无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构.pdf

本实用新型涉及一种无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，包括塑料编织布(6)、塑料排水板(1)、支管(2)、主管(3)、土工布(7)和PVC土工膜(8)，塑料排水板(1)与支管(2)相连，支管(2)与主管(3)相连，土工布(7)覆盖在支管(2)上，PVC土工膜(8)覆盖在土工布(7)上，其特征在于：a、在所述支管(2)和主管(3)的两侧布置排水盲沟(4)，b、在所述支管(2)与支管(2)之间、支管(2)与主管(3)之间以及主管(3)与主管(3)之间布置三维土工网(5)；c、在所述支管(2)与主管(3)中穿入一根通长的支承架(9)，支承架(9)断面为十字形，支承架(9)沿其长度方向每一叶片上均布有水气平衡孔(10)。本实用新型装置能保证真空系统的排水和通气能力，消除膜下真空盲点。

1.  一种无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，包括塑料编织布(6)、塑料排水板(1)、真空管、土工布(7)和PVC土工膜(8)，真空管包括支管(2)和主管(3)，塑料编织布(6)布置在超软土表面，塑料排水板(1)呈梅花形布置在表面布置有塑料编织布(6)的超软土上，相邻塑料排水板(1)之间的间距控制在60～80cm，塑料排水板(1)与支管(2)相连，支管(2)与主管(3)相连，所述支管(2)管径为40～50mm，主管(3)管径为50～60mm，支管(2)间距为60～80cm，土工布(7)覆盖在支管(2)上，PVC土工膜(8)覆盖在土工布(7)上，其特征在于：
a、在所述支管(2)和主管(3)的两侧布置排水盲沟(4)，
b、在所述支管(2)与支管(2)之间、支管(2)与主管(3)之间以及主管(3)与主管(3)之间布置三维土工网(5)，塑料编织布(6)、三维土工网(5)和土工布(7)组成三维土工复合网结构；
c、在所述支管(2)与主管(3)中穿入一根通长的支承架(9)，支承架(9)断面为十字形，支承架(9)由中间一芯棒和外围四叶片组成，支承架(9)沿其长度方向每一叶片上均布有水气平衡孔(10)，各叶片上的水气平衡孔呈交错排列。

2.  根据权利要求1所述的一种无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，其特征在于所述排水盲沟(4)是由改性聚丙烯的乱丝热熔后搭接而成的框架结构。

3.  根据权利要求1所述的一种无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，其特征在于所述三维土工网(5)是以高密度聚乙烯为原料，具有三维结构，其垂直肋条竖向排列，垂直肋条之间形成直线排水通道；其顶部和底部各设置一斜置肋条。

