地固件外置式束形紧固结构及其成型方法与流程

1.本发明属于土木工程技术领域，具体来说是用于软弱地基加固处理的地固件的一种外置式束形紧固结构及其成型方法。


背景技术：

2.现有技术中，地固件通常采用将土石料装入土工编织袋构成的土工袋中并封闭袋体而形成，但传统的土工袋无法约束袋体相对固定的形状，袋体易破裂，承载力不稳定，严重限制了其应用范围和推广；且由于土工袋内的填充物的密实度不均匀，故会导致其强度和刚度的不稳定，影响承载力和沉降变形等技术指标。为此，工程界需要标准化的、能够保持形状的地固件结构。
3.公开号cn101796249a的中国专利提供了一种形状保持型吊运式长方体包，其在地固件囊袋底面的对角线上固定有基底带，在基底带相交的交点上固定有提升带，在提升带和基底带之间还固接有多条桁架带，通过桁架带的重量分散，来维持地固件在吊运过程中的形状。在此结构中，桁架带和提升带的下部位于囊袋内，与囊袋内填充的填充材料直接接触，在起吊时容易受力移位导致破坏囊袋内填充材料的密实性，甚至引起临近的填充材料部分塌陷；另外，桁架带和提升带与囊袋需要通过缝制加以固接，工序较为复杂，且缝制过密易对囊袋底面牢固度造成影响，缝制不牢也易断裂，地固件整体重量也因此受限，如果重量过大，缝制部分容易在吊运过程中撕裂甚至断裂。
4.公开号cn114875881a的中国专利提供了一种地固件预应力保持结构及其成型方法和成型模组，通过囊袋顶盖封口锁紧结构以及十字锁紧结构共同配合对预应力加以保持，基本解决了前述专利中起吊时易引起囊袋内桁架带和提升带临近的填充材料部分塌陷的问题，但由于保留了桁架带等结构，因此由桁架带所导致的需缝制、工序复杂、若重量过大则缝制部分可能会在吊运过程中撕裂或断裂的问题仍客观存在。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提出一种地固件外置式束形紧固结构及其成型方法，具体为：地固件外置式束形紧固结构，所述地固件包括囊袋，囊袋内部包裹有填充材料，在囊袋底面中心处固接一中央导管部，由中央导管部在填充材料完成灌入后构建一能够自底端贯穿囊袋底面，竖直向上延伸且顶端对接连通囊袋顶面中心的顶端缝隙的中央通道，中央导管部将囊袋内的填充材料隔绝于中央通道外；还包括底托件和至少两条束形紧固带（以下简称束紧带）；底托件采用刚性材质制成，底托件的本体在中心处形成有供束紧带穿经的底托中心孔，底托件固定于囊袋底面下表面处，且中央通道的底端通道口位于底托中心孔范围中心；两条束紧带在中部相互交叉后弯折形成起吊带段，起吊带段由囊袋底面向上穿经中央导管部所构建的中央通道，且起吊带段的顶部伸出中央导管部的顶端开口外，该伸出部分形成吊挂部；
每条束紧带露出于囊袋底面的中央通道底端通孔的两段分别朝相反方向延伸并依次贴附包围囊袋的底面、侧面和顶面，且延伸途经底托件本体相应部分的束紧带与底托件本体形成贴附式滑动连接，其中一段延伸途经顶面时还穿经吊挂部，两段在顶面上闭合对接；底托件的底托中心孔范围内的囊袋底面被束紧带抬升形成向上内凹的锥形，并通过防止束紧带沿中央通道向下回缩的锁紧结构将吊挂部下方的束紧带与囊袋顶面的相对位置加以锁定。
6.所述贴附式滑动连接，即束紧带与底托件本体相贴附且束紧带受力拉扯时，束紧带相对底托本体能够滑动。
7.在囊袋的侧面对应每条束紧带的对应段还固接有供束紧带穿经的定位环；在囊袋侧面与顶面交接处还设置有互联环，且互联环也固定于束紧带的包围路径上，且束紧带分别穿经定位环和互联环。
8.两条束紧带在穿经伸出于囊袋顶面的吊挂部的同时交叉相交。
