一種間歇式通氣真空預(yù)壓排水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種間歇式通氣真空預(yù)壓排水系統(tǒng)，主要適用于軟土、超軟土地基處理，屬于巖土工程中的真空預(yù)壓排水固結(jié)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的真空預(yù)壓法是在軟土地基表面鋪設(shè)砂墊層，打設(shè)塑料排水板或砂井，然后鋪設(shè)密封膜隔絕大氣，密封膜四邊埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的排水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，在真空負(fù)壓作用下，使密封膜下的土體產(chǎn)生真空負(fù)壓；此時(shí)排水板周圍淤泥質(zhì)軟土孔隙中的水因產(chǎn)生的壓差而滲流，水會(huì)從淤泥土體中流入豎向排水板或砂井中，通過用蝴蝶結(jié)與排水板連接的橫向排水管道排出；由于土體中孔隙水壓力的消散，地基的有效應(yīng)力也就隨之增加，淤泥質(zhì)土體就會(huì)發(fā)生固結(jié)，土的強(qiáng)度就會(huì)相應(yīng)地提高。
[0003]近些年來，隨著沿海地區(qū)圍海造陸工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，常規(guī)真空預(yù)壓法處理吹填土受到了越來越多的重視。在實(shí)際工程中前期固結(jié)排水量大，排水效果明顯，到了后期排水效果顯著下降，此時(shí)橫向和縱向排水系統(tǒng)中尚存留大量的析出水未排出，這嚴(yán)重影響了地基處理效果。常規(guī)真空預(yù)壓法采用的排水板底部是密封的，在真空壓力的作用下，縱向排水系統(tǒng)和橫向排水系統(tǒng)中沒有氣流只存在水流流動(dòng)。根據(jù)常識(shí)，把一頭做過密封處理的水管內(nèi)的水抽干是很困難的，但是如果將密封處打開，會(huì)很容易的將水吸出。
[0004]針對(duì)上述常規(guī)真空預(yù)壓法的缺點(diǎn)，在抽真空過程中，向伸入淤泥土體的排水板中通入氣體，這樣，底部氣壓就大于上部氣壓，壓力差產(chǎn)生的氣流會(huì)推動(dòng)排水板中的析出水流向上部橫向排水通道。在排水板中通入空氣的方法在一定程度上可以提高排水速率，但是在進(jìn)行的試驗(yàn)后期發(fā)現(xiàn)排水效果亦不理想。而且，由于持續(xù)不間斷的通氣會(huì)一直抵消部分真空度，導(dǎo)致排水板內(nèi)真空度下降，真空負(fù)壓減小，排水速率下降，這樣會(huì)增加淤泥固結(jié)的時(shí)間，減緩工期；而且，當(dāng)通氣氣壓大于真空度時(shí)，尤其是在土體底部真空度衰減較大的情況下，該法失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)常規(guī)真空預(yù)壓排水效率低，固結(jié)效果差以及通氣真空預(yù)壓排水后期效果差且無法保證提供足夠穩(wěn)定的真空負(fù)壓，本發(fā)明提供一種新的真空預(yù)壓排水系統(tǒng)，利用本發(fā)明提供的間歇式通氣真空預(yù)壓排水系統(tǒng)進(jìn)行地基處理，不僅能夠保證排水板內(nèi)真空負(fù)壓的穩(wěn)定，而且能高效地進(jìn)行淤泥質(zhì)土地基排水固結(jié)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種間歇式通氣真空預(yù)壓排水系統(tǒng)，包括排水板(2)、橫向排水管道⑴、蝴蝶結(jié)和通氣管道(3)，橫向排水管道(I)通過水汽分離裝置(10)與真空泵(17)相連，其特征在于，
[0007]所述的排水板(2)分為上排水板和下排水板，兩者通過蝴蝶結(jié)連接并連通；上排水板和下排水板結(jié)構(gòu)相同，主體為塑料芯板，塑料芯板的中間為格柵部分(15)，格柵部分(15)的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)密閉中空管道(11)，在塑料芯板外表面包覆有土工織物過濾層(14);
[0008]蝴蝶結(jié)的主體為一個(gè)兩端開口的扁立方體，其上端和下端分別與所述的上排水板和下排水板連接，蝴蝶結(jié)上設(shè)置有連接橫向排水管道(I)的貫穿蝴蝶結(jié)的端口(5)，貫穿蝴蝶結(jié)的端口(5)在蝴蝶結(jié)內(nèi)部開設(shè)有與蝴蝶結(jié)內(nèi)部連通的口(20)，在貫穿蝴蝶結(jié)的端口
(5)的上方和下方各設(shè)置有兩個(gè)與通氣管道(3)相連的通氣管道端口 ￠)，各個(gè)通氣管道端口(6)不與蝴蝶結(jié)內(nèi)部連通，并且相互獨(dú)立；在扁立方體的兩側(cè)靠近上端和下端的位置各固定有一根中空通氣連接管(7)，每個(gè)中空通氣連接管(7)的一端均與相應(yīng)的通氣管道端口(6)相連通，另一端與排水板(2)的相應(yīng)的密閉中空管道(11)相連通；
[0009]在下排水板的底部連接有蓋帽(9)，蓋帽(9)的底部為底板(18)，其內(nèi)設(shè)置有開設(shè)了通氣圓孔(13)的連通板(19)，由底板(18)和連通板(19)圍成一個(gè)蓋帽(9)的通氣通道(16)，在蓋帽的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)與通氣通道(16)連通的蓋帽內(nèi)的通氣連接管(12);蓋帽
