一种软地基快速固结装置及其施工方法.pdf

一种软地基快速固结装置，包括集水管和设置于集水管的过滤装置，所述过滤装置包括集水管过滤段管壁上的进水孔、设置在过滤段管壁外侧的加劲筋和包裹在加劲筋外面的土工布,所述集水管中设有一外径小于集水管内径的排水管，所述集水管的上端管口设有用于密封集水管的管口装置，所述排水管的上端管口连接该管口装置，所述排水管的下端管口连接有潜水泵，所述集水管上设有可将集水管内抽真空的真空孔和与外界单向导通的单向孔，所述真空孔与真空泵相连，所述集水管下端为水平横截面从上到下逐渐缩小的形状。

1.  一种软地基快速固结装置，包括集水管和设置于集水管的过滤装置，所述过滤装置包括集水管过滤段管壁上的进水孔、设置在过滤段管壁外侧的加劲筋和包裹在加劲筋外面的土工布,所述集水管中设有一外径小于集水管内径的排水管，所述集水管的上端管口设有用于密封集水管的管口装置，所述排水管的上端管口连接该管口装置，所述排水管的下端管口连接有潜水泵，所述集水管上设有可将集水管内抽真空的真空孔和与外界单向导通的单向孔，所述真空孔与真空泵相连，其特征在于：所述集水管下端为水平横截面从上到下逐渐缩小的形状。

2.  根据权利要求1所述的软地基快速固结装置，其特征在于：所述进水孔包括位于集水管过滤段管壁下端的进水口和位于集水管过滤段管壁上端的进水口，所述位于集水管过滤段管壁下端的进水口为不设置封闭元件的孔，所述位于集水管过滤段管壁上端的进水口为设置封闭元件的孔。

3.  根据权利要求2所述的软地基快速固结装置，其特征在于：所述封闭元件在集水管的水位高于特定水位时，封闭所述设置封闭元件的孔。

4.  根据权利要求3所述的软地基快速固结装置，其特征在于：还包括设置在管口装置上的水位测量装置，所述水位测量装置对于集水管的水位进行测量，当集水管中的水位高于特定高阈值时，停止所述真空泵，当集水管中的水位从特定高阈值降低到特定低阈值时，重新启动真空泵。

5.  根据权利要求4所述的软地基快速固结装置，其特征在于：所述水位测量装置为超声传感器，通过对水位反射超声回波的时间测定，而确定集水管中的水位。

6.  一种软地基快速固结装置的施工方法，其包括如下步骤：
1）在软基中成一个或多个桩孔；
2）将所述软地基快速固结装置放入桩孔中；
5）用真空泵通过抽真空孔对集水管抽真空，使软基土中水在压力作用下通过集水管下端的过滤段进入集水管；
6）使用潜水泵对进入到集水管内的水进行抽取，水通过排水管上端排到外界。

7.  根据权利要求6所述的施工方法，还包括如下步骤：
7）当集水管中的水位高于特定高阈值时，停止所述真空泵，当集水管中的水位从特定高阈值降低到特定低阈值时，重新启动真空泵；
8）当集水管内的水位达到警戒水位下限时，潜水泵和真空泵自动停止工作，施工结束。

