本發明涉及地基加固處理技術領域，特別涉及一種水載預壓軟基加固的施工裝置及施工方法。

背景技術：

在建、構筑物的建造，經常會碰到淤泥質土等軟弱土體構成的地基，需要采取一定措施對其進行加固以提高承載能力，以降低工后沉降。

目前，常見的軟基加固方法是堆載預壓法，堆載預壓法是指在軟土地基上施加荷載后， 孔隙水被緩慢排出,孔隙體積隨之逐漸減少，地基發生固結變形。

堆載預壓法中常用的是水載預壓法，水載預壓法就是在軟基上設置蓄水設施進行蓄水，利用水體的重量進行預壓。現有技術中的水載預壓主要方式有水袋式水載預壓、水箱式水載預壓及水池式水載預壓等。

水袋式水載預壓是采用高強度橡膠袋蓄水的方法來進行預壓，將橡膠袋擺放于地基上，向橡膠袋內充水后封口，水袋可以多層設置，預壓完畢后排放水，并可回收水袋。水袋式水載預壓的優點是水袋可以回收和多次應用；缺點是一次性投入大，容易被破壞。

水箱式水載預壓采用水箱蓄水的方式進行預壓，在地基上采用鋼模板組裝成類似集裝箱的開口水箱，在箱內鋪設一層PVC密封膜，充水后安裝箱蓋，水箱可以多層設置，預壓完畢后將水抽出排放。水箱式水載預壓的優點是水箱可以回收和多次應用，水載高度大，安全性較好；缺點是一次性投入大，由于水箱為剛性，對地基不均勻變形適應性較差。

水池式水載預壓是通過在地基上修筑水池蓄水的方法來進行預壓，在地基四周修筑圍堰，在圍堰頂部及圍堰內鋪設一層密封膜，圍堰內充水時，充水高度低于圍堰頂20cm左右，為了減少潰堰造成的危險及損失，水池沿地基縱向的長度不宜過長，以50-100m為宜。水池式水載預壓的優點是施工速率快、造價低、卸載快、對不均勻沉降適應性好；缺點是安全穩定性差、水載高度較小。

綜述，現有的水載預壓法雖然具有施工方便，不受原材料的影響，工程造價低，利于環保等優點，但仍存在不足及應用上的局限性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低廉、施工周期快、安全穩定的水載預壓軟基加固的施工裝置及施工方法。

為解決上述技術問題所采用的技術方案：一種水載預壓軟基加固的施工裝置，包括豎立設置在軟土地基上的圓環板件，在所述圓環板件內鋪設密封膜使得圓環板件內部空間形成蓄水容腔。

進一步地，所述圓環板件由多個首尾依次相接的單板連接構成，所述單板邊緣側端設有使相鄰單板連接形成一體的連接結構。

進一步地，所述連接結構包括分別設置在相鄰兩單板邊緣側端上的多個扣環和連接銷軸，相鄰兩所述單板上的多個扣環錯位設置，所述連接軸穿過兩單板上的各扣環使得相鄰兩單板連接形成一體。或者，所述連接結構包括分別設置在相鄰兩單板邊緣側端上的T形槽口和工字形連接件，所述工字形連接件兩端端部分別嵌入至相鄰兩單板的T形槽口使得相鄰兩單板連接形成一體。或者，所述連接結構包括分別設置在相鄰兩單板邊緣側端上的連接端板和螺栓連接件，所述連接端板與單板相垂直，兩所述連接端板通過螺栓連接件連接使得相鄰兩單板連接形成一體。或者，所述連接結構包括分別設置在相鄰兩單板邊緣側端上的連接端頭和螺栓連接件，所述連接端頭沿垂直于單板的方向凸出形成扣頭，兩所述連接端頭的扣頭相互扣合并通過螺栓連接件連接使得相鄰兩單板連接形成一體。或者，所述連接結構包括分別設置在相鄰兩單板邊緣側端上的折彎壓邊和螺栓連接件，兩所述折彎壓邊疊合并通過螺栓連接件連接使得相鄰兩單板連接形成一體。