9.吊挂部下方束紧带适当位置缝制定位环，吊挂部拉伸向上后，定位环能露出于囊袋顶面之上，定位杆穿经定位环，利用定位杆平压在囊袋顶面上，从而实现锁定。
10.底托件为高分子耐腐材料或不锈钢制成的法兰盘、方圈或圆圈；或者，底托件为高分子耐腐材料或不锈钢制成的一大、一小两个方圈，且在布置时，小方圈在内，大方圈在外，由小方圈围成底托中心孔；或者，底托件为高分子耐腐材料或不锈钢制成的一大、一小两个圆圈，且在布置时，小圆圈在内，大圆圈在外，由小圆圈围成底托中心孔；或者，底托件为高分子耐腐材料或不锈钢制成的锥体，底托中心孔位于锥顶。
11.中央导管部的底端通过缝制与囊袋底面固接；囊袋底面中心处开设的与中央导管部贯通的通孔，该通孔在缝接中央导管部之前开设，或在缝接中央导管部之后再开设。
12.囊袋、中央导管部和束紧带采用具有超耐候性、耐腐性的高强塑料纤维编织布制成。
13.地固件外置式束形紧固结构的成型方法，包括如下步骤：第一步、制作囊袋：根据设计的尺寸要求，使用具有超耐候性、耐腐性的高强塑料纤维编织布裁剪后缝制袋体，在囊袋的底面中心处固接一中央导管部的底端，且囊袋底面中心处开设与中央导管部贯通的通孔；将底托件固定于囊袋底面下表面，且中央通道的底端通道口位于底托中心孔范围中心；两条束紧带在中部相互交叉后弯折形成起吊带段，起吊带段由囊袋底面向上穿经中央导管部所构建的中央通道，且起吊带段的顶部伸出中央导管部的顶端开口外，该伸出部分形成吊挂部；每条束紧带露出于囊袋底面的中央通道底端通孔的两段分别朝相反方向延伸并依次贴附包围囊袋的底面、侧面，且延伸途经底托件本体相应部分的束紧带与底托件本体形成贴附式滑动连接；第二步、制作填充材料：利用现场或邻近的资源，选择级配性较好的颗粒材料，或现场利用建筑垃圾、渣土等材料，控制含水量及淤泥含量制作颗粒状填充材料；第三步、制作地固件：先将与囊袋形状及初始尺寸相同的成型型腔放置于地上，然后将空囊袋铺于成型型腔内，并将袋口敞开，接着填充填充材料，分层振动密实，接着填充填充材料，分层振动密实，在此过程中，需保持中央导管部竖直向上且伸出于中央导管部顶端的吊挂部突出于填充材料之上；然后，将四片上盖分层关闭，将两条束紧带形成的吊挂部
穿经囊袋顶面中心留有的顶端缝隙并伸出于囊袋顶面之上，并利用封口带封闭锁紧上盖且使囊袋绷紧；将每条束紧带的长段先穿经吊挂部后再与对应的短段在囊袋顶面之上闭合对接并初步勒紧后固接，最终形成每条束紧带分别勒紧捆扎囊袋外部的顶面、一对相对的侧面和底面，并且两条束紧带在囊袋顶面和底面的中心处都形成垂直相交，且两条束紧带是在穿经伸出于囊袋顶面的吊挂部的同时交叉相交；第四步、地固件定型：对吊挂部施加竖直向上的拉伸作用力，底托件的底托中心孔范围内的囊袋底面被束紧带抬升形成向上内凹的锥形，当对吊挂部施加的拉伸作用力已达到要求后，通过锁紧结构将吊挂部下方的束紧带与囊袋顶面的相对位置加以锁定，防止束紧带沿中央通道向下回缩，从而锁定整个地固件的形状。
14.所述成型型腔呈开口朝上的盒体，侧框用于约束围挡地固件囊袋的侧面；底板板体为平面。
15.本发明利用一体制成的束紧带，同时充当了吊带体和桁架带并发挥了多种功能，并且其外置于囊袋之外，无需与囊袋缝制一体，对囊袋及其与桁架带的缝制牢固度无影响，甚至还可增强囊袋整体的牢固度，采用此结构的地固件整体重量上限可大幅提升。
附图说明
