本發明涉及地基處理技術，尤其涉及一種真空預壓法地基處理排水結構，適用于淤泥、淤泥質土、沖填土等飽和黏性土地基的加固處理。

背景技術：

在沿海和內陸地區廣泛分布著海相沉積、湖相沉積和河相沉積的軟弱黏土層，在這種土層上建造構造物，將會遇到地基承載力和穩定性差、沉降量大和不均勻沉降以及沉降過程延續時間長等一系列工程問題。因此，此類地基通常需要采用排水固結法來進行加固處理，而真空預壓法就屬于排水固結法的一種。近年來作為處理軟土地基的有效方法之一，真空預壓法地基處理得到了廣泛的應用。

傳統的真空預壓法主要由排水系統、加壓系統和密封系統三部分共同組成，其工作原理是：在需要處理的軟土地基中打設一定間距的袋裝砂井或塑料排水板，然后在地面鋪設砂墊層，再將不透氣的密封膜鋪設在砂墊層上，借助埋設于砂墊層中的濾管，通過射流泵進行抽氣抽水，使土體得以排水固結，達到加固的目的。但是，傳統的真空預壓法存在以下幾方面的問題：1、采用中粗砂作為排水墊層成本較高，且影響真空度的傳遞；2、現有的垂直排水通道，例如袋裝砂井或塑料排水板，它們的過水斷面和通水量并不大，制約了排水功效；3、現有的垂直排水通道，由于其剛度較小，需要專門的打設機械，施工工藝復雜，在某些淤泥質軟土地區由于地基承載力低，甚至不能入場作業；4、塑料排水板在打設過程中淤堵現象嚴重，抽真空結束后一般留在原土層中，既不回收利用也不能提高地基承載力，造成資源浪費和環境污染。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有真空預壓法地基處理技術的不足，提供一種更有效的真空預壓法地基處理排水結構。該排水結構具有工程造價低，施工工藝簡單，便于工廠化施工，排水固結效果好的優點。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種真空預壓法地基處理排水結構，包括水平排水系統、垂直排水系統和密封系統，其特征在于：所述水平排水系統包括抽真空主管、抽真空濾管和排水墊層，所述抽真空主管和抽真空濾管通過管道連接件直接連通，所述排水墊層設置在需要處理的軟弱黏土層表面，包括作業層和無砂墊層，所述抽真空主管和抽真空濾管水平埋設于無砂墊層中；所述垂直排水系統包括若干豎向插設于軟弱黏土體中的土工布花管，所述抽真空濾管與土工布花管在無砂墊層中通過管道連接件直接連接；所述土工布花管包括花管和包裹在花管外的土工布，所述花管為在外周上按照孔徑3～5mm、孔距10～50mm交錯分布鉆取孔洞的管道，管道底部設有圓錐形密封帽；所述的密封系統為兩層密封薄膜，密封薄膜鋪設在無砂墊層上方；所述抽真空主管通過法蘭盤和管道連接件與抽真空裝置連接，抽真空濾管的管壁上鉆有間距均勻的孔洞且管體外部包裹反濾材料。

進一步的，所述抽真空主管和抽真空濾管管材采用鋼管、鐵管、PVC管、素混凝土管、無砂混凝土管、塑料螺紋軟管、鋼絲透水軟管和地下盲溝材中的一種或一種以上，抽真空濾管呈水平羽毛狀分布在抽真空主管兩側。

進一步的，所述排水墊層厚度為300～500mm，所述作業層的材料為150g/m²輕質紡織布、250 g/m²加筋土工布、荊笆、雙向土工格柵或三維土工排水網中的一種或一種以上；所述無砂墊層采用碎石、卵石中的一種或一種以上作為粗骨料與粉土、素土、礦渣、粉煤灰中的一種或一種以上作為細骨料按照1:5～1:10的體積比混合而成。

進一步的，所述花管管材采用鋼管、鐵管、PVC管、素混凝土管、無砂混凝土管中的一種或一種以上，所述密封薄膜采用聚乙烯或聚氟乙烯中的一種或一種以上；所述抽真空裝置采用大功率真空泵、射流泵和深井潛水泵的一種或一種以上。

