封閉的尖端結(jié)構(gòu)，頂端設(shè)置有密封蓋體16，

在集水井內(nèi)的下部設(shè)置抽水泵3，抽水泵上設(shè)置水位限制開(kāi)關(guān)4，抽水泵3連接排水軟管10，排水軟管10從集水井上的排水出口12引出，抽水泵的電源線15從蓋體16引出；所述抽水泵揚(yáng)程不小于15m，功率在5kw及以上，立式、底部進(jìn)水、頂部出水；水位限制開(kāi)關(guān)4固定在抽水泵3上，控制水位高度，當(dāng)高于排水水位時(shí)，開(kāi)啟抽水泵進(jìn)行抽水，相反則停止抽水泵；

在集水井1的頂部設(shè)置有抽真空口13，抽真空口通過(guò)真空管路連接真空泵17；

在集水井外壁2上沿集水井長(zhǎng)向設(shè)有高壓水管5，該高壓水管5的出水口5-1位于集水井的底部，高壓水管5的進(jìn)水口5-2位于集水井的頂部，用于連接高壓水泵14；高壓水管5為2cm～3cm內(nèi)徑的鐵管，與集水井緊密固定，當(dāng)人工沉放安裝集水井遇阻時(shí)，將高壓水管的進(jìn)水口5-2通過(guò)管線與高壓水泵14連接并開(kāi)啟高壓水泵，利用高壓水進(jìn)行集水井底部沖洗，有助于集水井沉放；

在集水井1外壁2上沿集水井長(zhǎng)向設(shè)有至少一條安裝槽6(在本實(shí)施例中，如圖所示，包括兩條安裝槽6，兩條安裝槽6對(duì)稱(chēng)設(shè)置在集水井外壁上)，所述安裝槽6的截面形狀為槽鋼截面狀，在安裝槽內(nèi)豎直設(shè)置有中間隔板7，將整個(gè)安裝槽6分為外側(cè)安裝通道6-1以及內(nèi)側(cè)安裝通道6-2；其中，外側(cè)安裝通道6-1用于安裝濾管連接接頭9，濾管連接接頭9為圓管形，圓管的一端為方形法蘭，在外側(cè)安裝通道6-1的外壁沿其中心線豎直開(kāi)設(shè)一條4.4cm寬的縫隙c，該縫隙從安裝槽頂端一直開(kāi)設(shè)至距安裝槽底端10cm處，安裝時(shí)將濾管連接接頭9的方形法蘭端從外側(cè)安裝通道6-1頂端沿該縫隙c滑動(dòng)安插進(jìn)安裝通道6-1底端；內(nèi)側(cè)安裝通道6-2內(nèi)安裝有滑動(dòng)擋板8，滑動(dòng)擋板8的頂端連接有拉繩11，拉繩引出內(nèi)側(cè)安裝通道6-2，通過(guò)拉繩可以將滑動(dòng)擋板8提升；

在安裝槽6內(nèi)的中間隔板7上開(kāi)設(shè)有與濾管連接接頭9相對(duì)的通孔ⅱb，且在安裝槽6內(nèi)側(cè)的集水井1井壁上也開(kāi)設(shè)有與濾管連接接頭9相對(duì)的通孔ⅰa；所述滑動(dòng)擋板8初始位于安裝槽底端(參見(jiàn)附圖3)，此時(shí)滑動(dòng)擋板8遮擋住通孔ⅰ，以充分隔斷安裝槽外側(cè)淤泥從通孔ⅰ向集水井內(nèi)擠入，當(dāng)滑動(dòng)擋板8提升后(參見(jiàn)附圖4)，通孔ⅰ、通孔ⅱ和濾管連接接頭9三者相連通，形成暢通的排水通道；

所述濾管連接接頭9包括多個(gè)，安裝時(shí)將多個(gè)濾管連接接頭9逐個(gè)從外側(cè)安裝通道6-1頂端沿該縫隙c滑動(dòng)安插進(jìn)安裝通道6-1底端，所述多個(gè)濾管連接接頭9的總高度大于中間隔板7上的通孔ⅱ，使濾管連接接頭9的方形法蘭端遮擋住中間隔板上的通孔ⅱ，以隔斷安裝槽外側(cè)淤泥從通孔ⅱ向集水井內(nèi)擠入。

采用上述真空排水加固裝置進(jìn)行軟土地基加固的方法：

首先把集水井下放到預(yù)定位置及深度(下放集水井前，先將滑動(dòng)擋板8插入至安裝槽的內(nèi)側(cè)安裝通道6-2底端，使滑動(dòng)擋板8遮擋住通孔ⅰ，以充分隔斷安裝槽外側(cè)淤泥向集水井內(nèi)擠入)；然后將塑料排水板19底端綁扎在濾管18上(濾管18為同一平面由兩條支管構(gòu)成的橫置“t”字布置，在遠(yuǎn)離濾管18接頭的那支濾管18上，垂直均布塑料排水板19)，并將濾管與濾管連接接頭9進(jìn)行一對(duì)一連接，并將濾管連接接頭9逐個(gè)按插入安裝槽；然后人工把濾管、濾管連接接頭9和塑料排水板同步插入至預(yù)定深度，保證濾管連接接頭9插入至安裝槽6的外側(cè)安裝通道6-1的最底端(使用鋼板插入外側(cè)安裝通道6-1，鋼板向?yàn)V管連接接頭9施加向下的力，使所有的濾管連接接頭插入至外側(cè)安裝通道6-1的最底端)，使濾管連接接頭9的方形法蘭端遮擋住中間隔板上的通孔ⅱ；然后通過(guò)拉繩提升滑動(dòng)擋板8，使通孔ⅰ、通孔ⅱ、濾管連接接頭9三者相連通，進(jìn)而使集水井1、濾管18和塑料排水板19形成暢通的排水通道；最后開(kāi)啟真空泵17，真空負(fù)壓通過(guò)集水井、濾管、排水板直接向地基土傳遞，促進(jìn)地基土中的水流入集水井內(nèi)，同時(shí)開(kāi)啟抽水泵3，將水排出集水井，直至加固效果滿(mǎn)足工程要求。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。