一种用于软质土体排水固结的排水体及排水方法与流程

1.本发明涉及软质土体排水固结的技术领域，特别是涉及一种用于软质土体排水固结的排水体及排水方法。


背景技术：

2.软质土体的处理是工程建设过程中经常遇到的问题，软质土体具有高含水量、高孔隙比和高流塑性的特点；为此，常采用排水固结法对软质土体进行处理，主要是通过设置砂井或塑料排水板，使土层中的孔隙水通过砂井或塑料排水板排出，以加快软质土体排水固结，提高土体强度；但该排水方法中存在以下问题：
3.(1)该排水方法主要是从软质土体的顶部进行排水，由于附加应力传递的指数倍减弱，一般排水固结预压法有效处理深度为10-15m，10-15m为浅层土体，当深度超过15m，属于深层土体，随着深度增加，排水边际量减少，难以应对深层土体排水，排水效率低，工期长；
4.(2)由于是从软质土体的顶部进行排水，水体需要进入砂井或塑料排水板，通过水位升高才能排出，导致砂井或塑料排水板内长时间积水，无法彻底排出，容易形成水垢造成堵塞；
5.(3)为了加快排水，该排水方法中需要进行堆载预压或真空预压，增加了施工的周期和成本。
6.(4)现在的塑料排水板处理淤泥的排水固结，往往采用真空预压的方法。就是采用抽真空的方法，加快淤泥排水速度。但这种方法，即使能达到真空度百分之百，塑料排水板井内的水位最多也只能降深10米。对淤泥排水的水力坡度增加不多，排水不快。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种用于软质土体排水固结的排水体及排水方法，该排水体及排水方法能够对软质土体尤其是深层软质土体进行快速排水固结，从而提高了施工效率和排水固结效果。
8.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
9.一种用于软质土体排水固结的排水体，包括具有封闭顶部和底部的塑料排水板，在所述塑料排水板井内设置有排水装置且尽量靠近底部，排水装置的出水端连接有内置于塑料排水板且延伸出塑料排水板顶部的出水管，排水装置工作时，降低塑料排水板井内的水位，同时产生负压，软质土体空隙中的自由水在自身空隙水水压和塑料排水板井内负压作用下，快速渗入塑料排水板内并集中在塑料排水板的下部，通过排水装置由下而上输送，从塑料排水板的顶部排出。
10.在上述技术方案的基础上，本发明可以做如下改进：
11.进一步地，所述塑料排水板包括上下相互连接的上板段和下板段。上板段与正常使用的塑料排水板一样，由滤膜和板芯组成，起竖向排水作用；同时内置电源线和排水管，
电源线向排水装置提供电源，排水管把排水装置泵出的水引出排水体。下板段与上板段一样，由滤膜和板芯组成，起竖向排水作用；同时内置泵室和排水装置，泵室的作用是使水泵不被水淹没；排水装置的作用是把塑料排水板井内水排出井外，降低塑料排水板井内水位且产生井内负压。上板段的出水管下端和下板段的出水管上端相互连通，上板段的电源线下端和下板段的电源线相互连通。
12.进一步地，所述排水装置位于下板段内部的下部，排水装置的进水端连接有进水管，进水管竖直向下延伸，延伸至泵室的底部下方。
13.进一步地，所述排水装置包括固定设置在下板段内部的泵室，以及设置在泵室中可以泵水的微型水泵；泵室具有环形侧壁和顶壁，其内部形成有容置微型水泵的空间；微型水泵固定在泵室内上部，微型水泵的进水端连接进水管，出水管从泵室的下端延伸出泵室外与出水管连接。
14.进一步地，所述进水管的末端设置有可阻隔细小土体的过滤部件。
15.进一步地，所述上板段和下板段均内置有可防水的电源线，上板段的电源线上端延伸出上板段的顶部，上板段的电源线下端和下板段的电源线上端相互连接，下板段的电源线下端与微型水泵的接线端连接。
16.进一步地，所述塑料排水板的底部连接有锚头。
17.进一步地，所述塑料排水板包括塑料芯板和包裹在塑料芯板外围可透水的无纺布滤膜，塑料芯板的板面上形成有多条可流通水体的导流通道；上板段的无纺布滤套的下端和下板段的无纺布滤套的上端相互连接，上板段和下板段的塑料芯板相连接，且塑料芯板上的导流通道相互连通。
18.一种用于软质土体排水固结的排水方法，包括以下步骤：
19.(1)场地平整：施工场地进行平整，并同时在施工场地周边开挖出方便将场地水及时排出的排水沟；
20.(2)打入排水体：按设计要求在施工现场布设排水体打入点，然后在每个打入点位处，使用插板机将上述的用于软质土体排水固结的排水体打入软质土体至设计深度，将排水体的出水管与集水设备连接，将排水体的电源线与供电设备连接；