无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构
(一)技术领域
本实用新型涉及一种无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构。属于地基处理技术领域。
(二)背景技术
随着我国沿海地区经济社会的快速发展，土地资源稀缺已成为制约经济社会进一步发展的瓶颈。为缓解这一矛盾，各地陆续出台了加快沿海地区滩涂造地以缓决用地紧张的政策。滩涂地区地势较低，一般需采用吹填加高，在我国沿海大部分地区缺少砂资源，其吹填物大部分为泥。滩涂地区其场地一般属欠固结土，其下软土层厚从几米到几十米不等，其上新吹填土呈流塑状具有“三高一低”(即高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度)的特点，软基处理机械和人员无法直接进场施工。
以往常采取自然排水固结的方法，吹填区晾晒1～2年在其表面形成10～20cm厚硬壳层后，铺填矿渣或其他材料后进场开发建设；这类技术存在场地交工时间长，软弱土层未处理场地沉降大等缺点。近两年来为了达到快速交地的目的，无砂垫层真空预压技术开始在天津、温州等地大规模应用；该类技术攻克了取消砂垫层后真空预压的关键技术，实现了吹填后超软土场地可跟进固结处理，达到了快速交地的要求(一般在吹填后4～6个月可交地)。但这类技术在实际应用中普遍存在：
①真空负压作用(80～90kPa)下，真空膜将真空管(主、支管)两侧及顶部吸牢，主、支管在比其环刚度大10-15倍的真空负压作用，真空管吸扁呈带状甚至开裂。
②在真空吸力作用下，膜同泥面容易粘牢，在膜下局部容易产生真空盲点等问题。这些问题减弱了系统的排水和膜下真空力传递的能力，直接影响了场地固结效果。如直接提高主、支管的刚度满足真空负压下的环向变形要求，则由于吹填土施工期差异沉降很大，真空管纵向容易断裂刺破真空膜。另外由于膜下压强和一般管的环刚度差异太大，单纯提高环刚度在工程成本投入上很不经济。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于克服现有无砂垫层真空预压技术真空管环向变形和膜下真空力传递及排水能力的不足，提供一种能保证真空系统的排水和通气能力，消除膜下真空盲点的无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，包括塑料编织布、塑料排水板、真空管、土工布和PVC土工膜，真空管包括支管和主管，塑料编织布布置在超软土表面，塑料排水板布置在表面布置有塑料编织布的超软土上，塑料排水板与支管相连，支管与主管相连，土工布覆盖在支管上，PVC土工膜覆盖在土工布上，其特点是：
a、在所述支管和主管的两侧布置排水盲沟。避免真空膜侧向包裹真空管，由排水盲沟承担真空管(支管和主管)侧向压力，减少真空管(支管和主管)的受压面积。
b、在支管与支管之间、支管与主管之间以及主管与主管之间布置三维土工网，塑料编织布、三维土工网和土工布组成三维土工复合网结构。形成膜下均匀的真空层，消除膜下真空盲点，提高排水和预压效果。
c、在所述支管与主管中穿入一根通长的支承架，支承架断面为十字形，支承架由中间一芯棒和外围四叶片组成，支承架沿其长度方向每一叶片上均布有水气平衡孔，各叶片上的水气平衡孔呈交错排列。在持续真空吸力80-90kPa作用下，真空管以支承架上的叶片为支点向支承架的环向变形，变形弧段管内凹同支承架的叶片组成多个独立的腔室，腔室之间由叶片上的水气平衡孔相通来平衡支承架周边的压力，防止支承架的叶片在不均衡吸力下损坏。在持续的真空压力下腔室的形状保持稳定，提供了足够的通水通气通道。
本实用新型的优点和有益效果：
真空系统在真空负压作用下，由真空管变形控制技术控制管的变形，在管边形成真空带，在膜下形成均匀真空层，保证真空系统必要的通水和透气能力，提高了地基处理效果，本技术结构简单，成本经济。
(四)附图说明
图1为本实用新型的排水系统平面布置图。
图2为图1的A-A剖面构造图。
图3为本实用新型穿有支承架的支管或主管剖面图。
图4为本实用新型变形后的穿有支承架的支管或主管剖面图。
图中：
塑料排水板1、支管2、主管3、排水盲沟4、三维土工网5、塑料编织布6、土工布7、PVC土工膜8、支承架9、水气平衡孔10、变形前的管壁11、变形后的管壁12。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参见图1～2，图1为本实用新型的排水系统平面布置图。图2为图1的A-A剖面构造图。由图1和图2可以看出，本实用新型无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，包括塑料编织布6、塑料排水板1、支管2、主管3、土工布7和VC土工膜8，塑料编织布6布置在超软土表面，塑料排水板1呈梅花形布置在表面布置有塑料编织布6的超软土上，相邻塑料排水板1之间的间距控制在60～80cm，塑料排水板1与支管2相连，支管2与主管3相连；所述支管2管径为40～50mm，主管3管径为50～60mm，支管2与主管3其环刚度大于10kPa，支管2间距为60～80cm，主管间距为12m。在所述支管2和主管3的两侧布置排水盲沟4，排水盲沟4最好呈矩形。在支管2与支管2之间、支管2与主管3之间以及主管3与主管3之间布置三维土工网5替代传统真空预压中的砂垫层。土工布7覆盖在支管2上，PVC土工膜8覆盖在土工布7上。主、支管边采用多孔、抗压的排水盲沟4在其两侧形成了真空通道，同时承担了主、支管边大部分的膜下压力，提高了主、支管的抗压能力。塑料编织布6、三维土工网5和土工布7组成三维土工复合网结构，在高真空压力下能起到反滤-排水-保护作用，能防止PVC土工膜8与泥面粘牢。
参见图3，图3为本实用新型穿有支承架的支管或主管剖面图。由图3可以看出，本实用新型无砂垫层真空预压超软土固结中的真空管变形控制结构，在所述支管2与主管3穿入一根通长的支承架9。支承架9断面为十字形见附图3，支承架9由中间一芯棒和外围四叶片组成，其叶片壁厚在1.5mm以上，支承架9沿其长度方向每一叶片上每30cm开一个直径4mm的水气平衡孔10，各叶片上的水气平衡孔呈交错排列。
参见图4，图4为本实用新型变形后的穿有的支承架的支管或主管剖面图。由图4可以看出，在环向真空吸力作用下，支管或主管以支承架为支点向心变形，形成四个腔室；支承架上的水气平衡孔10调整各腔室之间的压差，即使变形前的管壁11变形为四角星形状(变形后的管壁12)时，仍有足够的过水面积，保证了通水通气能力。
所述排水盲沟4，由改性聚丙烯的乱丝热熔后搭接而成的框架结构，其开孔率达85％，抗压性强，断面3.5cm×8cm，沿真空管管边管边通长布置，见附图1、2。
所述三维土工网5，是以高密度聚乙烯(HDPE)为原料，经挤出成型工艺加工而成。具有三维结构，其垂直肋条刚性大，在高真空压力下不变形，竖向排列，垂直肋条之间形成直线排水通道；其顶部和底部各设置一斜置肋条，可防止上下滤膜刺入中间排水通道。三维土工网同下层的塑料编织布6及上层的土工布7组成三维土工复合网结构。三维土工复合网结构保证了膜下真空层的均匀性，提高膜下预压和排水效果。三维土工网5规格800g/m²，尺寸0.8cm×70cm，沿真空管管边通长布置，见附图1、2。
所述支承架9，材质为HDPE，为有利于穿管和真空管沿纵向自由变形，支承架9的外接圆直径小于支管内径4mm。当支管2和主管3内径分别为43mm和55mm时，相应支承架9的外接圆直径分别为38mm和50mm。