一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固裝置及其設(shè)置方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固裝置及其設(shè)置方法，包括鋼管支架，水囊，保護(hù)層，墊板，側(cè)面護(hù)板，掛鉤，水囊通過(guò)其上的掛孔和鋼管支架上與之配合的掛鉤掛在鋼管支架內(nèi)部，水囊上部設(shè)置進(jìn)水孔和排氣孔，下部設(shè)置出水孔，水囊注滿水后的體積大于鋼管支架的體積，水囊外部包裹保護(hù)層，設(shè)置在鋼管支架內(nèi)部，緊貼鋼管支架，水囊注滿水之后水位高度與側(cè)面護(hù)板高度的差值小于3m。本裝置整體穩(wěn)定性較高，不僅能夠減少土、砂石等天然材料的消耗，降低試驗(yàn)成本，減少工作量，而且操作簡(jiǎn)單，荷載大小可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，減少環(huán)境污染，適用范圍更廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固裝置及其設(shè)置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土木工程中道路工程領(lǐng)域，尤其涉及一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓 加固裝置及其設(shè)置方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 堆載預(yù)壓也稱(chēng)堆載預(yù)壓排水固結(jié)法，是一種加固軟土地基的方法之一，分為等載 預(yù)壓和超載預(yù)壓兩種方式。其機(jī)理就是通過(guò)場(chǎng)地上部施加荷載，使土體中的孔隙水沿排水 板排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高?，F(xiàn)有的堆載預(yù)壓技術(shù)一般是就近將 土、砂石料等填筑物作為堆載預(yù)壓荷載均勻放置軟基之上，完成堆載預(yù)壓過(guò)程。這種方法需 要消耗大量的土、砂石等材料，成本高，操作復(fù)雜，工作量大，而且在某些砂石等材料匱乏區(qū) 域，堆載預(yù)壓受材料限制，堆載預(yù)壓方案往往難以實(shí)施，不得不更換其他技術(shù)方案，造成工 程成本增加。近年來(lái)，業(yè)內(nèi)有學(xué)者提出采用水囊代替土和砂石材料作為預(yù)壓荷載，主要分 為柱狀和臥式兩種形式，臥式水囊加載水位高度有限，難以滿足部分特殊軟基對(duì)較大荷載 的需要。同時(shí)，由于水囊呈圓柱狀，水囊中水呈圓弧狀分布，造成荷載分布不均勻；柱狀水 囊組各個(gè)部分之間由活扣帶相連接，這種加載方式雖然能夠保證特殊路基對(duì)較大荷載的需 要，但是在注水和加載過(guò)程中容易發(fā)生傾斜，難以保證水囊的整體穩(wěn)定性，并且由于水囊下 部壓力較大，沒(méi)有局部的補(bǔ)強(qiáng)措施，水囊容易發(fā)生脹裂，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 中國(guó)專(zhuān)利CN2644514Y公開(kāi)了一種軟土地基加載裝置，包括用柔性防水材料制成 的水囊，每個(gè)水囊頂部置有開(kāi)口，還有若干個(gè)箍緊各水囊是水囊直立的活扣箍帶。