進一步地，所述單板的長度2~4m。

進一步地，所述圓環板件由上下層疊連接的多個圓環板構成。

一種水載預壓軟基加固的施工方法，包括以下步驟：

S1、對待處理的軟土地基進行區域劃分形成多個區域；

S2、在單個區域的軟土地基上豎立設置圓環板件；

S3、在所述圓環板件內鋪設密封膜使得圓環板件內部空間形成蓄水容腔；

S4、向圓環板件內的蓄水容腔注水，利用水體的重量對下方軟土地基進行水載預壓；

S5、達到預定的預壓期限，抽取蓄水容腔內的水并拆卸、轉移圓環板件至下一個區域；

S6、重復上述步驟S2~S5以對待處理的軟土地基進行加固處理。

有益效果：此水載預壓軟基加固的施工裝置及施工方法，通過向圓環板件內的蓄水容腔注水，借助水體重量對下方軟土地基進行水載預壓，以達到軟土地基固結變形的作用。在水體自由流動的特性下，水體對圓環板件會產生徑向作用力，由于圓環板件是中心對稱的圓形，方向相反的各徑向作用力會彼此抵消，因此，只需要控制圓環板件的強度即可約束水體自由流動，從而借助水體重量對下方軟土地基進行預壓。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明；

圖1為本發明施工裝置實施例的側視圖；

圖2為本發明施工裝置實施例的俯視圖；

圖3為本發明施工裝置實施例中連接結構第一實施例的結構示意圖；

圖4為本發明施工裝置實施例中連接結構第二實施例的結構示意圖；

圖5為本發明施工裝置實施例中連接結構第三實施例的結構示意圖；

圖6為本發明施工裝置實施例中連接結構第四實施例的結構示意圖；

圖7為本發明施工裝置實施例中連接結構第五實施例的結構示意圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2，本發明一種水載預壓軟基加固的施工裝置，包括豎立設置在軟土地基上的圓環板件10和鋪設于圓環板件10內的密封膜20，通過設置密封膜20使得圓環板件10內部空間形成蓄水容腔。

其中，圓環板件10的尺寸設計根據實際待處理軟土地基的情況確定，為了提高施工效率及達到預定的水載預壓效果，圓環板件10的直徑尺寸應在100m以上，高度應該在1m以上。鋪設在圓環板件10內的密封膜20只要能在圓環板件10內部空間內形成不透水的蓄水容腔即可，當該蓄水容腔注入一定量的水后，借助水體重量對下方軟土地基進行水載預壓，便可達到軟土地基固結變形的作用。

圓環板件10可以是一整塊的圓環狀薄板，當然，優選地，圓環板件10由多個首尾依次相接的單板11連接構成，可以方便儲存運輸及現場安裝，各單板11左右兩側均設有連接結構，通過該連接結構使得相鄰單板11組裝在一起，該連接結構可以采用多種結構形式，只要能達到快速組裝各單板11以形成的圓環板件10即可。

本發明提供了相鄰單板11之間連接結構的五種結構形式，但不僅限于該五種結構形式。圖3示出本發明中連接結構的第一實施例，連接結構包括分別設置在相鄰兩單板11邊緣側端上的多個扣環31和連接銷軸32，各扣環31中部具有對應的貫穿孔道，相鄰兩單板11上的多個扣環31錯位設置，相鄰兩單板11組合在一起時，通過連接軸依次穿過各扣環31的貫穿孔道，從而相鄰兩單板11連接形成一體，進而逐個組裝形成圓環板件10。

圖4示出本發明中連接結構的第二實施例，連接結構包括分別設置在相鄰兩單板11邊緣側端上的T形槽口41和工字形連接件42，相鄰兩單板11上的T形槽口41左右對稱，工字形連接件42兩端端部也呈T形，尺寸大小略小于T形槽口41，通過工字形連接件42兩端端部分別嵌入至相鄰兩單板的T形槽口41內，從而使得相鄰兩單板11連接形成一體，進而逐個組裝形成圓環板件10。

圖5示出本發明中連接結構的第三實施例，連接結構包括分別設置在相鄰兩單板11邊緣側端上的連接端板51和螺栓連接件52，連接端板51與單板11相垂直，在連接端板51上左右兩側對稱設有螺栓孔，相鄰兩單板11組合在一起時，兩連接端板51貼合，通過螺栓連接件52與兩連接端板51上的螺栓孔配合，從而使得相鄰兩單板11連接形成一體，進而逐個組裝形成圓環板件10。

