自密封真空预压加固地基技术方法 【技术领域】
本发明属于土木工程地基土加固技术的一种地基加固方法。特别涉及一种自密封真空预压加固地基技术方法。
背景技术
真空预压加固软土地基法是我院1980年开始试验研究，并在1983年列为国家“六五”科技攻关项目，已获国家专利以及中国专利发明创造优秀成果奖、国家“六五”科技攻关优秀奖，国家科技成果一等奖。现今，该法不仅在水运行业，而且在全国基建行业中一直被广泛而大量的应用，并已列入多个部级地基规范中。一些国外学者来国内也常常了解真空预压情况并参观现场。
真空预压加固软土地基，特别是超软土地基时，可以瞬时一次性施加8T/m2以上预压荷载，地基不会因一次加载过快、过大而失稳破坏。此法地基加固时，不会像堆载预压法那样，产生侧向向外的水平挤压力，而对附近构筑物产生挤压损坏。它与常用的堆载预压法相比，不需要大量堆载材料，对环境污染少，雨雪天气照常加固，而且工期缩短1/3、能耗节省1/3、工程造价降低1/3，其经济效益和社会效益明显；但是，由于真空预压法在陆上施工时需铺30～40cm厚的水平砂垫层，在海上需铺1～1.5m厚的水平砂垫层。这种优质中粗砂不仅缺少，而且价格较贵，从而提高了工程造价。另外，真空预压法地表需铺设三层优质塑料密封膜，需外加工运至现场。现今一次加固面积为3万m2，主要限制于一张密封膜最大可热合成3万m2所致，否则一次加固面积仍可以增大。况且这样大面积密封膜现场铺设时，一次性需要大量劳动力(几十人甚至上百人)。针对上述原真空预压的不足，而发明此种自密封真空预压加固地基技术，可使真空预压法更加完美。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：提供一种自密封真空预压加固地基技术方法。本发明的目的是取消密封膜、砂垫层和滤管，简化了真空预压法施工工序，缩短了工期、节省了材料、降低了真空预压的工程造价。
本发明的技术方案是：
一种自密封真空预压加固地基技术方法，其特征在于：采用设置排水板自密封装置和抽气排水连接管系统并连接真空泵的方式排出软土地基中的孔隙水以加固地基，将排水板及其自密封装置在需要排水加固的地基内排列打入地基中，并将排水板自密封装置连接至抽气排水连接管系统后再连接真空泵。
排水板及其自密封装置依矩阵排列打入地基中，连接抽气排水连接管系统，真空泵6连接该系统的主干5管，主干管连接平行的若干排支管4，在支管的两侧连接多个连接支管3，连接支管再连接排水板自密封装置的抽水抽气管的排水板密封抽气帽。
所述的排水板自密封装置，由包裹或粘接在排水板上部的密封体和抽水抽气管组成，排水板底面是敞开的，排水板顶面也是敞开的但要放在自密封装置的密封体内，排水板板身的上部的四周是密封的，密封体包裹或粘接在排水板板身的上部。
排水板自密封装置的密封体是箱形筒密封体高度50～500mm，宽约105～100mm。自密封装置的抽水抽气管是直角弯角管，孔径12～17mm。排水板的材料是塑料或纸质。
本发明的优越性及技术效果
优越性
①节省了一般真空预压中加固地表的2～3层塑料密封膜、水平排水垫层、全部滤管、出膜装置以及加固区四周的压膜密封沟；
②简化了施工程序，施工方便快捷，从而缩短工期；
③如上述①所述，不仅节省了大量工程材料，也节省了大量人力(密封膜的运输与铺设、密封沟挖与填等)，从而节省了工程投资。
技术效果
可达到-80kPa以上真空预压加固效果。
【附图说明】
图1是排水板自密封装置主视图
图2是排水板自密封装置侧剖图
图3是排水板自密封装置横剖图
图4是排水板自密封装置打入软地基示意图
图5是抽气排水连接管系统平面布置图
1排水板密封抽气帽、2软管接头、3连接支管、4支管、5主干管、6真空泵
【具体实施方式】
一种自密封真空预压加固地基技术方法，采用包裹或粘接在排水板上部的自密封装置(如图1、2、3)和连接抽气排水连接管系统的方式排出软土地基中的孔隙水以加固地基，将排水板自密封装置在需要排水加固的地基中排列打入地基中(如图4)，并将排水板自密封装置和抽气排水连接管系统连接真空泵。(如图5)
排水板及其自密封装置依矩阵排列打入地基中，连接好抽气排水连接管系统，真空泵连接该系统的主干管，主干管连接平行的若干排支管，在支管的两侧连接多个连接支管，连接支管再连接排水板自密封装置的抽水抽气管。
如图1、2、3所示的排水板自密封装置，由排水板上部的密封体和抽水抽气管组成，排水板板身顶端和底端是敞开的，排水板板身的上部的四周是密封的，密封体连接或粘接在排水板板身的上部。
排水板上部的密封体是箱形筒，密封体高度50～500mm。，宽约100～105mm，。自密封装置的抽水抽气管是直角弯角管，孔径12～17mm。
1)排水板自密封装置参见图1、2、3
