本發(fā)明涉及一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術：

隨著我國東南沿海經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種形式的跨海通道應運而生。修筑海堤相對于橋梁、隧道來說，具有造價低、提供船舶遮蔽區(qū)以及可以合理利用海堤兩端路塹開挖石方等優(yōu)點。

而沿海地帶由于入海河流的影響，海底多為淤泥質(zhì)軟弱土層，具有含水量大、壓縮性高、強度低、透水性差和土層厚等特點，在堤身自重及建筑物載荷的作用下回發(fā)生長期不均勻沉降，影響建筑物的牢固程度。因此塑料排水板固結(jié)法運用地越來越廣泛。

現(xiàn)有技術中的塑料排水插板施工，由于只通過擠壓土層實現(xiàn)對土層的排水，不僅效率較低，而且不能快速將土層中的水分排出，同時排水不夠徹底。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術所存在的不足而提供一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)及其施工方法的技術方案，通過將真空抽水箱與塑料排水板進行連接，不僅增加了排水通道，加速土體水分的排出效率，而且與現(xiàn)有的塑料排水板相比，將擠壓排水與真空排水結(jié)合，具有更好的排水性能，同時該施工方法能滿足不同土質(zhì)軟基的海堤地基土層固結(jié)施工，與傳統(tǒng)的固結(jié)法相比具有更可靠的塑料排水系統(tǒng)，能快速的將土層中的水分抽出，提高土層的固結(jié)強度。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括真空抽水箱和至少兩個塑料排水板，相鄰兩個塑料排水板之間通過橫向輸水管連接，橫向輸水管上設置有四通閥，塑料排水板的頂面上均設置有橡膠蓋板，橡膠蓋板均通過抽水管連接真空抽水箱，相鄰兩個橡膠蓋板之間通過銜接軟管連接，真空抽水箱的頂面上設置有排水管；通過將真空抽水箱與塑料排水板進行連接，不僅增加了排水通道，加速土體水分的排出效率，而且與現(xiàn)有的塑料排水板相比，將擠壓排水與真空排水結(jié)合，具有更好的排水性能，提高海堤地基土層的固結(jié)速度和固結(jié)質(zhì)量，橫向輸水管可以實現(xiàn)相鄰塑料排水板之間水分的傳輸，使水分含量不同的土層能均勻的排水，提高了整個海堤地基土層的穩(wěn)定性和可靠性，在真空抽水箱的作用下，土層中的水分進入塑料排水板，經(jīng)橡膠蓋板和抽水管從真空抽水箱上的排水管輸出，實現(xiàn)水分的快速排出，當塑料排水板中的水較多時，通過銜接軟管可以將相鄰的塑料排水板中的水進行分配，使各個抽水管的輸水量更為均勻，提高排水的效率。

進一步，塑料排水板的四個外側(cè)面上均勻設置有透水孔，透水孔內(nèi)均設置有透水膜，其中相對的兩個外側(cè)面上均設置有加強板筋，塑料排水板的內(nèi)部設置有輸水腔體，輸水腔體內(nèi)設置有芯體，芯體與輸水腔體相匹配，塑料排水板的四個外側(cè)面上均設置有螺紋孔，螺紋孔與橫向輸水管螺紋連接，塑料排水板的頂端設置有臺階，土層中的水可以通過透水膜經(jīng)透水孔進入塑料排水板內(nèi)，防止沙土堵塞透水孔，提高水分的輸送效率，加強板筋有效提高了塑料排水板的強度，使塑料排水板在下沉的過程中更穩(wěn)定可靠，芯體將輸水腔體分成多個輸送通道，滿足各個通道單獨流通，防止局部堵塞而影響塑料排水板的整體工作效率，螺紋孔的設計便于橫向輸水管的拆卸與安裝，防止漏水。

進一步，塑料排水板的底端設置有三角支架，三角支架減小了塑料排水板在下沉過程中底部與土層的接觸面積，減小下沉的阻力，使塑料排水板能更輕易的到達下沉深度，提高了施工時的靈活性。

進一步，芯體包括基板和導流板，導流板垂直均勻連接在基板的上下兩側(cè)，基板的底面上均勻設置有第一輸水孔，基板的側(cè)面上設置有第二輸水孔，第一輸水孔與第二輸水孔相互垂直連通，基板和導流板可以有效地將輸水腔體進行分隔，位于塑料排水板底部的水通過第一輸水孔進入橡膠蓋板，而相鄰兩個塑料排水板內(nèi)的水通過第二輸水孔經(jīng)第一輸水孔輸送至橡膠蓋板內(nèi)。