圖6示出本發明中連接結構的第四實施例，連接結構包括分別設置在相鄰兩單板邊緣側端上的連接端頭61和螺栓連接件62，連接端頭61沿垂直于單板11的方向凸出形成扣頭，相鄰兩單板11組合在一起時，兩連接端頭61上的扣頭相互扣合，通過螺栓連接件62穿過螺栓孔使得兩連接端頭61連接形成一體，從而使得相鄰兩單板11連接形成一體，進而逐個組裝形成圓環板件10。

圖7示出本發明中連接結構的第五實施例，連接結構包括分別設置在相鄰兩單板11邊緣側端上的折彎壓邊71和螺栓連接件72，相鄰兩單板11組合在一起時，兩折彎壓邊71對齊疊合，通過螺栓連接件72穿過折彎壓邊71上的螺栓孔使得兩折彎壓邊71連接形成一體，從而使得相鄰兩單板11連接形成一體，進而逐個組裝形成圓環板件10。

圓環板件10中的各個單板11可以是具有一定弧度矩形薄板，各矩形薄板首尾連接后便形成正圓形的圓環板件10，內部空間為圓柱體狀。當然，各個單板11還可以直接采用平直的矩形薄板，各平直的矩形薄板首尾連接后便形成呈正多邊形狀的圓環板件10，由于圓環板件10直徑通常達到100m以上，而各單板11的長度通常為3m左右，因此，該呈正多邊形狀的圓環板件10接近為正圓形狀的圓環板件10。

為了提高水載預壓荷載，圓環板件10可以由上下層疊連接的多個圓環板構成，即圓環板件10的高度可以根據實際軟土地基的情況進行調整變化。

通過上述施工裝置進行水載預壓軟基加固的施工方法，包括以下步驟：

S1、對待處理的軟土地基進行區域劃分形成多個區域；

S2、在單個區域的軟土地基上豎立設置圓環板件；

S3、在所述圓環板件內鋪設密封膜使得圓環板件內部空間形成蓄水容腔；

S4、向圓環板件內的蓄水容腔注水，利用水體的重量對下方軟土地基進行水載預壓；

S5、達到預定的預壓期限，抽取蓄水容腔內的水并拆卸、轉移圓環板件至下一個區域；

S6、重復上述步驟S2~S5以對待處理的軟土地基進行加固處理。

雖然上述施工方法也是通過在軟土地基上設置蓄水設施進行蓄水，利用水體的重量進行預壓。但是，與現有技術中的水載預壓法的作用機理完全不同。

本發明施工方法中，當圓環板件10內的蓄水容腔蓄滿水后，在水體自由流動的特性下，水體對圓環板件10會產生如圖2箭頭所示的徑向作用力，由于圓環板件是中心對稱的圓形，方向相反的各徑向作用力會彼此抵消，僅僅需要保證圓環板件10的強度這個環節即可約束水體自由流動，從而借助水體重量對下方軟土地基進行預壓。然而，現有水載預壓法中的水池式水載預壓（圍堰式水載預壓）則是完全不同的受力作用機理，圍堰式水載預壓需要搭建圍堰，通過圍堰底面與地面之間的摩擦力來保證圍堰的抗傾覆能力，以限制水體自由流動，當蓄水體量大時，因摩擦力不足容易引起潰堰，從而現有的圍堰式水載預壓中，整個圍堰面積及高度會受到極大限制，蓄水形成的水體荷載也受到極大限制，難以達到理想的預壓效果。

本發明將限制水體自由流動的圓環板件10設計呈圓形，通過圓形的中心對稱，使得水體產生的巨大徑向作用力能相互抵消，僅具有如圖1箭頭所示豎直向下的作用力，有效克服現有技術中蓄水體量小的問題。

另外，本發明圓環板件10即使是由多個首尾依次相接的單板11構成也不影響上述技術效果的實現，尤其是，各個單板11為平直的矩形薄板，各平直的矩形薄板首尾連接后便形成呈正多邊形狀的圓環板件，當向該呈正多邊形狀的圓環板件內的蓄水容腔注水時，在水體自由流動的特性下，各平直的矩形薄板會被擠壓形成具有一定弧度，從而使得圓環板件10由正多邊形狀自動變成正圓形狀，從而實現上述技術效果。

上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明不限于上述實施方式，在所述技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。