21.(3)用封口材料封闭塑料排水板顶部，让塑料排水板井与大气隔开。
22.(4)土体排水：排水体中的微型水泵通电，在负压的作用下，塑料排水板1内透入软质土体空隙中的水体，水体通过微型水泵由下而上排出，并通过集水设备集中流入排水沟；
23.(5)施工结束。
24.进一步地，在步骤(2)中，还包括以下插入排水体的步骤：
25.(1)将塑料排水板卷材放置在卷料架上，塑料排水板卷材的末端穿入插板机的套筒内，并从套筒的下端口穿出，将塑料排水板卷材的末端封闭且与锚杆连接；
26.(2)下拉设定长度后切断塑料排水板卷材，以形成下板段，在下板段内安装排水装置；
27.(3)再将下板段与塑料排水板卷材的切断端相接固定，以形成排水体，通过插板机插入软质土体至设定深度；
28.(4)拔出套管，切断塑料排水板卷料，完成排水体插入。
29.与现有技术相比，本发明技术具有以下优点：
30.(1)本发明排水体中的排水装置设置在靠近塑料排水板的下部，通过排水装置降低塑料排水板井内的水位，同时产生负压，软质土体空隙中的自由水在自身空隙水水压和塑料排水板井内负压作用下，水力坡度大大增加，快速渗入塑料排水板井内并集中在塑料排水板井的下部，通过排水装置由下而上输送，从塑料排水板的顶部排出，能够适应软质土体的排水固结，尤其是深层软质土体的排水固结，提高排水效率和排水固结效果；
31.(2)本发明排水体能够直接在软质土体中降低塑料排水板井内的水位且形成负压，由下而上将水体输送至软质土体顶部以实现排水，避免了塑料排水板井内长期积水，让塑料排水板井内的水位以上形成排水自由面，加快软质土体排水；
32.(3)本发明的排水方法中使用了本发明所设计的排水体，能够直接在软质土体的深层处降低水位且形成负压，并由下而上将水体输送至软质土体顶部以实现排水，提高软质土体的排水水力坡度，加快排水速度，提高软质土体固结速度，而且无需进行堆载预压或真空预压即可实现软质土体固结，简化了排水方法，提高了施工效率，缩短施工工期，降低施工成本和排水固结效果。
附图说明
33.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明
34.图1为发明用于软质土体排水固结的排水体的外部结构示意图；
35.图2为发明用于软质土体排水固结的排水体的内部结构示意图。
36.附图上的标记：1-塑料排水板、11-上板段、12-下板段、1a-塑料芯板、1b-无纺布滤膜、2-排水装置、21-泵室、22-微型水泵、3-出水管、4-进水管、5-过滤部件、6-电源线、7-锚头。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
38.参见图1和图2，本发明涉及一种用于软质土体排水固结的排水体，该排水体包括按设计深度插入软质土体内的塑料排水板1，以及设置在塑料排水板1中可负压排水的排水装置2；排水装置2具有进水端和出水端；塑料排水板1具有环形侧壁和封闭的底部，其内置有与排水装置2的出水端连通的出水管3，出水管3的顶端延伸出塑料排水板1的顶部，以便于与地面的集水设备连接。
39.塑料排水板1包括上下相互连接的上板段和下板段，上板段内部形成引流水体的引流腔室11，下板段内部形成容置排水装置2的负压腔室12，引流腔室11与负压腔室12相互连通，上板段的出水管3下端和下板段的出水管3上端相互连通；下板段的底部封闭，排水装置2可在下板段内部的负压腔室12中形成负压，在负压的作用下，加快软质土体空隙中的水体进入上板段内部的引流腔室11，沿引流腔室11流入负压腔室12的底部，并通过排水装置2由下而上输送，从塑料排水板1的顶部排出。
40.具体来说，塑料排水板1包括塑料芯板1a和包裹在塑料芯板1a外围可透水的无纺布滤膜1b，塑料芯板1a的板面上形成有多条可流通水体的导流通道，导流通道的宽度大于
出水管3的直径，以便于出水管3嵌于导流通道内；上板段的无纺布滤膜1b的下端和下板段的无纺布滤膜1b的上端相互连接，并通过固定夹进行夹扣固定，根据实际情况，也可以通过固定钉进行固定；上板段11和下板段12的塑料芯板1a相互连接，且塑料芯板1a上的导流通道相互连通，以便于水流从上板段11顺畅流入下板段12。
41.下板段的底部连接有锚头7，通过锚头7与插板机的套管插入端端口配合，以便于将排水体竖直向下插入软质土体中；本实施例中的锚头7为一横向设置的圆柱状的锚杆，锚杆的长度大于插板机的套管插入端端口的直径，下板段的无纺布滤套1b的底部绕设固定在锚杆上，锚杆的两端与套管挡止配合；根据实际情况，也可以采用其它形状的硬质锚头7，例如矩形长条状的锚头7。