進一步，橡膠蓋板內(nèi)設置有真空腔體，真空腔體的底面上設置有限位環(huán)，限位環(huán)與臺階相匹配，真空腔體的左右兩側(cè)對稱設置有進水接口，橡膠蓋板的頂面上設置有出水接口，出水接口與真空腔體相連通，通過限位環(huán)卡扣在臺階上，實現(xiàn)橡膠蓋板與塑料排水板的密封連接，防止因漏氣而影響水分的輸送效率，進而影響海堤地基的固結(jié)速度，相鄰兩個橡膠蓋板之間通過銜接軟管連接進水接口，實現(xiàn)水的相互流通，提高排水效率。

進一步，真空抽水箱內(nèi)設置有抽水泵，抽水泵的側(cè)面上連接有至少三個進水管，進水管上均設置有電磁閥，抽水泵的頂面通過銜接管連接排水管，通過電磁閥的設計，可以在進水管出現(xiàn)泄漏時能及時將管路切斷，從其他正常工作的管路輸送水，提高了塑料排水結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。

如上述的一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于包括如下步驟：

1)測量放樣

a、首先根據(jù)海堤地基的面積和形狀確定塑料排水結(jié)構(gòu)的施工位置，并根據(jù)海堤地基的土質(zhì)含水量選擇相應塑料排水板的尺寸大??；

b、然后根據(jù)圖紙在海堤地基的相應位置劃設施工區(qū)域，并對該施工區(qū)域進行清理，用翻土機對該施工區(qū)域表面50～80cm厚的表層土進行翻曬后用運輸車運出；

c、接著對施工區(qū)域用夯實機進行整平處理，并在整平后的現(xiàn)狀土基頂面鋪設一層大小與施工區(qū)域相匹配的土工布，將土工布的周圍用錨桿與地基進行固定，防止淤泥進入上部的砂礫石層而影響排水效果，同時土工布采用250g/m²聚丙烯編織布，然后在土工布的表面按圖紙的設計要求確定塑料排水板的安裝位置，并在相應區(qū)域撒上白色石灰粉作為標記，同時在標記位置的兩側(cè)打上放樣樁；

2)塑料排水結(jié)構(gòu)安裝

a、首先將吊裝機的吊繩與塑料排水板的中心位置連接固定，塑料排水板上帶有三角支架的一端豎直朝下，并將塑料排水板吊運至施工區(qū)域的標記位置，然后將塑料排水板進行勻速下放，直至塑料排水板的兩個側(cè)邊夾在放樣樁之間，然后在塑料排水板的頂面上覆蓋一塊厚度為30cm的擋板，將插板機的主力軸抵住擋板，利用插板機的液壓下沉裝置，使插板機主力軸與塑料排水板同步下沉，直至塑料排水板與吊繩連接的位置與放樣樁的頂端齊平，解開吊繩，并移出吊裝機；

b、然后用插板機繼續(xù)插打塑料排水板，使塑料排水板的下沉深度達到設計要求的深度，關閉插板機上的液壓裝置，并移出插板機的主力軸，取下?lián)醢?，同時將放樣樁拔出，用粘土進行填充；

c、接著將芯體豎直裝入塑料排水板內(nèi)進行固定，使基板側(cè)面上的第二輸水孔與塑料排水板側(cè)面上的螺紋孔對齊，然后在塑料排水板的頂面上安裝橡膠蓋板，用密封膠將橡膠蓋板與塑料排水板的縫隙處進行密封處理；

d、待一個塑料排水板安裝結(jié)束后，用上述步驟進行下一塑料排水板的施工，直至土工布上的所有塑料排水板施工結(jié)束；

e、再將前后或左右相鄰的兩個塑料排水板之間安裝橫向輸水管，并在橫向輸水管的中心位置安裝四通閥，相鄰兩個四通閥之間通過縱向輸水管連接，使整個塑料排水結(jié)構(gòu)呈空間網(wǎng)狀分布，將左右相鄰的兩個橡膠蓋板之間通過銜接軟管進行連接，并做好密封處理；

f、最后在土工布上方40～50cm的位置安裝水平支架，在水平支架上安裝真空抽水箱，并將每個單獨的塑料排水板上的橡膠蓋板通過抽水管連接真空抽水箱，而橡膠蓋板上另一個出水接口通過抽水管與相鄰的橡膠蓋板上的出水接口進行連接，防止空氣直接從出水接口處進入塑料排水板內(nèi)，再將真空抽水箱的頂端通過排水管連接至外部蓄水裝置上；

