申请/专利权人：天津城建大学

申请日：2019-01-10

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN109653188B

主分类号：E02D3/10

分类号：E02D3/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2019.05.14#实质审查的生效;2019.04.19#公开

摘要：一种带有沙袋垫层的真空预压装置及其施工方法，包括真空泵以及在土壤表面由下至上依次铺设的纵向沙袋层、横向沙袋层、土工布、粘土密封层、聚乙烯密封膜及覆水密封层；纵向沙袋层的沙袋间隙中埋设有若干个与真空泵连通的真空管，且纵向沙袋层的沙袋底部均固定插装有若干个塑料排水板；聚乙烯密封膜密封铺设在黏土密封层及压膜沟槽的上表面，该聚乙烯密封膜的上表面设置覆水密封层。该真空预压装置及其施工方法改变了传统水平排水体的布置方式，用柔性透水透气的沙袋提供真空管及塑料排水板的定位并给予土壤表面一定的下压力，使塑料排水板、沙袋、真空管组装形成整体，具有形态稳定、不受沉降影响且便于施工的优点。

主权项：1.一种带有沙袋垫层的真空预压装置，该真空预压装置延伸方向的两侧均开设有压膜沟槽，其特征在于：该真空预压装置包括真空泵以及在土壤表面由下至上依次铺设的纵向沙袋层、横向沙袋层、土工布、粘土密封层、聚乙烯密封膜及覆水密封层；所述纵向沙袋层的沙袋间隙中绑扎有与真空泵连通的真空管网，且纵向沙袋层的沙袋内部均固定插装有塑料排水板；所述聚乙烯密封膜密封铺设在粘土密封层及压膜沟槽的上表面，该聚乙烯密封膜的上表面设置覆水密封层；所述纵向沙袋层的沙袋间隙内填装有缓冲细沙，该缓冲细沙的内部包覆支撑真空管网；所述真空管网包括若干根交叉固接并连通的真空管，该真空管的侧壁上制有多个排水孔，且真空管的外壁上缠绕有无纺布；所述纵向沙袋层及横向沙袋层均由若干个沙袋绑扎固定制成，该沙袋的内部均缝制有隔层，且沙袋的边角处均固设有尼龙绑扎绳；所述纵向沙袋层的沙袋厚度大于横向沙袋层的沙袋厚度，其中纵向沙袋层的沙袋中部缝制有固定插装塑料排水板的贯通预埋口。