(9)連接到下排水板的底部，兩個(gè)通氣連接管(12)分別與下排水板的相應(yīng)的密封中空管道
[11]連通。
[0010]本發(fā)明的排水系統(tǒng)的工作原理是:在常規(guī)真空預(yù)壓法的基礎(chǔ)上對(duì)縱向排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在縱向排水板中通入可控氣流，抽真空一段時(shí)間后，開啟通氣管閥門透入氣流，氣流會(huì)沿著通氣管路一蝴蝶結(jié)通氣管道接口一排水板內(nèi)塑料芯板兩側(cè)的密閉管道，到達(dá)排水板底部的蓋帽處，隨后，在真空負(fù)壓作用下，氣流帶動(dòng)水流，一起沿縱向排水板中部格柵到達(dá)土體上表面的蝴蝶結(jié)排水板接口，再進(jìn)入橫向排水通道，最終流入水汽分離裝置；此后，關(guān)閉通氣管的通氣閥門，進(jìn)入常規(guī)的真空預(yù)壓排水模式，當(dāng)達(dá)到排水管中出現(xiàn)大量水流但排水效果并不顯著時(shí)再次打開通氣管的通氣閥門，進(jìn)入通氣真空預(yù)壓排水模式進(jìn)行快速排水。采用本發(fā)明的排水通道和施工方法，在排水固結(jié)時(shí)，一方面，間歇式通氣可以保證在關(guān)閉通氣閥門時(shí)為垂直排水提供穩(wěn)定的真空負(fù)壓，同時(shí)避免不間斷通氣導(dǎo)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，提高了抗彎強(qiáng)度，可防止排水板發(fā)生彎折，保證排水通道順暢和真空度的傳遞。
[0011 ] 利用本發(fā)明的排水系統(tǒng)進(jìn)行地基處理的方法與常規(guī)真空預(yù)壓法的工程施工方法相近，簡(jiǎn)單易行，通過合理設(shè)計(jì)，排水管道網(wǎng)絡(luò)和通氣管道網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。在幾乎不增加造價(jià)的情況下，反復(fù)進(jìn)行間歇式的可控通氣真空預(yù)壓排水可以達(dá)到既保證排水板內(nèi)真空度的穩(wěn)定性又可以進(jìn)行快速高效排水固結(jié)的目的。
【附圖說明】
[0012]圖1是間歇式通氣真空預(yù)壓法原理示意圖(虛線代表氣流方向，實(shí)線代表水流方向
[0013]圖2a是蝴蝶結(jié)示意圖。
[0014]圖2b是蝴蝶結(jié)剖面示意圖。
[0015]圖3a是排水板示意圖。
[0016]圖3b是排水板剖面示意圖。
[0017]圖4a是蓋帽示意圖。
[0018]圖4b是蓋帽剖面示意圖。
[0019]圖中標(biāo)號(hào)說明:1橫向排水管道；2排水板；3通氣管道；4蝴蝶結(jié)連接排水板的接口 ；5蝴蝶結(jié)連接橫向排水管道端口 ；6蝴蝶結(jié)連接通氣管道端口 ；7蝴蝶結(jié)內(nèi)預(yù)留的中空通氣連接管；8通氣管道閥門；9蓋帽；10水汽分離裝置(水汽分離裝置是一個(gè)密封罐，其密封蓋上有兩個(gè)接口，一個(gè)接由蝴蝶結(jié)和排水管道I組成的排水管道網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)接真空泵；由真空壓力吸出來的水流中既有水又有一部分空氣，水流中的水進(jìn)入密封罐，水由于重力作用存在罐內(nèi)，空氣由連接真空泵的那個(gè)接口通過真空泵被排出進(jìn)入大氣；水汽分離裝置的作用是使水不進(jìn)入真空泵內(nèi)，還可以測(cè)量排水量。)；11塑料芯板兩側(cè)的密閉管道；12蓋帽內(nèi)的通氣連接管；13蓋帽底部通氣圓孔；14 土工織物過濾層；15塑料芯板的中間格柵部分；16蓋帽底部的通氣通道；17真空泵；蓋帽底板18 ;蓋帽連通板19 ;20開口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0021]本發(fā)明是對(duì)常規(guī)真空預(yù)壓技術(shù)和相應(yīng)材料裝置的改進(jìn)。
[0022]在材料構(gòu)造方面，本發(fā)明的排水板2分為結(jié)構(gòu)完全相同的兩塊，上排水板和下排水板，兩者通過蝴蝶結(jié)相連通。在構(gòu)成排水系統(tǒng)后，下排水板被打設(shè)入地層，上排水板位于地面上。每塊排水板2由塑料芯板和土工織物過濾層14兩部分構(gòu)成，其中，塑料芯板兩側(cè)各設(shè)置一密閉中空管道11，中間格柵部分15與密閉管道11是一體的，二者共同構(gòu)成了塑料芯板，此密閉管道11用來通氣，中間格柵部分15起到支撐土工織物過濾層14和排水的作用，也用來傳遞真空度；蓋帽9兩側(cè)的中空通氣連接管12使排水板塑料芯板兩側(cè)的密閉中空管道11與中間格柵部分15進(jìn)行無縫密閉連接，保證氣流可以沿著排水板塑料芯板兩側(cè)的密閉中空管道11進(jìn)入到中間格柵部分15，然后在塑料芯板表面包裹一層土工織物過濾層14組成本發(fā)明所需的自行設(shè)計(jì)的排水板。
[0023]參考圖4a、圖4b，本發(fā)明所需的蓋帽9兩側(cè)的中空通氣連接管12可以插入排水板塑料芯板兩側(cè)的密閉中空管道11，從通氣閥門進(jìn)入一定量的氣流，氣流會(huì)通過蝴蝶結(jié)連接通氣管道端口 6進(jìn)入到蝴蝶結(jié)內(nèi)