42.排水装置2位于靠近下板段12的底部，排水装置2的进水端连接有进水管4，进水管4竖直向下延伸，延伸至下板段12的底部；排水装置2运作时，将塑料排水板1中的水泵出，塑料排水板1井内水位降低；由于塑料排水板井顶部封闭，塑料排水板井内空间与大气隔开，井腔内容积增大，空气稀薄，形成负压；软质土体空隙中的自由水在自身空隙水水压和塑料排水板井内负压作用下，软质土体空隙中的水体快速透过无纺布滤膜1b，并集中于下板段的底部，经过排水装置2的进水管4抽取，以及出水管3由下而上输送，从塑料排水板1的顶部排出，而软质土体被隔挡在无纺布滤膜1b外，从而提高排水固结效率，并且避免了塑料排水板1内部长期积水形成水垢而阻碍排水。
43.排水装置2包括固定设置在下板段内部的泵室21，以及设置在泵室21中可产生负压的微型水泵22；泵室21与下板段之间通过黏胶固定，泵室21具有环形侧壁和顶壁，其内部形成有容置微型水泵22的空间；微型水泵22固定在泵室21的顶壁上，以增加微型水泵22与泵室12底部之间的距离，避免浸泡在水体中而出现故障，延长使用寿命；微型水泵22的进水端连接进水管4，出水端从泵室21的下端延伸出泵室21外与出水管3连接；同时，微型水泵22的扬程应大于排水体插入软质土体的设计深度和产生真空所需扬程之和。
44.进水管4的末端设置有过滤部件5，本实施例中的过滤部件5为可透水的无纺布滤膜，无纺布滤膜包裹在进水管4的末端端口处，以便于阻隔细小的土体进入水泵中而影响水泵性能或产生故障；无纺布滤膜可以为单层，根据实际需要，也可以采用多层滤膜对进水管4末端端口处进行包裹，当然也可以采用其它现有的过滤部件5，例如塞网或过滤棉。
45.上板段和下板段内还设置有可防水的电源线6，上板段的电源线6上端延伸出上板段的顶部，以便于与外部的供电设备连接，上板段的电源线6下端和下板段的电源线6上端相互连接，下板段的电源线6下端与微型水泵22的接线端连接，以便于向排水装置2供电；需要说明的是，本实施例中的电源线6和排水管均预埋设在塑料排水板1内部。
46.本发明还涉及一种用于软质土体排水固结的排水方法，包括以下步骤：
47.(1)场地平整：施工场地进行平整，并同时在施工场地周边开挖出方便将场地水及时排出的排水沟；
48.(2)打入排水体：按设计要求在施工现场布设排水体打入点，然后在每个打入点位处，使用插板机将上述排水体打入软质土体至设计深度，将排水体的出水管3与集水设备连接，将排水体的电源线6与供电设备连接；
49.(3)用封口材料封闭塑料排水板顶部，让塑料排水板井与大气隔开。
50.(4)土体排水：排水体中的微型水泵22通电，在软质土体中空隙水水压和负压的作
用下，软质土体空隙水渗入塑料排水板1内，水体通过微型水泵22由下而上排出，并通过地面集水设备集中流入排水沟；
51.(5)施工结束。
52.在本实施例的步骤(2)中，还包括以下打入排水体的步骤：
53.(1)将塑料排水板卷料放置在卷料架上，塑料排水板卷料的末端穿入插板机的套筒内，并从套筒的下端口穿出，将塑料排水板的末端封闭且与锚杆连接；
54.(2)下拉设定长度后切断塑料排水板卷料，以形成下板段，在下板段内通过黏胶固定安装排水装置2；
55.(3)再将下板段与塑料排水板卷料的切断端(上板段)相接并通过固定夹进行固定，以形成排水体，通过插板机插入软质土体至设定深度；
56.(4)拔出套管，切断塑料排水板卷料，完成排水体插入。
57.需要说明的是，由于塑料排水板由塑料芯板1a和无纺布滤膜1b组成，均可弯曲变形，常态下整体呈扁平状，当安装排水装置2时，塑料排水板的下板段内部被撑开，相应变形呈圆筒状。
58.本发明排水方法中利用了上述排水体，能够直接在软质土体的设定深度处降低水位并形成负压，由下而上将水体输送至软质土体顶部以实现排水，提高软质土体排水的水力坡度，加快软质土体固结速度，适用于软质土体尤其是深层软质土体，而且无需进行堆载预压或真空预压即可实现软质土体固结，简化了排水方法，提高了施工效率，缩短施工工期，降低施工成本。