全文数据：一种带有沙袋垫层的真空预压装置及其施工方法技术领域本发明涉及软土加固技术领域，尤其涉及一种带有沙袋垫层的真空预压装置及其施工方法。背景技术目前，自真空预压技术引入我国以来，真空预压法得到研究者们大量的理论研究和工程上的实践和推广，真空预压法属于绿色软土加固技术，其对比换填法、强夯法和挤密桩法等避免了大型施工机械的使用；其对比高压喷射注浆法具有减少水土污染的优势；其对比堆载预压更加清洁易控。虽然真空预压具有明显的技术优势，但随着加固软土面积的加大，真空预压技术的劣势或矛盾也暴露出来，用沙量增多同沙资源短缺之间的矛盾越来越明显；加固面积增大，不均匀沉降引起的沙分层断裂、真空管失效问题尤为突出；摊铺机械和插板机对施工作业面要求的严苛更加体现。经对公开专利进行检索，发现与本技术方案最相关的如下专利文献：一种高低位双面真空预压固结软土试验装置CN108166542A公开了一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，包括圆形模型槽及上下联动排水系统；圆形模型槽顶部安装有密封系统，内部安装有数据监测系统，且圆形模型槽的开口处滑动安装有高位抽真空系统，槽底固定安装有低位抽真空系统；上下联动排水系统的排水管依次连通高位抽真空系统及低位抽真空系统，且上下联动排水系统的回水管向密封系统上部排液，该固结软土试验装置为联合真空预压、堆载预压与一体的试验装置，可快速加固土体，达到理想的加固效果，工法简单、周期较短，对于软土加固研究有一定实际意义。上述公开专利为申请人的前期研究成果，该成果应用于实验室内部对软土固结装置及固结方法进行可行性实验，而本申请中的软土固结装置应用于现场施工，且申请人认为本发明的技术方案与现有技术存在较大差异，通过对比分析，不影响本申请的新颖性。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种带有沙袋垫层的真空预压装置及其施工方法，改变了传统水平排水体的布置方式，用柔性透水透气的沙袋提供真空管及塑料排水板的定位并给予土壤表面一定的下压力，使塑料排水板、沙袋、真空管组装形成整体，具有形态稳定、不受沉降影响且便于施工的优点。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种带有沙袋垫层的真空预压装置，该真空预压装置延伸方向的两侧均开设有压膜沟槽，该真空预压装置包括真空泵以及在土壤表面由下至上依次铺设的纵向沙袋层、横向沙袋层、土工布、粘土密封层、聚乙烯密封膜及覆水密封层；纵向沙袋层的沙袋间隙中绑扎有与真空泵连通的真空管网，且纵向沙袋层的沙袋内部均固定插装有塑料排水板；聚乙烯密封膜密封铺设在黏土密封层及压膜沟槽的上表面，该聚乙烯密封膜的上表面设置覆水密封层。本发明优选的技术方案为：纵向沙袋层的沙袋间隙内填装有缓冲细沙，该缓冲细沙的内部包覆支撑真空管网；真空管网包括若干根交叉固接并连通的真空管，该真空管的侧壁上制有多个排水孔，且真空管的外壁上缠绕有无纺布。本发明优选的技术方案为：纵向沙袋层及横向沙袋层均由若干个沙袋绑扎固定制成，该沙袋的内部均缝制有隔层，且沙袋的边角处均固设有尼龙绑扎绳；纵向沙袋层的沙袋厚度大于横向沙袋层的沙袋厚度，其中纵向沙袋层的沙袋中部缝制有固定插装塑料排水板的贯通预埋口。本发明优选的技术方案为：塑料排水板的顶部向上穿透贯通预埋口，且塑料排水板的底部垂直插入到土壤内部。一种带有沙袋垫层的真空预压装置的施工方法，包括以下步骤：步骤一：向土壤内部等距打设若干个塑料排水板，并在塑料排水板上套装若干个纵向沙袋层的沙袋，且通过沙袋角预留尼龙绑扎绳相互绑扎固定，其中沙袋的绑扎间距根据排水板间距及真空管埋设间距确定，制成纵向沙袋层；步骤二：纵向沙袋层绑扎完成后，沿纵向沙袋层中沙袋的间隙填装适量厚度的缓冲细沙，而后在沙袋间隙内布置与真空泵连通的真空管，最后在真空管上继续填装缓冲细沙直至缓冲细沙顶部与沙袋顶部平齐；步骤三：在纵向沙袋层的顶部铺设横向沙袋，并通过边角绑扎制成横向沙袋层；而后在横向沙袋层的顶部铺设土工布，在土工布铺设低渗透性的黏土层，在黏土层及压膜沟槽的上表面密封铺设聚乙烯密封膜并压膜排气，最后在聚乙烯密封膜的上表面喷淋覆水密封层。