一种软地基快速固结装置及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程中软土地基处理技术领域，尤其是涉及一种软地基快速固结装置及其施工方法。
背景技术
软土地基是一种指强度低、压缩量较高的软弱土层形成的特殊地基，一般具有承载力低、含水量高、软土地层深厚等特点，因而必须经过地基处理后方可使用。随着我国现代化进程的加快，在(沿海)城市建设的过程中，大量的软土地基需要处理
目前软土常用的处理方法主要有真空预压法、堆载预压法、真空联合堆载预压法，三种方法均为采用静力排水固结法，需要等待淤泥面固化或先铺设土工格栅、土工布， 再填0.8m以上砂垫层，待淤泥表层具有一定强度后，人工和机械设备才能在其上进行后道 工序施工，导致所需的工期较长，场地强度不高。另一方面，当场地 为了使疏浚泥浆在80kPa真空负压下达到足够的固结指标时将要花费较长的抽真空时间，而作为竖向排水体系的塑料排水板因超细土颗粒组成的疏浚泥浆对排水板的严重涂抹作用使有效抽真空时间锐减，这一对矛盾将不可避免发生，从而严重影响了真空预压法的加固效果。
现有技术中为了快速固结软基，如201110258093.4,使用了集水管内套带潜水泵的排水管系统，集水管和排水管形成双重管，在真空泵的作用下，使得软基在大气压强的作用下迅速析出水分并进入集水管，通过潜水泵和排水管快速排除，达到快速固结软基的效果。但是现有技术中的软基快速固结装置存在着如下缺点：1、在排水初期，软基内含水量较高，进入集水管的水量大于潜水泵排水量，使集水管内水位快速上升，可能被吸入真空泵，影响真空泵效率，甚至可能损坏真空泵；2、在排水末段时间，由于软基内含水量降低，进入集水管较慢，使集水管内的水位上升缓慢，集水管内的水位到达警戒水位以下，从而潜水泵停止工作，但是软基内残余水还未完全排干。
发明内容
    本发明提供了一种软地基快速固结装置及其施工方法，能够将软基内的残余水尽可能多地排出，并且不会影响真空泵地性能。
作为本发明的一个方面，提供了一种软地基快速固结装置，包括集水管和设置于集水管的过滤装置，所述过滤装置包括集水管过滤段管壁上的进水孔、设置在过滤段管壁外侧的加劲筋和包裹在加劲筋外面的土工布,所述集水管中设有一外径小于集水管内径的排水管，所述集水管的上端管口设有用于密封集水管的管口装置，所述排水管的上端管口连接该管口装置，所述排水管的下端管口连接有潜水泵，所述集水管上设有可将集水管内抽真空的真空孔和与外界单向导通的单向孔，所述真空孔与真空泵相连，所述集水管下端为水平横截面从上到下逐渐缩小的形状，所述潜水泵位于所述集水管下端。
优选地，所述进水孔包括位于集水管过滤段管壁下端的进水口和位于集水管过滤段管壁上端的进水口，所述位于集水管过滤段管壁下端的进水口为不设置封闭元件的孔，所述位于集水管过滤段管壁上端的进水口为设置封闭元件的孔。
优选地，所述封闭元件在集水管的水位高于特定水位时，封闭所述设置封闭元件的孔。
优选地，所述封闭元件为带弹性元件的密封盖，当集水管的水位高于特定水位时，由于真空泵的抽吸，使得密封盖打开，所述设置封闭元件的孔开启，当集水管中的水位高于特定水位时，由于水压以及弹性元件本身的回弹力，使得密封盖关闭。
优选地，该软地基快速固结装置还包括设置在管口装置上的水位测量装置，所述水位测量装置对于集水管的水位进行测量，当集水管中的水位高于特定高阈值时，停止所述真空泵，当集水管中的水位从特定高阈值降低到特定低阈值时，重新启动真空泵。优选地，所述水位测量装置为超声传感器，通过对水位反射超声回波的时间测定，而确定集水管中的水位。
作为本发明的另外一个发明，提供了上述软地基快速固结装置的施工方法，其包括如下步骤：1）在软基中成一个或多个桩孔；2）将所述软地基快速固结装置放入桩孔中；5）用真空泵通过抽真空孔对集水管抽真空，使软基土中水在压力作用下通过集水管下端的过滤段进入集水管；6）使用潜水泵对进入到集水管内的水进行抽取，水通过排水管上端排到外界；7）当集水管中的水位高于特定高阈值时，停止所述真空泵，当集水管中的水位从特定高阈值降低到特定低阈值时，重新启动真空泵；8）当集水管内的水位达到警戒水位下限时，潜水泵和真空泵自动停止工作，施工结束。