本發明所述的真空預壓法地基處理排水結構，結合軟土地區的工程特點，垂直排水系統采用土工布花管結構，抽真空濾管與土工布花管直接連接，降低了對中粗砂源的要求；土工布花管具有斷面大、剛度大、通水斷面積大等優點，減小了傳遞真空度的阻力，不需要專門的打設機械，施工工藝簡單，便于工廠化施工，可有效防淤堵，隨土體沉降時不易被土壓力壓彎，抽真空結束后可回收利用或留在加固土層中形成復合地基，提高地基承載力。本發明的排水墊層的原材料來源廣泛，與傳統真空預壓法相比，具有不受中粗砂源制約，降低工程造價的優點。

附圖說明

圖1為本發明所述一種真空預壓法地基處理排水結構的剖面結構示意圖。

圖2為本發明所述一種真空預壓法地基處理排水結構的抽真空主管、抽真空濾管布置形式平面圖。

圖中對應的部件名稱為： 1抽真空主管；2抽真空濾管；3作業層；4無砂墊層；5土工布花管；6土工布；7管道連接件；8密封帽； 9密封薄膜；10法蘭盤；11抽真空裝置；12軟弱黏土層。

具體實施方式

請參閱圖1和圖2所示，本發明提供一種真空預壓法地基處理排水結構，該結構包括有水平排水系統、垂直排水系統和密封系統。所述水平排水系統包括抽真空主管1、抽真空濾管2和排水墊層，所述抽真空主管1和抽真空濾管2通過管道連接件7直接連通，所述排水墊層設置在需要處理的軟弱黏土層12表面，包括作業層3和無砂墊層4，所述抽真空主管1和抽真空濾管2水平埋設于無砂墊層4中；所述垂直排水系統包括若干豎向插設于軟弱黏土體中的土工布花管，所述抽真空濾管與土工布花管在無砂墊層中通過管道連接件7直接連接；所述土工布花管包括花管5和包裹在花管外的土工布6，所述花管5為在外周上按照孔徑3～5mm、孔距10～50mm交錯分布鉆取孔洞的管道，為防止淤堵現象發生，管道底部設有圓錐形密封帽8；所述的密封系統為兩層密封薄膜9，密封薄膜9鋪設在無砂墊層4上方；所述抽真空主管1通過法蘭盤10和管道連接件與抽真空裝置11連接，利用抽真空裝置11對地基進行真空預壓，抽真空濾管的管壁上鉆有間距均勻的孔洞且管體外部包裹反濾材料。

排水墊層4厚度為300～500mm。所述抽真空濾管2與花管5在無砂墊層4中通過管道連接件7直接連接，所述土工布6包裹在花管的外周上。

在具體實施時，垂直排水系統主要采用的是土工布花管，對花管的內徑、單位長度質量、耐壓值、抗拉強度、打設深度等主要性能指標應該根據不同的土層條件和設計要求確定?；ü?不僅具有改變軟弱黏土地基原有排水條件、改變自由水的滲出途徑和加速土層固結的功能外，由于其具有斷面大、剛度大和通水斷面積大等優點，與傳統真空預壓法相比還可以有效減少傳遞真空度的阻力、隨土體沉降時不易被土壓力壓彎?；ü艿墓懿暮椭睆揭话闩c抽真空主管、抽真空濾管相同，主要便于管理和施工現場的連接。花管的開孔面積率應該保證管道在開孔后的整體強度和剛度。土工布6包裹在花管的外周上。采用人工方式或機械方式插設土工布花管，為防止淤堵現象發生，管道底部用圓錐形密封帽8封堵。