該裝置 雖然能夠解決軟土地基對(duì)較大預(yù)壓荷載的需要，但是由于水囊周?chē)鷽](méi)有支護(hù)和保護(hù)措施， 在加載過(guò)程中容易發(fā)生傾斜，并且水囊底部直接放置在軟土地基之上，造成荷載的分布不 均勻，同時(shí)由于水囊下部承受較大的水壓強(qiáng)，沒(méi)有局部的補(bǔ)強(qiáng)措施，水囊材料存在破裂的風(fēng) 險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固 裝置及其設(shè)置方法，該裝置具有穩(wěn)定性好，荷載分布均勻，強(qiáng)度高，拆卸方便，能夠提供較大 的堅(jiān)向荷載的特點(diǎn)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固裝置，包括鋼管支架，水囊，保護(hù)層，墊板，側(cè) 面護(hù)板，掛鉤，所述墊板設(shè)置在鋼管支架底部，墊板為建筑模板，墊板厚度> 3cm，水囊通過(guò) 其上的掛孔和鋼管支架上與之配合的掛鉤掛在鋼管支架內(nèi)部，水囊上部設(shè)置進(jìn)水孔和排氣 孔，下部設(shè)置出水孔，出水孔直徑為4?7cm，進(jìn)水孔直徑為9?11cm，水囊注滿水后的體積 大于鋼管支架的體積，水囊外部包裹保護(hù)層，防止在使用過(guò)程中由于摩擦引起水囊破壞，保 護(hù)層的大小和內(nèi)部水囊的一致，側(cè)面護(hù)板厚度4?7cm，設(shè)置在鋼管支架內(nèi)部，緊貼鋼管支 架，水囊注滿水之后的水位高度與側(cè)面護(hù)板高度的差值小于3m，側(cè)面護(hù)板頂部設(shè)置一層橡 膠護(hù)墊，用鐵釘定在護(hù)板上，側(cè)面護(hù)板為建筑模板。
[0007] 所述鋼管支架由鋼管通過(guò)鋼管扣連接而成,底部為2mX 2m或lmX 2m,側(cè)面兩根橫 向鋼管的距離不大于0. 5m，鋼管支架的四條堅(jiān)直方向的棱上自下而上每隔0. 5m設(shè)置掛鉤。
[0008] 所述水囊分隔水層和保護(hù)層，內(nèi)側(cè)為隔水層，材料為土工膜，外側(cè)為保護(hù)層，材料 為土工布，兩片膜在鋼管支架的十二條棱對(duì)應(yīng)的位置分別粘結(jié)，粘結(jié)長(zhǎng)度> l〇cm，粘結(jié)區(qū)域 上與鋼管支架上的掛鉤相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置掛孔。
[0009] 所述的加固裝置的設(shè)置方法，包括以下步驟：
[0010] (1)整平場(chǎng)地區(qū)域，在預(yù)壓區(qū)域放置墊板；
[0011] (2)設(shè)置鋼管支架，根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)壓荷載確定鋼管支架的高度；
[0012] (3)放置側(cè)面護(hù)板，護(hù)板頂部設(shè)置一層橡膠護(hù)墊；
[0013] (4)放置水囊，底部鋪平，四周先與底部掛鉤相連，依次從下至上與掛鉤連接；
[0014] (5)通過(guò)進(jìn)水口向水囊注水，注水過(guò)程中保持排氣孔的暢通和出水孔的閉合；
[0015] (6)注水完成以后關(guān)閉進(jìn)水孔和排氣孔，進(jìn)行堆載預(yù)壓。由于預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)定 期檢查水囊密封情況，防止因漏水造成加載失敗。
[0016] 所述保護(hù)層為帆布材料，保護(hù)層全部包裹內(nèi)部水囊。
[0017] 進(jìn)水孔和出水孔進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)措施，進(jìn)水孔和出水孔位置設(shè)置帶有螺紋的硬質(zhì)塑 料，用高強(qiáng)塑料膠粘貼在土工膜內(nèi)側(cè)，防止發(fā)生滲水和壓力過(guò)大造成破壞。進(jìn)水孔處設(shè)置進(jìn) 水孔封蓋，出水孔處設(shè)置出水孔開(kāi)關(guān)。