3)填筑砂礫石層

待塑料排水結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，在土工布上鋪設砂礫石，鋪設砂礫石分五次進行，從下往上每次鋪設的厚度依次為10cm、10cm、20cm、20cm和20cm，在鋪設第一層時，將橡膠蓋板上的出水接口與抽水管的連接處用粒徑1～3cm的砂礫石鋪設，其余位置選擇粒徑為5～8cm的砂礫石鋪設，直至第一層鋪設完畢，而其余各層均采用第一層的鋪設方法進行鋪設，直至砂礫石層鋪設完畢；

4)塊石墊層鋪設

待砂礫石層鋪設結(jié)束后，先在裸露的真空抽水箱周圍覆蓋袋裝砂，并將排水管豎直定位，然后拋石護底，并做好防護。

本發(fā)明由于采用了上述技術方案，具有以下有益效果：

1、通過將真空抽水箱與塑料排水板進行連接，不僅增加了排水通道，加速土體水分的排出效率，而且與現(xiàn)有的塑料排水板相比，將擠壓排水與真空排水結(jié)合，具有更好的排水性能，提高海堤地基土層的固結(jié)速度和固結(jié)質(zhì)量；

2、橫向輸水管可以實現(xiàn)相鄰塑料排水板之間水分的傳輸，使水分含量不同的土層能均勻的排水，提高了整個海堤地基土層的穩(wěn)定性和可靠性；

3、在真空抽水箱的作用下，土層中的水分進入塑料排水板，經(jīng)橡膠蓋板和抽水管從真空抽水箱上的排水管輸出，實現(xiàn)水分的快速排出，當塑料排水板中的水較多時，通過銜接軟管可以將相鄰的塑料排水板中的水進行分配，使各個抽水管的輸水量更為均勻，提高排水的效率；

4、三角支架減小了塑料排水板在下沉過程中底部與土層的接觸面積，減小下沉的阻力，使塑料排水板能更輕易的到達下沉深度，提高了施工時的靈活性；

5、加強板筋有效提高了塑料排水板的強度，使塑料排水板在下沉的過程中更穩(wěn)定可靠，芯體將輸水腔體分成多個輸送通道，滿足各個通道單獨流通，防止局部堵塞而影響塑料排水板的整體工作效率；

6、本發(fā)明的施工方法步驟簡單，能滿足不同土質(zhì)軟基的海堤地基土層固結(jié)施工，與傳統(tǒng)的固結(jié)法相比具有更可靠的塑料排水系統(tǒng)，能快速的將土層中的水分抽出，提高土層的固結(jié)強度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

圖1為本發(fā)明一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)及其施工方法中塑料排水結(jié)構(gòu)的效果圖；

圖2為本發(fā)明中塑料排水板的連接示意圖；

圖3為本發(fā)明中芯體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2中Ⅰ處的局部放大圖；

圖5為本發(fā)明中橡膠蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中真空抽水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-塑料排水板；2-真空抽水箱；3-橡膠蓋板；4-抽水管；5-排水管；6-銜接軟管；7-橫向輸水管；8-四通閥；9-輸水腔體；10-加強板筋；11-螺紋孔；12-透水孔；13-三角支架；14-芯體；15-基板；16-導流板；17-第一輸水孔；18-第二輸水孔；19-臺階；20-真空腔體；21-出水接口；22-限位環(huán)；23-進水接口；24-抽水泵；25-進水管；26-電磁閥；27-銜接管。