16.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明的囊袋结构示意图；图2为成型型腔及塑型型腔的结构示意图；图3为方形囊袋与法兰盘式底托件及两条束紧带的实施例的装配示意图；图4为方型囊袋与单个方圈式底托件及两条束紧带的实施例的装配示意图；图5为方型囊袋与双方圈式底托件及两条束紧带的实施例的装配示意图；图6为两条束紧带在方型囊袋以对角线方式布置的装配示意图；图7为圆盘型囊袋与法兰盘式底托件及两条束紧带的实施例的装配示意图；图8为圆盘型囊袋与单个方圈式底托件及两条束紧带的实施例的装配示意图；图9为方型地固件成品的束紧带沿中轴线交叉锁紧的示意图；图10为方型地固件成品的束紧带沿对角线交叉锁紧的示意图；图11为圆盘型地固件成品的束紧带交叉锁紧的示意图；图12为两条束紧带在地固件结构中的分布与锁紧过程示意图；图13为底托件的几种实施例的结构示意图；其中，a为法兰盘式，b为单个方圈式，c为单个圆圈式，d为双方圈式，e为双圆圈式；f为圆锥式；g为方锥式；图14为束紧带与底托件的本体贴附式滑动连接的三种实施例示意图，图中(a)为束紧带与底托件本体逆时针缠绕的示例，(b)为束紧带与底托件本体顺时针缠绕的示例，(c)为束紧带由底托件本体下方直接经过并与之贴附的示例。
具体实施方式
17.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
19.地固件包括囊袋1，囊袋用于包裹内部的填充材料6。囊袋1是由具有超耐候性、耐腐性的高强塑料纤维编织布经裁剪缝制而成的，具有一定的弹性和较高的抗拉强度，并能抗紫外线、核射线和海水、盐碱地、酸性物质、冻土等的腐蚀，在避光条件下其耐久性达 50 年以上。
20.囊袋1可以被制成正方体或长方体的六面体，也可以被制成如图7、图8所示的圆盘体；囊袋1的开口位于上端，敞开时便于填充材料灌入，填充材料6灌入完成后，囊袋开口能由四片上盖弯折对接后进行遮盖封闭，每片上盖102的面积大致为囊袋顶面面积的一半，以分别位于左右的两片上盖为例，这两片上盖弯折对接并通过封口带5锁紧后，恰好能将顶面的开口遮盖封闭，同理，位于前后侧的两片上盖弯折对接，覆盖于已弯折对接的左右侧上盖之上并通过封口带5锁紧。
21.参见图9至图11所示，四片上盖102遮盖封闭囊袋顶面后，还能在囊袋顶面中心留有顶端缝隙1021，顶端缝隙1021的作用由下文说明。
22.参见图1所示的方型囊袋为例，在囊袋1的底面100中心处固接一中央导管部11的底端111，由中央导管部11构建一能够自底端贯穿囊袋底面100，向上延伸且顶端对接连通囊袋顶面中心的顶端缝隙的中央通道，中央导管部11将囊袋内的填充材料隔绝于中央通道110外，从而由中央导管部构成了一个垂直贯通整个地固件的中央通道，从中央通道穿经地固件的束紧带不会直接接触到囊袋内的填充材料，为束紧带后续利用吊运拉伸、塑型提供了较为稳定、低干涉、低阻力、顺畅的通道。
23.中央导管部11可采用与囊袋相同的材质制成。中央导管部的底端111通过缝制与囊袋底面100固接。囊袋底面中心处开设的与中央导管部11贯通的通孔，该通孔可在缝接中央导管部之前开设，也可在缝接中央导管部之后再开设。
24.本发明的结构还包括底托件3和至少两条束紧带2。
25.每条束紧带2可采用与囊袋相同的材质制成。