[0018] 墊板覆蓋全部軟土加載區(qū)域。為了防止發(fā)生斷裂破壞，荷載分布均勻，墊板下部土 體整平。使用過(guò)程中鋪設(shè)一層墊板即可。
[0019] 為防止在注水之前側(cè)面護(hù)板傾倒，護(hù)板之間嵌擠排列，護(hù)板的作用是為防止由于 上部壓力過(guò)大引起下部水囊的脹裂破壞，為了經(jīng)濟(jì)合理性，減小工作量，護(hù)板高度可比水位 高度低，護(hù)板頂部應(yīng)設(shè)置一層橡膠護(hù)墊，防止護(hù)板棱角對(duì)水囊的破壞。
[0020] 掛鉤的作用是在注水過(guò)程中掛起水囊，保證注水順利進(jìn)行，并在注滿水之后保證 水囊各個(gè)方向受力均勻。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：
[0022] (1)、本發(fā)明的加固裝置與現(xiàn)有的利用土、砂石等重物加載技術(shù)相比，不僅能夠減 少土、砂石等天然材料的消耗，降低試驗(yàn)成本，減少工作量，而且操作簡(jiǎn)單，荷載大小可調(diào)節(jié) 性強(qiáng)，減少環(huán)境污染。在某些砂石等材料匱乏區(qū)域，堆載預(yù)壓受材料限制，利用土、砂石堆載 預(yù)壓方案往往難以實(shí)施，本發(fā)明的加固裝置不受這種條件限制，適用范圍更廣。
[0023] (2)、本發(fā)明的加固裝置與現(xiàn)有的水囊加載裝置相比較，外部由鋼管支架支撐，能 夠解決臥式水囊加載水位高度有限，難以滿足部分特殊軟基對(duì)較大荷載的需要的問(wèn)題。同 時(shí)，側(cè)面設(shè)置保護(hù)層和底部設(shè)置墊板，能夠保證水壓荷載均勻的分布在預(yù)壓區(qū)域軟土上。由 于有鋼管支架的支護(hù)作用，整體穩(wěn)定性較高，還能夠解決柱狀水囊在注水和加載過(guò)程中容 易發(fā)生傾斜的問(wèn)題。
[0024] (3)、本發(fā)明水囊外部包裹有帆布材料，可以防止試驗(yàn)和拆卸過(guò)程中對(duì)內(nèi)部水囊的 磨損，并且能夠避免水囊的脹裂破壞；下部和側(cè)面設(shè)置墊板保護(hù)，不僅能夠保證水荷載的均 勻分布，而且能夠起到保護(hù)內(nèi)部水囊的作用。
[0025] (4)、該加載裝置由單個(gè)加固裝置拼裝組成，各個(gè)加固裝置之間通過(guò)鋼管扣連接， 整體穩(wěn)定性好、拆卸方便、便于移動(dòng)、靈活性高。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為加載裝置單元體示意圖；
[0027] 圖2為水囊頂部示意圖；
[0028] 圖3為水囊粘結(jié)示意圖；
[0029] 圖4為進(jìn)水孔封蓋；
[0030] 圖5為出水孔開(kāi)關(guān)；
[0031] 其中：1、鋼管支架，2、水囊，3、掛鉤，4、側(cè)面護(hù)板，5、墊板，6、出水孔、7、排氣孔、8、 進(jìn)水孔、9、掛孔、10、粘結(jié)區(qū)域，11、進(jìn)水孔封蓋，12、出水孔開(kāi)關(guān)。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033] 如圖1?5所示，一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固裝置，包括鋼管支架1，水 囊2,墊板5,側(cè)面護(hù)板4,掛孔9,所述墊板5設(shè)置在鋼管支架1底部，墊板5厚度> 3cm，墊 板5為建筑模板，水囊2通過(guò)其上的掛孔9和鋼管支架1上與之配合的掛鉤3掛在鋼管支 架1內(nèi)部，掛孔9的作用是在注水過(guò)程中掛起水囊2,保證注水順利進(jìn)行，并在注滿水之后保 證水囊2各個(gè)方向受力均勻，水囊2上部設(shè)置進(jìn)水孔8和排氣孔7,下部設(shè)置出水孔6,出水 