具體實施方式

如圖1至圖6所示，為本發(fā)明一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)，包括真空抽水箱2和至少兩個塑料排水板1，相鄰兩個塑料排水板1之間通過橫向輸水管7連接，橫向輸水管7上設置有四通閥8，塑料排水板1的四個外側(cè)面上均勻設置有透水孔12，透水孔12內(nèi)均設置有透水膜，其中相對的兩個外側(cè)面上均設置有加強板筋10，塑料排水板1的內(nèi)部設置有輸水腔體9，輸水腔體9內(nèi)設置有芯體14，芯體14與輸水腔體9相匹配，芯體14包括基板15和導流板16，導流板16垂直均勻連接在基板15的上下兩側(cè)，基板15的底面上均勻設置有第一輸水孔17，基板15的側(cè)面上設置有第二輸水孔18，第一輸水孔17與第二輸水孔18相互垂直連通，基板15和導流板16可以有效地將輸水腔體9進行分隔，位于塑料排水板1底部的水通過第一輸水孔17進入橡膠蓋板3，而相鄰兩個塑料排水板1內(nèi)的水通過第二輸水孔18經(jīng)第一輸水孔17輸送至橡膠蓋板3內(nèi)，塑料排水板1的四個外側(cè)面上均設置有螺紋孔11，螺紋孔11與橫向輸水管7螺紋連接，塑料排水板1的頂端設置有臺階19，土層中的水可以通過透水膜經(jīng)透水孔12進入塑料排水板1內(nèi)，防止沙土堵塞透水孔12，提高水分的輸送效率，加強板筋10有效提高了塑料排水板1的強度，使塑料排水板1在下沉的過程中更穩(wěn)定可靠，芯體14將輸水腔體9分成多個輸送通道，滿足各個通道單獨流通，防止局部堵塞而影響塑料排水板1的整體工作效率，螺紋孔11的設計便于橫向輸水管7的拆卸與安裝，防止漏水，塑料排水板1的底端設置有三角支架13，三角支架13減小了塑料排水板1在下沉過程中底部與土層的接觸面積，減小下沉的阻力，使塑料排水板1能更輕易的到達下沉深度，提高了施工時的靈活性。

塑料排水板1的頂面上均設置有橡膠蓋板3，橡膠蓋板3均通過抽水管4連接真空抽水箱2，橡膠蓋板3內(nèi)設置有真空腔體20，真空腔體20的底面上設置有限位環(huán)22，限位環(huán)22與臺階19相匹配，真空腔體20的左右兩側(cè)對稱設置有進水接口23，橡膠蓋板3的頂面上設置有出水接口21，出水接口21與真空腔體20相連通，通過限位環(huán)22卡扣在臺階19上，實現(xiàn)橡膠蓋板3與塑料排水板1的密封連接，防止因漏氣而影響水分的輸送效率，進而影響海堤地基的固結(jié)速度，相鄰兩個橡膠蓋板3之間通過銜接軟管6連接進水接口23，實現(xiàn)水的相互流通，提高排水效率。

相鄰兩個橡膠蓋板3之間通過銜接軟管6連接，真空抽水箱2的頂面上設置有排水管5，真空抽水箱2內(nèi)設置有抽水泵24，抽水泵24的側(cè)面上連接有至少三個進水管25，進水管25上均設置有電磁閥26，抽水泵24的頂面通過銜接管27連接排水管5，通過電磁閥26的設計，可以在進水管25出現(xiàn)泄漏時能及時將管路切斷，從其他正常工作的管路輸送水，提高了塑料排水結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性；通過將真空抽水箱2與塑料排水板1進行連接，不僅增加了排水通道，加速土體水分的排出效率，而且與現(xiàn)有的塑料排水板1相比，將擠壓排水與真空排水結(jié)合，具有更好的排水性能，提高海堤地基土層的固結(jié)速度和固結(jié)質(zhì)量，橫向輸水管7可以實現(xiàn)相鄰塑料排水板1之間水分的傳輸，使水分含量不同的土層能均勻的排水，提高了整個海堤地基土層的穩(wěn)定性和可靠性，在真空抽水箱2的作用下，土層中的水分進入塑料排水板1，經(jīng)橡膠蓋板3和抽水管4從真空抽水箱2上的排水管5輸出，實現(xiàn)水分的快速排出，當塑料排水板1中的水較多時，通過銜接軟管6可以將相鄰的塑料排水板1中的水進行分配，使各個抽水管4的輸水量更為均勻，提高排水的效率。

