一种用于真空预压现场施工的系统与施工方法

1.本发明涉及一种用于真空预压现场施工的系统，本发明还提供了采用上述系统进行施工的方法。


背景技术：

2.真空预压法是目前常用的软土地基处理方法。该方法被广泛应用于海涂围垦、机场、道路等各种工程的软土地基处理当中。在真空预压现场施工过程中，存在超软土上排水板打设困难与排水板留在土中无法回收等问题。为了解决排水板难以打设与无法回收的问题，许多学者提出了采用打孔管道进行真空预压，但是打孔管道不适用于高黏粒含量土体的真空预压加固。为了实现超软土现场真空预压排水板打设，提出一种用于现场真空预压的系统是十分必要的。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于真空预压现场施工的系统，包括土体真空固结系统、真空密封系统；
4.所述土体真空固结系统包括：用于绑扎排水板的排水板支架，排水板支架为钢筋钢架结构；排水板支架下部由数个竖向平行布置的支腿组成，用于将支架固定在超软地基中，维持支架整体平衡；支腿下部呈四面锥体，用于破开土体将支架打入超软地基中；支腿四周用支腿桁架结构保证刚度；支腿中间设有数条水平排水板绑扎钢筋，用于绑扎固定排水板；支腿之间由数条周边稳定钢筋相互连接，用于保证结构整体的稳定性；排水板支架上方由网状钢架组成，用于保证上部结构刚度网状钢架与各支腿连接处均焊接有钢片，钢片用于焊接固定支腿；网状钢架四角安装一个吊机圆环，用于挖机或吊机对支架进行吊装与施工结束后的回收；
5.排水板绑扎在排水板绑扎钢筋上，排水板使用真空预压蝶形接头与通水管道进行连接，将各通水管道汇总为一条管道后连接真空泵；
6.所述真空密封系统包括在加固区域上方覆盖的一层土工布与一层真空膜，土工布实现对加固区域的全覆盖，用于保证排水板支架与真空膜的软接触；真空膜实现对加固区域的全覆盖并将四周真空膜压入土中至少1m，用于保证真空度不流失。
7.进一步，所述土工布与真空膜的大小计算方法如下：设软基加固范围宽度为a，长度为b，设计沉降量为l，真空膜左右各预留100cm宽度，土工布计算面积为：
8.s＝(a+l)
×
(b+l)。
9.真空膜计算面积为：
10.s＝(a+l+100)
×
(b+l+100)。
11.进一步，排水板支架中，除支腿锥尖外的钢筋或桁架均由空心不锈钢制成。
12.进一步，所述支腿锥尖由实心钢板制成。
13.进一步，所述排水板与排水板绑扎支架之间采用钉枪钉使排水板形成闭环进行连
接。
14.为了解决上述技术问题，根据本发明的另一方面，本发明提供的真空预压现场施工方法包括如下步骤：
15.1)施工准备
16.在实际施工前，对拟处理的超软土地基或泥浆进行沉淀置换，保证超软土本身具有一定的气密能力。使用钉枪将排水板固定在排水板绑扎钢筋上，并使用蝶形接头将通水管道与排水板相互连接并绑扎在钢筋桁架上。连接完成后，将通水管道外置备用，并在支架四角的吊机圆环上绑扎数根吊装绳索。
17.2)设备安装
18.采用挖机或吊机吊起排水板支架，吊装过程需保证支腿竖直向下。将支腿压入超软土中略微按压钢筋桁架以保证支架安装稳固，吊入完成后，进行排水板管道与抽真空设备的连接，保证连接处的气密性。连接完成后，在超软土上方覆盖土工布与土共膜，并将真空膜压入超软土中至少1m以保证装置的整体气密性。
19.3)施工监测
20.开始抽真空，派专人每日监测真空度情况并记录，如有真空泄露应立即处理，保证真空度保持-85kpa以下。
21.本发明的有益效果是：
22.(1)本发明可以用于超软土地基的排水板打设，减少了真空预压前期等待土体自重固结的时间。
23.(2)本发明设计的排水板支架可在真空预压施工完成后进行回收并重复利用，使排水板不再残留在土中，以便于后续的施工，例如固化剂固化或翻晒；