孔6直徑為4?7cm，進(jìn)水孔8直徑為9?11cm，水囊2注滿水后的體積大于鋼管支架1的 體積，水囊2外部包裹保護(hù)層，防止在使用過(guò)程中由于摩擦引起水囊2破壞，所述保護(hù)層的 大小和內(nèi)部水囊2的一致，保護(hù)層為帆布材料，保護(hù)層全部包裹內(nèi)部水囊2,側(cè)面護(hù)板4厚度 4?7cm，設(shè)置在鋼管支架1內(nèi)部，緊貼鋼管支架1，水囊2注滿水之后水位高度與側(cè)面護(hù)板 4高度的差值小于3m，側(cè)面護(hù)板4頂部設(shè)置一層橡膠護(hù)墊，用鐵釘定在護(hù)板4上，側(cè)面護(hù)板 4為建筑模板。
[0034] 設(shè)置方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)堆載預(yù)壓區(qū)域形狀、面積等，合理設(shè)計(jì)分配預(yù)壓裝置位置和數(shù) 量：
[0035] 第一步：初步整平場(chǎng)地區(qū)域，使得無(wú)較大坑槽和凸起，無(wú)較大塊狀巖石和土礫，在 預(yù)壓區(qū)域放置墊板5,墊板5應(yīng)覆蓋整個(gè)預(yù)壓區(qū)域，為了防止發(fā)生斷裂破壞，荷載分布均勻， 墊板5下部土體整平；
[0036] 第二步：安設(shè)鋼管支架1，鋼管支架1由鋼管通過(guò)鋼管扣連接而成，每個(gè)加載單元 鋼管支架1的底部尺寸為2mX 2m或lmX 2m，側(cè)面兩根橫向鋼管的距離不大于0. 5m，鋼管支 架1的四條堅(jiān)直方向的棱上自下而上每隔0.5m設(shè)置掛鉤3,鋼管支架1的高度根據(jù)設(shè)計(jì)的 預(yù)壓荷載確定，且應(yīng)高出水位高度〇. 5m，如果預(yù)壓水位高度在5m以下，可適當(dāng)增大底部尺 寸，相鄰的加載單元之間設(shè)置一排鋼管支架1 ;
[0037] 第三步：放置側(cè)面護(hù)板4,為防止在注水之前側(cè)面護(hù)板4傾倒，側(cè)面護(hù)板4之間應(yīng) 嵌擠排列，護(hù)板4的作用是為防止由于上部壓力過(guò)大引起下部水囊2的脹裂破壞，為了經(jīng)濟(jì) 合理性，減小工作量，護(hù)板4高度可比水位高度低，護(hù)板4頂部應(yīng)設(shè)置一層橡膠護(hù)墊，防止護(hù) 板4棱角對(duì)水囊2的破壞，側(cè)面護(hù)板4可比水位高度低，水位高度與護(hù)板4高度的差值宜小 于3m。護(hù)板4頂部設(shè)置一層橡膠護(hù)墊，防止護(hù)板棱角對(duì)水囊2的破壞；
[0038] 第四步：放置水囊2,所述水囊2分隔水層和保護(hù)層，內(nèi)側(cè)為隔水層，材料為土工 膜，外側(cè)為保護(hù)層，材料為土工布，兩片膜在鋼管支架1的十二條棱對(duì)應(yīng)的位置分別粘結(jié)， 粘結(jié)長(zhǎng)度> l〇cm，粘結(jié)區(qū)域10上與鋼管支架1上的掛鉤3相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置掛孔9,水囊2 灌水后的體積應(yīng)大于鋼管支架1單元的體積，底部應(yīng)鋪平，四周先與底部掛鉤3相連，依次 從下至上分別與掛鉤3連接，水囊2下部開(kāi)關(guān)應(yīng)通過(guò)側(cè)面護(hù)板4孔洞伸出側(cè)面護(hù)板4 ;
[0039] 第五步：進(jìn)水孔8和出水孔6進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)措施，進(jìn)水孔8和出水孔6位置設(shè)置帶 有螺紋的硬質(zhì)塑料，用高強(qiáng)塑料膠粘貼在土工膜內(nèi)側(cè)，防止發(fā)生滲水和壓力過(guò)大造成破壞， 進(jìn)水孔8處設(shè)置進(jìn)水孔封蓋11，出水孔6處設(shè)置出水孔開(kāi)關(guān)12,通過(guò)進(jìn)水口 8向水囊2注 水，注水過(guò)程中應(yīng)保持排氣孔7的暢通并閉合出水孔開(kāi)關(guān)12。
