一種無預壓作用下的風干排水體及其施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種無預壓作用下的風干排水體及其施工方法，該排水體包括可拔出的豎向排水管、吸水填充物、導水芯、吸水風干散頭，豎向排水管管壁上均勻開設若干個進水孔，豎向排水管外壁包裹反濾層，豎向排水管下端設有錐形管頭，豎向排水管內中心設置導水芯，豎向排水管內壁和導水芯之間設置吸水填充物，導水芯頂端可拆卸連接吸水風干散頭，施工方法為在軟土上鋪設編制布，在編制布上放樣，將待插入排水體處的編制布劃破，垂直將排水體壓入待處理軟土中，監測土中含水率及強度變化，待達到要求后，將豎向排水管上拔回收。本發明縮短晾曬周期，降低工程造價，且排水體可回收的綠色排水加固施工技術。
【專利說明】一種無預壓作用下的風干排水體及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種排水體及其施工方法，尤其涉及一種無預壓作用下的風干排水體及其施工方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國灘涂圍墾建設事業的發展，尤其是在我國“十二五”規劃綱要提出推進海洋經濟發展后，對于臨海陸域面積及開發速度的要求必然提升，其中圍墾造地是主要措施之一；同時為改善湖泊的水質問題，保證河道正常的泄洪能力和內陸航道的暢通，我國每年將產生大量河湖疏浚淤泥，且常采用堆場的方式進行放置。
[0003]灘涂圍墾和疏浚堆場等吹填或疏浚淤泥多具有含水量高、強度低及滲透性差等特點:在灘涂圍墾工程中，在進行基礎建設前必須做出相應的地基處理，現行的吹填土等超軟土地基處理方法最為常用的是自然晾曬法、排水固結法、高真空擊密法、動力排水固結法等。以上幾種吹填土地基的處理方法，除傳統的自然晾曬法，其他排水方法都需要在地基中打設塑料排水板或砂井等類似的豎向排水體，并通過施加外部載荷進行預壓。雖然可在短期內降低淤泥含水率和孔隙比，但打設的豎向排水體均為一次性材料，不可回收利用，造成環境與資源的浪費；外部荷載需通過施加真空荷載或堆載荷載予以完成，無論哪種形式的荷載均需要投入大量的人力物力予以實現。在疏浚堆場排水工程中，一般采用自然晾曬法，但該法排水速率較低，為滿足堆場內盡可能儲放疏浚淤泥，需加快排水速率，一般多采用塑料排水板聯合真空預壓的方法進行疏浚堆場的排水。然而該法造價高，且處置粘粒含量高的疏浚淤泥時易發生塑料排水板的淤堵。
[0004]現有的大面積淺表層軟土排水疏干工程的處置方法中，自然晾曬法雖然減少了人力物力的投入，有效利用了自然界的日曬風干的作用，但進行排水時處理時間過長，且影響深度有限，只能降低表層軟土的含水率；排水固結法等傳統方法雖然可在短期內降低土體含水率，但因人工預壓投入大量人力物力，且豎向排水體多為石化衍生工業品，留在軟土中對環境及資源也造成一種破壞和浪費。而在灘涂圍墾和疏浚堆場等工程中，經常遇到采用自然晾曬法工期過長，而采用傳統排水固結法工程造價過高的諸多工程，適于該類工程的軟基處理一直未有得到解決。
[0005]綜上所述，為適合不同地區不同工況下的選擇，因此根據目前的實際情況和技術條件，亟需一種無需借助施加外部荷載，工程造價相對經濟，工程周期合理，且可利用自然外力的綠色排水加固施工技術，并使得工期、工程投資、工程質量之間能夠合理平衡。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種無預壓作用下的風干排水體及其施工方法，該無預壓作用下的風干排水體彌補了在大面積淺表層軟土的排水工程中處置方法多樣性的不足，縮短晾曬周期，降低工程造價，且排水體可回收的綠色排水加固施工技術。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明的一種無預壓作用下的風干排水體包括可拔出的豎向排水管、吸水填充物、導水芯、吸水風干散頭，所述豎向排水管管壁上均勻開設若干個進水孔，豎向排水管外壁包裹反濾層，豎向排水管下端設有錐形管頭，豎向排水管內中心設置導水芯，豎向排水管內壁和導水芯之間設置吸水填充物，導水芯頂端可拆卸連接吸水風干散頭，吸水風干散頭外露在豎向排水管外。
[0008]所述反濾層為土工布或土工濾膜。
[0009]所述導水芯頂端設有榫槽，吸水風干散頭下端設有散頭榫頭，吸水風干散頭通過散頭榫頭插入榫槽與導水芯連接。
[0010]所述豎向排水管和錐形管頭采用PVC、PE管塑料材料或不銹鋼材料。
[0011]所述吸水填充物采用吸水纖維，填充密實度為50?80%。
[0012]所述導水芯材料為海綿，導水芯直徑不小于豎向排水管內徑的1/3。
[0013]所述吸水風干散頭呈傘狀，由吸水性濾紙制成。
[0014]所述吸水風干散頭外露在豎向排水管外的長度為20cm-40cm。
[0015]所述的無預壓作用下的風干排水體的施工方法，該方法包括以下步驟:
步驟一，在軟土上鋪設編制布，在編制布上放樣；
步驟二，將待插入風干排水體處的編制布劃破，垂直將風干排水體壓入待處理軟土中；
步驟三，依據吸水風干散頭的吸水能力衰減情況，適時對其進行更換；
步驟四，監測土中含水率及強度變化，待達到要求后，將豎向排水管上拔回收。
[0016]本發明具有以下的特點和有益效果:1、本發明豐富了大面積淺表層軟土地基處理方法，與自然晾曬法相比，工期短，處置效果好；與排水固結法相比，工程造價大幅降低，無環境與資源的破壞與浪費。2、通過排水體的毛細吸水能力、豎向導水能力以及自然風干排水能力，集吸水、導水、排水于一體，綠色節能。3、施工過程中無需投入大量人力物力，投入使用后可依靠自身的吸水排水能力，做到持續排水效果，后期維護需求小。4、排水體豎向排水管在工后上拔，實現重復利用，同時導水材料為紙質材料，無環境破壞。5、由于導水芯頂端可拆卸連接吸水風干散頭，可以根據吸水風干散頭的吸水能力衰減情況，適時對吸水風干散頭進行更換。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0018]圖1、本發明提供的一種無預壓作用下的風干排水體的結構示意圖；
圖2、本發明提供的一種無預壓作用下的風干排水體的的俯視圖；
圖3、本發明提供的一種無預壓作用下的風干排水體的A-A截面圖；
圖4、本發明提供的一種無預壓作用下的風干排水體的吸水風干散頭與導水芯的連接圖；
圖5、本發明提供的一種無預壓作用下的風干排水體的施工過程圖；
圖6、本發明提供的一種無預壓作用下的風干排水體施工完成后的示意圖。
[0019]其中有:1、豎向排水管；10、上拔孔；11、反濾層；12、進水孔；13、錐形管頭；2、吸水填充物；3、導水芯；30、榫槽；4、吸水風干散頭；40、散頭榫頭；5、編制布；6、淺表層軟基；7、上拔銷；8、麻繩；9、風干排水體。
【具體實施方式】
[0020]圖1、圖2、圖3、圖4所示一種無預壓作用下的風干排水體，包括可拔出的豎向排水管1、吸水填充物2、導水芯3、吸水風干散頭4，所述豎向排水管I管壁上均勻開設若干個進水孔12，豎向排水管I外壁包裹反濾層11，豎向排水管I下端設有錐形管頭13，豎向排水管I內中心設置導水芯3，豎向排水管I內壁和導水芯3之間設置吸水填充物2，導水芯3頂端可拆卸連接吸水風干散頭4，吸水風干散頭4外露在豎向排水管I外。
[0021]所述反濾層11為土工布或土工濾膜。
[0022]所述導水芯3頂端設有榫槽30，吸水風干散4下端設有散頭榫頭40，吸水風干散頭4通過散頭榫頭40插入榫槽30與導水芯3連接。
[0023]所述豎向排水管I和錐形管頭13采用PVC、PE管塑料材料或不銹鋼材料。
[0024]所述吸水填充物2采用吸水纖維，填充密實度為50?80%。
[0025]所述導水芯3材料為海綿，導水芯3直徑不小于豎向排水管I內徑的1/3。
[0026]所述吸水風干散頭4呈傘狀，由吸水性濾紙制成，吸水風干散頭4下部插入并固定于豎向排水管I內部的導水芯3。
[0027]所述吸水風干散頭4外露在豎向排水管I外的長度為20cm_40cm。
[0028]所述的無預壓作用下的風干排水體的施工方法，該方法包括以下步驟:
步驟一，在軟土上鋪設編制布5，在編制布5上放樣；
步驟二，將待插入風干排水體9處的編制布5劃破，垂直將風干排水體9壓入待處理軟土中；
步驟三，依據吸水風干散頭4的吸水能力衰減情況，適時對其進行更換；
步驟四，監測土中含水率及強度變化，待達到要求后，將豎向排水管I上拔回收。
[0029]實施例:
(I)豎向排水管I制作。選用外徑20mm、內徑18mm的PVC管材，長度取1.5m。人工采用直徑為3mm的電鉆在其上開進水孔12，開口率不小于5% ;采用直徑為8mm的鉆頭距PVC管頂部3cm處開上拔孔10。
[0030](2)包囊土工布或土工濾膜。將等效孔徑095小于0.075mm的土工濾布包囊豎向排水管I，采用人工縫制或熱軋粘合方式對其進行封閉。
[0031](3)吸水填充物2及導水芯3的填充。導水芯3選用直徑8mm的木漿棉海綿，上部中心位置處剪除深度5cm的部分海綿使其成為導水芯3頂端的榫槽30，其外選用具有強吸水作用的高吸水纖維(SAF，吸水量為其自重100倍)纏繞，壓實度為60%，最后用棉線將吸水填充物2和導水芯3圍繞成直徑為18_的吸水體，并用引線方式填充至豎向排水管I內。
[0032](4)選用接頭為18_的PVC錐形管頭13內插于豎向排水管I下部，并用熱軋膠水固定。
[0033](5)吸水風干散頭4連接。采用長40cm、寬1cm的XSLZ-1吸水濾紙沿寬度方向折疊，每次折疊寬度5mm。下部固定成散頭榫頭40，上部散開后用剪刀裁剪成倒傘狀，將散頭榫頭40插入導水芯頂端的榫槽30中，吸水風干散頭4外露長度35cm。
[0034]待風干排水體9制成若干后，進行淺表層軟基6的排水施工，主要布置如附圖5所示，附圖5中包含了風干排水體9進入軟土前、進入軟土中、更換吸水風干散頭4、拔出軟土時的各狀態。