在軟弱黏土層12表面鋪設作業層3，其作用是為后續工序提供施工作業面、分散上部的施工載荷，并將水平排水系統與其下浮泥隔開。無砂墊層4是在施工前先將粗骨料和細骨料按以上所述比例進行混合，然后運輸至施工現場，并鋪設在作業層3上。同時，在無砂墊層4上人工開槽埋設抽真空主管1和抽真空濾管2，其作用是傳遞真空壓力和將土體中的水，通過這兩種管道輸送到密封薄膜外抽真空裝置11的水箱內。在連接時，首先將抽真空濾管2與土工布花管在無砂墊層4中通過管道連接件7直接連接，然后再將抽真空主管1和抽真空濾管2通過管道連接件7連接，管道連接件7上也可以包裹土工布。作業層3和無砂墊層4共同組成排水墊層，在排水墊層上鋪設兩層密封薄膜9后，將抽真空主管1通過法蘭盤10與抽真空裝置11連接，即可對軟弱黏土層地基進行真空預壓。抽真空濾管在管壁上按每50～60mm間距鉆取一圈直徑6～10mm的孔洞。抽真空濾管應埋入無砂墊層中間位置，上下厚度要均勻，并至少應距無砂墊層表面下150mm，接頭部分禁止外露。抽真空濾管2呈水平羽毛狀分布在抽真空主管1兩側。土工布花管頭不是直接埋入無砂墊層4中，而是與水平埋設于無砂墊層4中的抽真空濾管2通過管道連接件7直接連接，土體中的水通過土工布花管直接進入抽真空濾管2中，減少了排水距離；真空度通過抽真空濾管2直接進入土工布花管，縮短了真空度傳遞的路徑，從而提高了真空度的傳遞效率。

密封薄膜在真空預壓法加固軟土地基中起到關鍵作用，本發明的密封系統采用兩層密封薄膜進行密封。鋪膜前，應該在加固區四周挖一定深度用于埋設密封薄膜的溝槽；鋪膜時，先鋪設第一層密封薄膜，并及時粘補膜面破損部位，鋪設第二層密封薄膜后，將兩層密封薄膜埋入四周密封溝內。鋪膜后，將密封薄膜下抽真空主管的出口部位通過法蘭盤10與密封薄膜外的抽真空裝置11進行連接，這樣就使密封薄膜形成密封系統。

本發明的原理為：抽真空裝置在抽真空主管中產生真空度，抽真空主管中的真空度通過管道連接件傳遞到抽真空濾管中。抽真空濾管將大部分真空度通過與之直接連接的土工布花管向下逐漸延伸，同時真空度又由土工布花管向其四周的土體傳遞與擴展，引起土中孔隙水壓力降低，形成土體孔隙中水和氣產生滲流的水力梯度，促使孔隙水和氣向土工布花管匯流。孔隙水和氣由土工布花管進入濾管，并由抽真空濾管匯流向抽真空主管，最后通過抽真空裝置排除。抽真空主管與抽真空濾管直接連接、抽真空濾管與土工布花管直接連接，縮短了真空度傳遞路徑，并無需再將中粗砂作為排水墊層，降低了對中粗砂資源的需求。抽真空主管與抽真空濾管在無砂墊層中按照水平羽毛狀分布，其因連接產生的真空度局部損失最小。土工布花管具有斷面大、剛度大、通水斷面積大等優點，減小了傳遞真空度的阻力，隨土體沉降時不易被土壓力壓彎，不需要專門的打設機械，施工工藝簡單，便于工廠化施工；與塑料排水板相比可有效防淤堵，抽真空結束后可回收利用或留在加固土層中形成復合地基，提高地基承載力。

本發明一種真空預壓法地基處理排水結構詳細的施工步驟如下：

1、 對施工區域進行場地平整，準備施工作業；

2、 采用人工或機械方式插設土工布花管作為垂直排水通道，在軟弱黏土層12表面鋪設作業層3；

3、在作業層3上鋪設一半厚度的無砂墊層4，在無砂墊層4上人工開槽按照水平羽毛狀分布埋設抽真空主管1和抽真空濾管2，連接抽真空濾管2和土工布花管，連接抽真空濾管2和抽真空主管1；

4、鋪設另一半厚度的無砂墊層4，在施工區域外圍挖密封溝和安裝抽真空裝置11；

5、鋪設密封薄膜，回填密封溝，將密封薄膜下抽真空主管的出口部位通過法蘭盤10與膜外的抽真空裝置11進行連接；

6、試抽真空，檢查膜上漏氣情況；

7、正式抽真空，開始施工監測；

8、達到設計要求，抽真空結束，進行加固后效果檢測。

以上所述，僅是本發明的最佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權利要求書保護的范圍。