[0040] 第六步：注水完成以后通過(guò)進(jìn)水孔封蓋11關(guān)閉進(jìn)水孔8和排氣孔7,進(jìn)行堆載預(yù) 壓，由于預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)定期檢查水囊2密封情況，防止因漏水造成加載失敗。
[0041] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種可拼裝式軟土地基堆載預(yù)壓加固裝置，其特征在于，包括鋼管支架，水囊，保護(hù) 層，墊板，側(cè)面護(hù)板，掛鉤，所述墊板設(shè)置在鋼管支架底部，墊板厚度> 3cm，水囊通過(guò)其上的 掛孔和鋼管支架上與之配合的掛鉤掛在鋼管支架內(nèi)部，水囊上部設(shè)置進(jìn)水孔和排氣孔，下 部設(shè)置出水孔，出水孔直徑為4?7cm，進(jìn)水孔直徑為9?11cm，水囊注滿水后的體積大于 鋼管支架的體積，水囊外部包裹保護(hù)層，所述保護(hù)層的大小和內(nèi)部水囊的一致，側(cè)面護(hù)板厚 度4?7cm，設(shè)置在鋼管支架內(nèi)部，緊貼鋼管支架，水囊注滿水之后水位高度與側(cè)面護(hù)板高 度的差值小于3m。
2. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的加固裝置，其特征在于，所述鋼管支架由鋼管通過(guò)鋼管扣連 接而成，底部為2mX2m或lmX2m，側(cè)面兩根橫向鋼管的距離不大于0.5m，鋼管支架的四條 堅(jiān)直方向的棱上自下而上每隔〇. 5m設(shè)置掛鉤。
3. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的加固裝置，其特征在于，所述水囊分隔水層和保護(hù)層，內(nèi)側(cè)為 隔水層，材料為土工膜，外側(cè)為保護(hù)層，材料為土工布，兩片膜在鋼管支架的十二條棱對(duì)應(yīng) 的位置分別粘結(jié)，粘結(jié)長(zhǎng)度> l〇cm，粘結(jié)區(qū)域上與鋼管支架上的掛鉤相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置掛 孔。
4. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的加固裝置，其特征在于，所述側(cè)面護(hù)板頂部設(shè)置一層橡膠護(hù) 墊。
5. 如權(quán)利要求1?4任一所述的加固裝置的設(shè)置方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 整平場(chǎng)地區(qū)域，在預(yù)壓區(qū)域放置墊板； (2) 設(shè)置鋼管支架，根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)壓荷載確定鋼管支架的高度； (3) 放置側(cè)面護(hù)板，護(hù)板頂部設(shè)置一層橡膠護(hù)墊； (4) 放置水囊，底部鋪平，四周先與底部掛鉤相連，依次從下至上與掛鉤連接； (5) 通過(guò)進(jìn)水口向水囊注水，注水過(guò)程中保持排氣孔的暢通和出水孔的閉合； (6) 注水完成以后關(guān)閉進(jìn)水孔和排氣孔，進(jìn)行堆載預(yù)壓。
【文檔編號(hào)】E02D3/10GK104060602SQ201410295278
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】宋修廣, 岳紅亞, 張宏博, 孟慶宇, 王麗娜 申請(qǐng)人:山東大學(xué)