[0035]如圖1所述豎向排水管I上端開設有兩邊對稱的上拔孔10，如圖5所示，上拔孔10中插入上拔銷7，拔銷7兩端連接麻繩8，采用麻繩8將豎向排水管I上拔回收。
[0036]步驟一、在超軟土鋪設一層編制布5，在編制布5上放樣，設計風干排水體9的入土深度、間距。
[0037]步驟二、將待插入風干排水體9處用剪刀劃破編織布5，開口長度不大于5cm。垂直將風干排水體9壓入待處理軟土中。風干排水體9壓入軟土過程中，豎向排水管I頂部距泥面1cm時停止壓入。
[0038]步驟三、依據吸水風干散頭4的吸水能力衰減情況，適時對其進行更換:將舊的吸水風干散頭4從吸水芯3上取下，用新的吸水風干散頭4的散頭榫頭40對準導水芯頂端的榫槽30插入。
[0039]步驟四、監測土中含水率及強度變化，待達到要求后，將上拔銷7插入上拔孔10中，采用麻繩8將豎向排水管I上拔回收，完成該區域淺表層軟土的無預壓作用下的排水疏干。
[0040]采用無預壓作用下的風干排水體處理大面積淺表層超軟土的布置示意圖，如圖6所示。
[0041]吸水風干散頭4在晾曬風干作用，其含水率快速減低，同時在吸水填充物2的吸水作用下，軟土中的孔隙水吸入豎向排水管I內，同時受毛細吸水作用，被吸入豎向排水管I內的孔隙水通過導水芯3傳遞到吸水風干散頭4，形成吸水-導水-晾曬風干的無預壓作用的排水路徑。
[0042]本申請中沒有詳細說明的技術特征為現有技術。上述實施例僅例示性說明本申請的原理及其功效，而非用于限制本申請。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本申請的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本申請所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本申請的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:包括可拔出的豎向排水管(I)、吸水填充物(2)、導水芯(3)、吸水風干散頭(4)，所述豎向排水管(I)管壁上均勻開設若干個進水孔(12)，豎向排水管(I)外壁包裹反濾層(11)，豎向排水管(I)下端設有錐形管頭(13)，豎向排水管(I)內中心設置導水芯(3)，豎向排水管(I)內壁和導水芯(3)之間設置吸水填充物(2)，導水芯(3)頂端可拆卸連接吸水風干散頭(4)，吸水風干散頭(4)外露在豎向排水管(I)外。
2.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述反濾層(11)為土工布或土工濾膜。
3.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述導水芯(3)頂端設有榫槽(30 )，吸水風干散頭(4 )下端設有散頭榫頭(40 )，吸水風干散頭(4 )通過散頭榫頭(40)插入榫槽(30)與導水芯(3)連接。
4.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述豎向排水管(1)和錐形管頭(13)采用PVC、PE管塑料材料或不銹鋼材料。
5.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述吸水填充物(2)采用吸水纖維，填充密實度為50?80%。
6.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述導水芯(3)材料為海綿，導水芯(3)直徑不小于豎向排水管(I)內徑的1/3。
7.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述吸水風干散頭(4)呈傘狀，由吸水性濾紙制成。
8.按照權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體，其特征在于:所述吸水風干散頭(4)外露在豎向排水管(I)外的長度為20cm-40cm。
9.一種如權利要求1所述的無預壓作用下的風干排水體的施工方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一，在軟土上鋪設編制布(5)，在編制布(5)上放樣； 步驟二，將待插入風干排水體(9)處的編制布(5)劃破，垂直將風干排水體(9)壓入待處理軟土中； 步驟三，依據吸水風干散頭(4)的吸水能力衰減情況，適時對其進行更換； 步驟四，監測土中含水率及強度變化，待達到要求后，將豎向排水管(I)上拔回收。
【文檔編號】E02D3/10GK104389304SQ201410688143
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】陳庚, 陳永輝, 彭中浩, 陳龍, 葉蕾 申請人:河海大學