本发明优选的技术方案为：步骤一中纵向沙袋层内沙袋的长宽比小于3，且纵向沙袋层内沙袋上贯通预埋口的长度和宽度大于塑料排水板顶端的长度和宽度。本发明的优点和技术效果是：本发明的一种带有沙袋垫层的真空预压装置及其施工方法具备的优点及技术效果包括：1、该方法各沙袋拼接留缝提供的间隙易于提高真空管内的真空度向纵向沙袋层的扩散效率；2、塑料排水板底部在土壤内吸水吸气，顶部在沙袋的贯通预埋口内排水排气，实现沙袋吸水功能；3、沙袋铺设时只需设计沙袋长宽比并根据真空管横纵间距要求绑扎于沙袋间隙，且真空管固定于间隙，易于铺设及定位；4、基于沙袋连接孔隙间铺设和安置真空管，避免了施工中的破坏作用，并且通过缓冲细沙缓解沙袋下沉时施加给真空管的变形力，防止真空管因受力过大而开裂渗漏，影响真空预压质量，另外还通过无纺布过滤土壤杂质，防止杂质吸入排水孔；5、沙袋易于回收和反复利用，且沙袋内部的隔层有利于降低沙袋内沙子的流动性，提高横向沙袋层及纵向沙袋层的整体结构强度。本发明装置设计科学合理，具有定位快捷、易于铺设、可重复利用、易于实现及预压效果好等明显优势，是一种具有较高创造性的真空预压装置。附图说明图1为本发明的剖视图；图2为本发明中纵向沙袋层的俯视图；图3为本发明中真空管的装置示意图；图4为本发明中横向沙袋层的沙袋剖面图；图5为本发明中纵向沙袋层的沙袋剖面图。图中：1-真空泵；2-土壤；3-压膜沟槽；4-覆水密封层；5-聚乙烯密封膜；6-粘土密封层；7-土工布；8-横向沙袋层；9-真空管；10-纵向沙袋层；11-塑料排水板；12-贯通预埋口；13-缓冲细沙；14-无纺布；15-排水孔；16-横向沙袋层的沙袋；17-隔层；18-尼龙绑扎绳；19-纵向沙袋层的沙袋。具体实施方式为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。一种带有沙袋垫层的真空预压装置，该真空预压装置延伸方向的两侧均开设有压膜沟槽3，该真空预压装置包括真空泵1以及在土壤2表面由下至上依次铺设的纵向沙袋层10、横向沙袋层8、土工布7、粘土密封层6、聚乙烯密封膜5及覆水密封层4；纵向沙袋层的沙袋19间隙中绑扎有与真空泵连通的真空管网，且纵向沙袋层的沙袋内部均固定插装有塑料排水板11；聚乙烯密封膜密封铺设在黏土密封层及压膜沟槽的上表面，该聚乙烯密封膜的上表面设置覆水密封层。本发明优选的技术方案为：纵向沙袋层的沙袋间隙内填装有缓冲细沙13，该缓冲细沙的内部包覆支撑真空管网；真空管网包括若干根交叉固接并连通的真空管9，该真空管的侧壁上制有多个排水孔15，且真空管的外壁上缠绕有无纺布14。本发明优选的技术方案为：纵向沙袋层及横向沙袋层均由若干个沙袋绑扎固定制成，该沙袋的内部均缝制有隔层17，且沙袋的边角处均固设有尼龙绑扎绳18；纵向沙袋层的沙袋厚度大于横向沙袋层的沙袋16厚度，其中纵向沙袋层的沙袋中部缝制有固定插装塑料排水板的贯通预埋口12。本发明优选的技术方案为：塑料排水板的顶部向上穿透贯通预埋口，且塑料排水板的底部垂直插入到土壤内部。一种带有沙袋垫层的真空预压装置的施工方法，包括以下步骤：步骤一：向土壤内部等距打设若干个塑料排水板，并在塑料排水板上套装若干个纵向沙袋层的沙袋，且通过沙袋角预留尼龙绑扎绳相互绑扎固定，其中沙袋的绑扎间距根据排水板间距及真空管埋设间距确定，制成纵向沙袋层；步骤二：纵向沙袋层绑扎完成后，沿纵向沙袋层中沙袋的间隙填装适量厚度的缓冲细沙，而后在沙袋间隙内布置与真空泵连通的真空管，最后在真空管上继续填装缓冲细沙直至缓冲细沙顶部与沙袋顶部平齐；步骤三：在纵向沙袋层的顶部铺设横向沙袋，并通过边角绑扎制成横向沙袋层；而后在横向沙袋层的顶部铺设土工布，在土工布铺设低渗透性的黏土层，在黏土层及压膜沟槽的上表面密封铺设聚乙烯密封膜并压膜排气，最后在聚乙烯密封膜的上表面喷淋覆水密封层。