24.(3)本发明可保证施工过程中良好的密封性，通过真空表对真空度的测量，可以测量真空预压过程中土体的真空度的变化，对试验过程进行实时监测，保证施工质量。
附图说明
25.图1是本发明排水板支架的主视图。
26.图2是本发明排水板支架的侧视图。
27.图3是本发明排水板支架的俯视图。
28.图4是本发明中支腿的结构示意图。
29.图5是本发明中上部网状钢架与支腿的连接点的结构示意图。
30.图6是本发明中排水板绑扎示意图。
31.附图标记说明：1、支腿；2、支腿长边支撑钢筋；3、支腿锥尖；4、支腿短边支撑钢筋；5、排水板绑扎钢筋；6、网状钢架；7、连接钢片；8、钢筋桁架；9、周边竖向支撑钢筋；10、连接钢片的支撑钢筋；11、周边稳定钢筋；12、吊机圆环；13、排水板；14、钉枪钉。
具体实施方式
32.下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
33.参照附图，一种用于真空预压现场施工的系统，包括土体真空固结系统、真空密封
系统；
34.所述土体真空固结系统包括：用于绑扎排水板的排水板支架，排水板支架为钢筋钢架结构；排水板支架下部由数个支腿1组成，用于将支架固定在超软地基中，维持支架整体平衡；支腿1下部为四面锥体锥尖3，用于破开土体将支架打入超软地基中；支腿1四周用支腿长边支撑钢筋2与支腿短边支撑钢筋4保证支架的刚度；支腿1中间设有数条排水板绑扎钢筋5，用于绑扎固定排水板；数个支腿1之间由数条周边稳定钢筋11相互连接，用于保证结构整体的稳定性；排水板支架上方由网状钢架6组成，用于保证上部结构刚度；上部网状钢架6与支腿1之间焊接一块连接钢片7，用于焊接固定支腿1；上部网架四角安装一个吊机圆环12，用于挖机或吊机对支架进行吊装与施工结束后的回收。
35.其中，支腿长边支撑钢筋2可以倾斜设置，其上下两端分别连接上下两层的支腿短边支撑钢筋4；支腿桁架结构紧贴并连接支腿侧壁，保证支腿刚度。
36.排水板绑扎完成后，使用真空预压蝶形接头与通水管道进行连接，将各通水管道汇总为一条管道后连接真空泵。
37.真空密封系统包括在加固区域上方覆盖的一层土工布与一层真空膜。土工布应实现对加固区域的全覆盖，用于保证支架与真空膜的软接触；真空膜应实现对加固区域的全覆盖并将四周真空膜压入土中至少1m，用于保证真空度不流失。
38.进一步，所述土工布与真空膜的大小计算方法如下：设软基加固范围宽度为a，长度为b，设计沉降量为l，真空膜左右各预留100cm宽度，土工布计算面积为：
39.s＝(a+l)
×
(b+l)。
40.真空膜计算面积为：
41.s＝(a+l+100)
×
(b+l+100)。
42.本发明还提供一种采用上述真空预压排水板支架进行施工的方法包括如下步骤：
43.为了解决上述技术问题，根据本发明的另一方面，本发明提供了一种基于上述系统的真空预压现场施工方法，包括如下步骤：
44.1)施工准备
45.在实际施工前，对拟处理的超软土地基或泥浆进行沉淀置换，保证超软土本身具有一定的气密能力。使用钉枪将排水板固定在排水板绑扎钢筋5上，并使用蝶形接头将通水管道与排水板相互连接并绑扎在钢筋桁架8上。连接完成后，将通水管道外置备用，并在支架四角的吊机圆环12上绑扎数根吊装绳索。
46.2)设备安装
47.采用挖机或吊机吊起排水板支架，吊装过程需保证支腿1竖直向下。将支腿1压入超软土中略微按压钢筋桁架8以保证支架安装稳固，吊入完成后，进行排水板管道与抽真空设备的连接，保证连接处的气密性。连接完成后，在超软土上方覆盖土工布与土共膜，并将真空膜压入超软土中至少1m以保证装置的整体气密性。
48.3)施工监测
49.开始抽真空，派专人每日监测真空度情况并记录，如有土工膜破损或抽真空设备损坏应立即修复，保证真空度保持在-85kpa以下。
50.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。