排水板可为塑料排水板或纸质排水板。排水板作为排水固结法的竖向排水通道，相对地缩短了地基土中的排水距离，也极大地加快了地基土的固结速度，在排水固结法中起到至关重要的作用；为了简化了真空预压法施工工序、节省材料、降低造价、缩短工期，如图1所示，特在排水板上部包裹自密封装置，它的作用是，利用它使被密封的那部分排水板与大气隔绝，在无密封膜、无砂垫层的情况下，便于直接对排水板进行抽真空作业。通过它可使排水板影响范围内地基中的孔隙水压力降低或直接排水，以达到加速地基固结的目的。
根据地基土的土质情况，排水板自密封装置的密封体高为5～50cm左右。当它与排水板均插入地基后，可使排水板与地表大气有50cm左右的隔离层，从而形成地表以下50cm左右厚的原有土层作为密封膜而进行真空预压加固。其原有土层可为原沉积土或新吹填的粘性土等。
排水板自密封装置的密封体，可为聚丙烯或其它塑料、加筋橡胶、金属类等类材料包裹塑料排水板的方法。也可将排水板上端约50cm左右涂抹胶质材料的方法，或以上两者的组合，以及其它密封方法。密封体之上联通着抽水抽气管，共两部分所构成。
排水板自密封装置的技术特征：
①该装置的密封体由工程塑料、胶质物、加筋橡胶、金属等各类材质包裹塑料排水板，也可将排水板上端约50cm左右涂抹胶质材料，或以上两者的组合，以及其它密封方法构成的各种形状的自密封装置密封体。该装置使用时连接方便、迅速，且可循环使用。
②在不需用增加其它材料、设备的条件下，可直接将抽真空设备与排水板自密封装置连接即可对各排水板进行抽真空作业。可省去一般真空预压中的密封膜和压膜密封沟。
③排水板自密封装置具有很强的气密性，其抗压、抗拉、抗弯曲、抗老化、通水能力和韧性，并均满足要求。
2)抽气排水连接管系统
原真空预压时，地基中的水从垂直排水通道中排出，先排到水平排水垫层(如砂垫层、砂被、土工布等)内，而后汇集到水平排水垫层内的滤管里，通过出膜装置被射流泵抽到加固地基的密封膜外。
本方法是以抽气排水管系统取代水平排水砂垫层和滤管。抽气排水连结管系统是以3英寸管作为主干管，按照排水板的间距在主干管上设置出支管，其支管直径与排水板自密封装置的抽水抽气管的管径相同并相连，如图5所示。本方法加固地基中的水从垂直排水通道中排出，直接排到抽气排水连接管系统中，当该系统与射流泵相连后，即可被射流泵抽到加固地基以外。
图5密封抽气排水管系统平面布置图
抽气排水连结管系统可采用聚丙烯或其它塑料材质，或者加筋橡胶、金属类材质。但它们的抗压、抗拉、抗弯曲、抗老化、韧性和通水能力应满足要求。
抽气排水连结管系统的技术特征：
①该系统由工程塑料、加筋橡胶、金属等各类材质构成各种形状的抽气排水连结管系统。使用时连接方便、迅速，且可循环使用。
②该系统代替了原真空预压中的水平排水垫层和滤管。
③抽气排水连结管系统具有很强的气密性，其抗压、抗拉、抗弯曲、抗老化、韧性和通水能力应满足要求。
具体实施方式如下：
①设计与加工符合具体工程要求的排水板自密封装置和抽气排水连结管系统；
②平整场地后进行排水板及其自密封装置施工；
③连接抽气排水连结管系统；
④将抽气排水连结管系统的支管与排水板自密封装置的抽水抽气管两者对接，采用软管用管箍或纤丝紧密连接，防止漏气；
⑤抽真空设备连接到抽气排水管系统上，正式抽真空并开始真空预压加固；
⑥拆除排水板自密封装置和抽气排水连结管系统，采用其它方法(如振动碾压、浅层拌和等)加固表层0.5m左右地基土。
本技术已做完室内模型试验；正式进行现场实际工程试验。自密封真空预压加固地基技术，包括：
1)本技术是一种不需要特设密封膜、出膜装置和加固区四周压膜密封沟，也不需要特设水平排水垫层和滤管的真空预压加固地基方法；
2)排水板采用常规塑料排水板或其它材料质地的排水板。
3)排水板自密封装置，可采用各种工业塑料、胶质物、加筋橡胶、各种金属等类材料构成各种形状体。但无论采取何种形状，均需具有很强的气密性，并能够达到设计要求的抗压、抗拉、抗弯曲、抗老化、韧性和通水能力。
4)根据加固区域表层土的性质，决定排水板自密封装置的长度。一般在50～500mm左右；自密封装置顶部或侧面设有连接孔，根据抽气排水管系统的支管管径等综合确定管口直径，一般在16mm左右。通过排水板自密封装置顶部或侧面设有的抽水抽气管可与抽气排水连结管系统的支管直接相连。
5)抽气排水连结管系统，可采用各种工业塑料、加筋橡胶、各种金属等材料构成构成各种形状体。但无论采取何种形状，均需具有很强的气密性，并能够达到设计要求的抗压、抗拉、抗弯曲、抗老化、韧性和通水能力。
6)抽气排水连结管系统的主干管上，按矩阵排列或其它形状布置支管。主干管直径，应满足所有汇集到该主干管的各支管水量总和的要求，一般在3英寸左右。其支管的直径，应和排水板自密封装置上的抽水抽气管的直径相一致并相连。其支管间距，应与真空预压加固设计的排水板间距相同。