本发明优选的技术方案为：步骤一中纵向沙袋层内沙袋的长宽比小于3，且纵向沙袋层内沙袋上贯通预埋口的长度和宽度大于塑料排水板顶端的长度和宽度。另外，本发明优选的，塑料排水板采用现有技术中的成熟产品，具体型号为：SPB-A型15米深度塑料排水板、SPB-B型15～25米深度塑料排水板、SPB-C型25～35米深度塑料排水板及SPB-D型35米以上深度塑料排水板。另外，本发明优选的，沙袋的边角可通过预留尼龙绳绑扎固定，也可通过机械拉索、粘合材料或扣式连接。另外，本发明优选的，沙袋材质为具有一定强度、透水性和柔性有机材料，为使沙子均匀填充沙袋，沙袋每隔一定距离设置分隔。另外，本发明优选的，真空管绑扎于沙袋缝隙的绑扎处，可促进横向排水系统的整体性。另外，本发明优选的，土工布铺设完毕后，应在其上铺设低渗透性粘土层，用以保护真空管、减少密封膜所受拉力、保证密封膜的密闭性。另外，本发明优选的，沙袋顶面加设增厚或双层土工布，沙袋用沙为中粗沙，和传统方式相同，渗透性和强度良好的其他无机非金属材料亦可替代沙填充。另外，本发明优选的，应用本方案中的施工方法加固软土后，应先覆水密封层的排水作业，而后依次拆除聚乙烯密封膜，回收粘土、土工布、真空管、塑料排水管及沙袋。为更清楚的说明本发明的具体使用方式，下面提供一种实例：本发明的一种带有沙袋垫层的真空预压装置及其施工方法，特别适用于淤泥质土、杂填土及潮间带软土加固。其中，沙袋拼接制成的横向沙袋层及纵向沙袋层，形成多层纵横排列的“沙毯”，可以提高现有技术中横向排水系统的整体稳定性，避免了沙子和土体的直接接触、沙层断裂失效、真空管破坏等一系列问题，间接提高了真空度扩散速率和排水效率。沙袋、真空管和塑料排水板间的连接简单，易于布置和现场施工。相对于传统摊铺方式，沙资源可回收再利用。整体而言，该方法更加简易绿色。该方法具体实施方式如下：1清除待真空预压加固区域表面影响施工作业的杂物，进行土地平整；2打设塑料排水板到预铺加固深度，依据设计要求预留塑料排水板顶部的一定长度，并且保证塑料排水板等距设置；3铺设沙袋，且塑料排水板顶端插入沙袋的贯通预埋口；4沿纵向沙袋层内的沙袋间隙铺适量缓冲细沙，铺设真空管并与沙袋绑扎固定，真空管覆沙至填满间隙；5铺设土工布，布置监测装置压力传感器等，均采用现有技术中的成熟产品；6摊铺粘土密封层，深挖压膜沟槽，铺设聚乙烯密封膜；7膜上覆水；8测试密闭性和监测系统是否正常；9正式抽真空施工。本方案主要应用材料包括沙袋、真空管、粘土密封层、土工布及塑料排水板。主要操作机械包括插板机、注沙机、自动缝补器械、真空泵、以及其他现有技术中常用的工程监测装置，采用本方法的施工注意事项如下：1、沙袋边角预留尼龙绑扎用绳、机械拉索、粘合材料或扣式连接；2、沙袋按长度方向缝制隔层，利于沙子均匀填充；3、沙袋应根据塑料排水板和真空管的布置间距设计相应尺寸并工厂化加工；4、沙袋应双层布置，真空官网布置于纵向沙袋层内的沙袋绑扎间隙中；5、沙袋间隙填沙至适当高度，真空管沿间隙边铺边绑扎、固定于间隙，最后以沙覆盖真空管并填平间隙；6、纵向沙袋层缝有预留埋口，埋口尺寸应大于等于塑料排水板尺寸；7、纵向沙袋层绑扎间隙尺寸应略大于真空管直径；8、塑料排水板打设完毕后，预留端竖直插入沙袋的贯通预埋口；9、真空管布置完毕后铺设横向沙袋层，横向沙袋层填沙厚度略小于纵向沙袋层厚度；10、排水系统布置完毕后，铺设土工布并布置水平黏土密封层，最后铺设聚乙烯密封膜并覆水密封；11、工程监测装置管线布置于两层沙袋间隙或横向沙袋层顶面；12、施工完毕后，回收材料，清洗、晾晒、再次利用。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