26.底托件3则采用例如高分子耐腐材料或不锈钢等相比囊袋较为刚性的材质制成，图13给出了底托件的几种实施例，这些实施例的共同特点是在底托件3的本体32在中心处形成有供束紧带2穿经的底托中心孔31，环绕底托中心孔31的本体32则为束紧带2提供了贴附式滑动连接的硬件基础。图中a为法兰盘式，即底托件为一法兰盘，同时匹配一上夹盘33，结合图3和图7所示，法兰盘式的底托件置于囊袋底面下，上夹盘33置于囊袋底面之上，中央导管部11穿过上夹盘33的中心通孔331，囊袋底面被夹在上夹盘33和法兰盘式底托件之间，并通过螺栓螺母副将上夹盘和底托件相固定，从而将法兰盘式底托件固定于囊袋底面下；b为单个方圈式； c为单个圆圈式；d为一大、一小两个方圈的双方圈式，且在布置时，小方圈在内，大方圈在外；e为一大、一小两个圆圈的双圆圈式，且在布置时，小圆圈在内，大圆圈在外； f为圆锥体式，底托中心孔位于锥顶；g为方锥体式，底托中心孔位于锥顶。
27.具体的，如图3至图8的各个实施例装配图所示，两条束紧带2在中部相互交叉后弯折形成起吊带段，起吊带段由囊袋底面向上穿经中央导管部所构建的中央通道110，且起吊带段的顶部伸出中央导管部的顶端开口外，该伸出部分恰好为两条束紧带交叉部分，共同形成可供吊钩穿挂的吊环的吊挂部22。底托件3则设置于囊袋底面下表面处，可通过扎带或缝制等方式将本体32与囊袋底面相固定，也可如图3和图7所示通过螺栓螺母副配合上夹盘
33，从而将法兰盘式底托件本体固定于囊袋底面下，且底托件3的底托中心孔31正对中央通道110的底端通道口。
28.每条束紧带2露出于地固件囊袋底面的中央通道110底端通孔的两段中的长度较长的长段2a和较短的短段2b，朝相反方向延伸依次贴附、包围地固件囊袋1的底面100和侧面101，且两条束紧带在囊袋底面中心处形成相交结构；同时，每条束紧带的长段和短段在分别延伸途经底托件本体32相应部分时，应确保该延伸路径上的束紧带始终有一段与底托件本体32保持贴附式的滑动连接，所谓贴附式滑动连接，即束紧带与底托件本体32相贴附且束紧带受力拉扯时，束紧带相对本体32能够滑动，可以采用以下具体结构形式：一种为束紧带缠绕在本体32上至少一圈，如图14中的(a)所示束紧带2与底托件本体32逆时针缠绕至少一圈的示例，也可以为图中(b)所示的束紧带与底托件本体顺时针缠绕至少一圈；另一种为如图中(c)所示的束紧带2置于底托件本体32下方并与之贴附；底托件本体可由管状替换成如图13中的其他结构形式，本文不再赘述。
29.进一步，为防止在加工过程中束紧带与囊袋的位置发生偏移、脱离，如图所示，在囊袋的侧面对应每条束紧带对应段还固接有供束紧带穿经的定位环13；优选的，在囊袋侧面与顶面交接处还设置有互联环12，用于在铺设地固件时，相邻的两个地固件对应的互联环12之间通过穿经连接绳锁定两个地固件的位置，阻止地固件发生水平偏移；较佳的，互联环12也固定于束紧带的包围路径上，并能供束紧带穿经以防止束紧带与囊袋的位置发生偏移、脱离，取得一举两得的效果。
30.如图2中的(a)所示，成型型腔7的腔内空间形状决定了在其内部完成相应工序后的地固件的外形尺寸，成型型腔7整体形状根据需制得的地固件形状而定，本实施例以方型地固件为例，成型型腔7呈开口朝上的盒体，侧框71用于约束围挡地固件囊袋的侧面；底板72板体上表面可以为平坦的平面，具体可以根据地固件最终成型的底面形状而定；图3至图8则可理解为空囊袋已放入成型型腔（这些图中隐去了成型型腔），通过向上起吊吊挂部22，经束紧带传递作用力以及底托件3本体32对束紧带的约束及方向改变，使得底托件的底托中心孔31范围内的囊袋底面能被束紧带抬升形成向上内凹的锥形。
31.将完成上述底托件与束紧带初步装配的地固件空囊袋铺于如图2中（a）所示的成型型腔内，并将袋口敞开，两条束紧带的长、短段此时也有部分露出于成型型腔外，接着充填填充材料，分层振动密实，在此过程中，需保持中央导管部11竖直向上且伸出于中央导管部11顶端的吊挂部突出于填充材料6之上；然后，如图9、图10或图11所示，将四片上盖102分层关闭，将两条束紧带形成的吊挂部22穿经囊袋顶面中心留有的顶端缝隙1021并伸出于囊袋顶面之上，并利用封口带5封闭锁紧上盖且使囊袋绷紧。