如上述的一種海堤地基土層用塑料排水結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟：

1)測量放樣

a、首先根據(jù)海堤地基的面積和形狀確定塑料排水結(jié)構(gòu)的施工位置，并根據(jù)海堤地基的土質(zhì)含水量選擇相應塑料排水板1的尺寸大??；

b、然后根據(jù)圖紙在海堤地基的相應位置劃設施工區(qū)域，并對該施工區(qū)域進行清理，用翻土機對該施工區(qū)域表面50～80cm厚的表層土進行翻曬后用運輸車運出；

c、接著對施工區(qū)域用夯實機進行整平處理，并在整平后的現(xiàn)狀土基頂面鋪設一層大小與施工區(qū)域相匹配的土工布，將土工布的周圍用錨桿與地基進行固定，防止淤泥進入上部的砂礫石層而影響排水效果，同時土工布采用250g/m²聚丙烯編織布，然后在土工布的表面按圖紙的設計要求確定塑料排水板1的安裝位置，并在相應區(qū)域撒上白色石灰粉作為標記，同時在標記位置的兩側(cè)打上放樣樁；

2)塑料排水結(jié)構(gòu)安裝

a、首先將吊裝機的吊繩與塑料排水板1(塑料排水板的技術標準如表1所示)的中心位置連接固定，塑料排水板1上帶有三角支架13的一端豎直朝下，并將塑料排水板1吊運至施工區(qū)域的標記位置，然后將塑料排水板1進行勻速下放，直至塑料排水板1的兩個側(cè)邊夾在放樣樁之間，然后在塑料排水板1的頂面上覆蓋一塊厚度為30cm的擋板，將插板機的主力軸抵住擋板，利用插板機的液壓下沉裝置，使插板機主力軸與塑料排水板1同步下沉，直至塑料排水板1與吊繩連接的位置與放樣樁的頂端齊平，解開吊繩，并移出吊裝機；

b、然后用插板機繼續(xù)插打塑料排水板1，使塑料排水板1的下沉深度達到設計要求的深度，關閉插板機上的液壓裝置，并移出插板機的主力軸，取下?lián)醢?，同時將放樣樁拔出，用粘土進行填充；

c、接著將芯體14豎直裝入塑料排水板1內(nèi)進行固定，使基板15側(cè)面上的第二輸水孔18與塑料排水板1側(cè)面上的螺紋孔11對齊，然后在塑料排水板1的頂面上安裝橡膠蓋板3，用密封膠將橡膠蓋板3與塑料排水板1的縫隙處進行密封處理；

d、待一個塑料排水板1安裝結(jié)束后，用上述步驟進行下一塑料排水板1的施工，直至土工布上的所有塑料排水板1施工結(jié)束；

e、再將前后或左右相鄰的兩個塑料排水板1之間安裝橫向輸水管7，并在橫向輸水管7的中心位置安裝四通閥8，相鄰兩個四通閥8之間通過縱向輸水管連接，使整個塑料排水結(jié)構(gòu)呈空間網(wǎng)狀分布，將左右相鄰的兩個橡膠蓋板3之間通過銜接軟管6進行連接，并做好密封處理；

f、最后在土工布上方40～50cm的位置安裝水平支架，在水平支架上安裝真空抽水箱2，并將每個單獨的塑料排水板1上的橡膠蓋板3通過抽水管4連接真空抽水箱2，而橡膠蓋板3上另一個出水接口21通過抽水管4與相鄰的橡膠蓋板3上的出水接口21進行連接，防止空氣直接從出水接口21處進入塑料排水板1內(nèi)，再將真空抽水箱2的頂端通過排水管5連接至外部蓄水裝置上；

表1塑料排水板的技術標準

3)填筑砂礫石層

待塑料排水結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，在土工布上鋪設砂礫石，鋪設砂礫石分五次進行，從下往上每次鋪設的厚度依次為10cm、10cm、20cm、20cm和20cm，在鋪設第一層時，將橡膠蓋板3上的出水接口21與抽水管4的連接處用粒徑1～3cm的砂礫石鋪設，其余位置選擇粒徑為5～8cm的砂礫石鋪設，直至第一層鋪設完畢，而其余各層均采用第一層的鋪設方法進行鋪設，直至砂礫石層鋪設完畢；

4)塊石墊層鋪設

待砂礫石層鋪設結(jié)束后，先在裸露的真空抽水箱2周圍覆蓋袋裝砂，并將排水管5豎直定位，然后拋石護底，并做好防護，加固前后土性指標變化如表2所示。

表2加固前后土性指標變化

以上僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術特征并不局限于此。任何以本發(fā)明為基礎，為實現(xiàn)基本相同的技術效果，所作出地簡單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本發(fā)明的保護范圍之中。