权利要求：1.一种带有沙袋垫层的真空预压装置，该真空预压装置延伸方向的两侧均开设有压膜沟槽，其特征在于：该真空预压装置包括真空泵以及在土壤表面由下至上依次铺设的纵向沙袋层、横向沙袋层、土工布、粘土密封层、聚乙烯密封膜及覆水密封层；所述纵向沙袋层的沙袋间隙中绑扎有与真空泵连通的真空管网，且纵向沙袋层的沙袋内部均固定插装有塑料排水板；所述聚乙烯密封膜密封铺设在黏土密封层及压膜沟槽的上表面，该聚乙烯密封膜的上表面设置覆水密封层。2.根据权利要求1所述的一种带有沙袋垫层的真空预压装置，其特征在于：所述纵向沙袋层的沙袋间隙内填装有缓冲细沙，该缓冲细沙的内部包覆支撑真空管网；所述真空管网包括若干根交叉固接并连通的真空管，该真空管的侧壁上制有多个排水孔，且真空管的外壁上缠绕有无纺布。3.根据权利要求1所述的一种带有沙袋垫层的真空预压装置，其特征在于：所述纵向沙袋层及横向沙袋层均由若干个沙袋绑扎固定制成，该沙袋的内部均缝制有隔层，且沙袋的边角处均固设有尼龙绑扎绳；所述纵向沙袋层的沙袋厚度大于横向沙袋层的沙袋厚度，其中纵向沙袋层的沙袋中部缝制有固定插装塑料排水板的贯通预埋口。4.根据权利要求3所述的一种带有沙袋垫层的真空预压装置，其特征在于：所述塑料排水板的顶部向上穿透贯通预埋口，且塑料排水板的底部垂直插入到土壤内部。5.一种如权利要求1所述的带有沙袋垫层的真空预压装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：向土壤内部等距打设若干个塑料排水板，并在塑料排水板上套装若干个纵向沙袋层的沙袋，且通过沙袋角预留尼龙绑扎绳相互绑扎固定，其中沙袋的绑扎间距根据排水板间距及真空管埋设间距确定，制成纵向沙袋层；步骤二：纵向沙袋层绑扎完成后，沿纵向沙袋层中沙袋的间隙填装适量厚度的缓冲细沙，而后在沙袋间隙内布置与真空泵连通的真空管，最后在真空管上继续填装缓冲细沙直至缓冲细沙顶部与沙袋顶部平齐；步骤三：在纵向沙袋层的顶部铺设横向沙袋，并通过边角绑扎制成横向沙袋层；而后在横向沙袋层的顶部铺设土工布，在土工布铺设低渗透性的黏土层，在黏土层及压膜沟槽的上表面密封铺设聚乙烯密封膜并压膜排气，最后在聚乙烯密封膜的上表面喷淋覆水密封层。6.根据权利要求5所述的带有沙袋垫层的真空预压装置的施工方法，其特征在于：所述步骤一中纵向沙袋层内沙袋的长宽比小于3，且纵向沙袋层内沙袋上贯通预埋口的长度和宽度大于塑料排水板顶端的长度和宽度。

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