附图说明
附图1是本发明一个实施例的结构示意图；
附图2是本发明另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明的软地基快速固结装置的一个实施例，包括集水管1和设置于集水管1的过滤装置，所述过滤装置包括集水管过滤段管壁上的进水孔8、设置在过滤段管壁外侧的加劲筋9和包裹在加劲筋9外面的土工布7,所述集水管1中设有一外径小于集水管1内径的排水管3，集水管1的上端管口设有用于密封集水管的管口装置2，排水管3的上端管口连接该管口装置2，管口装置2与集水管1上端管口设有密封法兰，密封法兰内部设有密封垫圈6，排水管3的下端管口连接有潜水泵4，集水管1上设有可将集水管1内抽真空的真空孔22和与外界单向导通的单向孔21，单向孔21的内端23与排水管3连接，外端24与单向阀连接，真空孔22与真空泵相连，集水管下端12为水平横截面从上到下逐渐缩小的形状，所述潜水泵4位于所述集水管下端12。通过本实施例中的技术方案，由于集水管下端12为水平横截面面积逐渐减小的形状，与现有技术中横截面不同的技术方案相比，使得在进水孔进入同样的水时，集水管下端的水平面更高，从而在排水末期进水较少时，也能够保持集水管内水位高于停止工作的警戒水位上限，从而使得排水更加彻底。
参见图2，本发明的地基快速固结装置的另一个实施例，包括集水管1和设置于集水管1的过滤装置，所述过滤装置包括集水管过滤段管壁上的进水孔8、设置在过滤段管壁外侧的加劲筋9和包裹在加劲筋9外面的土工布7,所述集水管1中设有一外径小于集水管1内径的排水管3，集水管1的上端管口设有用于密封集水管的管口装置2，排水管3的上端管口连接该管口装置2，管口装置2与集水管1上端管口设有密封法兰，密封法兰内部设有密封垫圈6，排水管3的下端管口连接有潜水泵4，集水管1上设有可将集水管1内抽真空的真空孔22和与外界单向导通的单向孔21，单向孔21的内端23与排水管3连接，外端24与单向阀连接，真空孔22与真空泵相连，集水管下端12为水平横截面从上到下逐渐缩小的形状，所述潜水泵4位于所述集水管下端12。其中，进水孔8包括位于集水管过滤段管壁下端12的进水口和位于集水管过滤段管壁上端11的进水口，位于集水管过滤段管壁下端12的进水口为不设置封闭元件的孔，位于集水管过滤段管壁上端11的进水口为设置封闭元件的孔。所述封闭元件在集水管的水位高于特定水位时，封闭所述设置封闭元件的孔。封闭元件可以使用带弹性元件的密封盖，当集水管的水位高于特定水位时，由于真空泵的抽吸，使得密封盖打开，所述设置封闭元件的孔开启，当集水管中的水位高于特定水位时，由于水压以及弹性元件本身的回弹力，使得密封盖关闭。通过本实施例中的技术方案，使集水管中的水位高于特定水位时，封闭部分进水口，减缓进入集水管中水的流量，从而避免在排水初期，软基内含水量较高，进入集水管的水量大于潜水泵排水量，使集水管内水位快速上升而被吸入真空泵。
优选的，上述实施例中，可以设置在管口装置上的水位测量装置25，水位测量装置25对于集水管1的水位进行测量，当集水管1中的水位高于特定高阈值时，停止真空泵的运行，当集水管中的水位从特定高阈值降低到特定低阈值时，重新启动真空泵。优选的，水位测量装置25为超声传感器，通过对水位反射超声回波的时间测定，而确定集水管中的水位。
作为本发明的另外一个部分，提供了上述软地基快速固结装置的施工方法，其包括如下步骤：1）在软基中成一个或多个桩孔；2）将所述软地基快速固结装置放入桩孔中；5）用真空泵通过抽真空孔对集水管抽真空，使软基土中水在压力作用下通过集水管下端的过滤段进入集水管；6）使用潜水泵对进入到集水管内的水进行抽取，水通过排水管上端排到外界；7）当集水管中的水位高于特定高阈值时，停止所述真空泵，当集水管中的水位从特定高阈值降低到特定低阈值时，重新启动真空泵；8）当集水管内的水位达到警戒水位下限时，潜水泵和真空泵自动停止工作，施工结束。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为落入本发明的保护范围。