32.将每条束紧带2的长段先穿经吊挂部22后再与对应的短段在囊袋顶面之上闭合对接并初步勒紧后固接（如图12中的24所示的固接处），此时只是初步勒紧，并且勒紧时仍需确保吊挂部22穿经囊袋顶面中心留有的顶端缝隙并伸出于囊袋顶面之上的状态不变；最终形成每条束紧带分别勒紧捆扎囊袋外部的顶面、一对相对的侧面和底面，并且两条束紧带在囊袋顶面和底面的中心处都形成垂直相交，且两条束紧带是在穿经伸出于囊袋顶面的吊挂部22的同时交叉相交。通过此穿经交叉形成与吊挂部的穿经锁定，这种结构形式有效限制了位于囊袋顶面的束紧带的横向窜动。
33.接下来对地固件进行定型，对吊挂部22施加竖直向上的拉伸作用力，例如在地固
件顶面上放置具有千斤顶的反力框架，由反力框架的底部抵压住地固件顶面，千斤顶的伸缩杆顶端向上抵顶吊挂部从而对两条束紧带形成的吊挂部施加向上的拉力，由于每条束紧带是一体制成的，如图12所示（为清楚展示，图中隐去了囊袋），作用力经中央通道内、囊袋底面、侧面、顶面的路径联动传递给整条闭合的束紧带，束紧带被进一步拉伸、产生张力，并且，由于较为刚性的底托件本体32是固定于囊袋底面的，且束紧带与底托件本体是贴附式滑动连接的，因此，以底托件本体32为界，底托中心孔31范围内的囊袋底面被束紧带抬升形成向上内凹的锥形，当对吊挂部22施加的拉伸作用力已达到要求后，通过锁紧结构23将吊挂部22下方的束紧带与囊袋顶面的相对位置加以锁定，防止束紧带沿中央通道向下回缩，从而锁定整个地固件的形状。锁紧结构23可以有多种结构形式，比如直接将两条束紧带在吊挂部下方处打结从而形成锁紧结构，或者通过缝制方式将两条束紧带在吊挂部下方处缝接从而形成锁紧结构，再或者比如在吊挂部下方适当位置缝制定位环，吊挂部拉伸向上后，定位环能恰好刚刚露出于囊袋顶面之上，定位环穿经定位杆，利用定位杆平压在囊袋顶面上，从而实现锁定。
34.最后，可通过叉车等设备利用吊挂部将地固件脱离成型型腔，吊运到现场，即可在所需地基上铺设安装地固件。
35.优选的，根据工程需要，地固件在成型后、铺设前，还可再进行塑型的过程，即利用如图2中的(b)所示的塑型型腔7’，塑型型腔7’的底板72’的面积大于（a）所示的成型型腔7的底板72的面积，塑型型腔7’的侧框71’的高度小于成型型腔7的侧框71的高度，地固件脱离成型型腔后，吊运至塑型型腔内，通过振动夯等设备对其振动塑型，通过改变地固件尺寸使地固件绷紧产生预应力。
36.在本发明的束形紧固结构作用下，地固件铺装至软基之上时始终保持张力并确保底部的锥形凹陷部不会塌陷，尤其适用于含水率较高的超软地基，此种结构的地固件放置于超软地基上时，由于超软地基含水率高，触变性强，承载力差，因此地固件会在自重和上部荷载强制加压的作用下下沉，在下沉过程中，底部的锥形凹陷部具有形状保持功能，下方的土体被挤起，形成与锥形凹陷部形状相匹配的凸起，从而既可冲抵地固件周围的土体剪切力形成的隆起、控制不均匀沉降，又可起到销栓作用，限制其水平方向的位移。
37.同时，本发明的形状保持结构中的束紧带一体制成，同时充当了吊带体和桁架带并发挥了多种功能，并且其外置于囊袋之外，无需与囊袋缝制一体，对囊袋与桁架带的缝制牢固度无影响，甚至还可增强囊袋的牢固度，采用此结构的地固件整体重量上限可大幅提升。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。