59.本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于软质土体排水固结的排水体，包括具有封闭顶部和底部的塑料排水板，其特征在于，在所述塑料排水板井内设置有排水装置且尽量靠近底部，排水装置的出水端连接有内置于塑料排水板且延伸出塑料排水板顶部的出水管，待塑料排水板施工完毕，用封口材料封闭顶部，排水装置工作时，降低塑料排水板井内的水位，同时产生负压，软质土体空隙中的自由水在自身空隙水水压和塑料排水板井内负压作用下，快速渗入塑料排水板内并集中在塑料排水板的下部，通过排水装置由下而上输送，从塑料排水板的顶部排出。2.根据权利要求1所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述塑料排水板包括上下相互连接的上板段和下板段；上板段与正常使用的塑料排水板一样，由滤膜和板芯组成，起竖向排水作用；同时内置电源线和排水管，电源线向排水装置提供电源，排水管把排水装置泵出的水引出排水体。下板段与上板段一样，由滤膜和板芯组成，起竖向排水作用；同时内置泵室和排水装置，泵室的作用是使水泵不被水淹没；排水装置的作用是把塑料排水板井内水排出井外，降低塑料排水板井内水位且产生井内负压；上板段的出水管下端和下板段的出水管上端相互连通，上板段的电源线下端和下板段的电源线相互连通。3.根据权利要求2所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述排水装置位于下板段内部的下部，排水装置的进水端连接有进水管，进水管竖直向下延伸，延伸至泵室的底部下方。4.根据权利要求3所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述排水装置包括固定设置在下板段内部的泵室，以及设置在泵室中可以泵水的微型水泵；泵室具有环形侧壁和顶壁，其内部形成有容置微型水泵的空间；微型水泵固定在泵室内上部，微型水泵的进水端连接进水管，出水管从泵室的下端延伸出泵室外与出水管连接。5.根据权利要求4所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述进水管的末端设置有可阻隔细小土体的过滤部件。6.根据权利要求5所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述上板段和下板段均内置有可防水的电源线，上板段的电源线上端延伸出上板段的顶部，上板段的电源线下端和下板段的电源线上端相互连接，下板段的电源线下端与微型水泵的接线端连接。7.根据权利要求6所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述塑料排水板的底部连接有锚头。8.根据权利要求7所述的用于软质土体排水固结的排水体，其特征在于，所述塑料排水板包括塑料芯板和包裹在塑料芯板外围可透水的无纺布滤膜，塑料芯板的板面上有多条可流通水体的导流通道；上板段的无纺布滤膜的下端和下板段的无纺布滤膜的上端相连接，上板段和下板段的塑料芯板相连接，且塑料芯板上的导流通道相互连通。9.一种用于软质土体排水固结的排水方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)场地平整：施工场地进行平整，并同时在施工场地周边开挖出方便将场地水及时排出的排水沟；(2)打入排水体：按设计要求在施工现场布设排水体打入点，然后在每个打入点位处，使用插板机将权利要求1-8任一项所述的用于软质土体排水固结的排水体打入软质土体至设计深度，将排水体的出水管与集水设备连接，将排水体的电源线与供电设备连接；(3)用封口材料封闭塑料排水板顶部，让塑料排水板井与大气隔开。
(4)土体排水：排水体中的微型水泵通电，在软质土体中空隙水水压和负压的作用下，软质土体空隙水渗入塑料排水板1内，水体通过微型水泵由下而上排出，并通过地面集水设备集中流入排水沟；(5)施工结束。10.根据权利要求9所述的用于软质土体排水固结的排水方法，其特征在于，在步骤(2)中，还包括以下插入排水体的步骤：(1)将塑料排水板卷材放置在卷料架上，塑料排水板卷材的末端穿入插板机的套筒内，并从套筒的下端口穿出，将塑料排水板卷材的末端封闭且与锚杆连接；(2)下拉设定长度后切断塑料排水板卷材，以形成下板段，在下板段内安装排水装置；(3)再将下板段与上板段连接，以形成排水体，通过插板机插入软质土体至设定深度；(4)拔出套管，切断塑料排水板卷料，完成排水体插入。

技术总结
本发明公开了一种用于软质土体排水固结的排水体及排水方法，排水体包括具有封闭顶部和底部的塑料排水板，在塑料排水板内设置有排水装置，排水装置的出水端连接有内置于塑料排水板且延伸出塑料排水板顶部的出水管，排水装置工作时，降低塑料排水板井内的水位，软质土体空隙中的自由水在自身空隙水水压和塑料排水板井内负压共同作用下，快速渗入塑料排水板井内并集中在塑料排水板井的下部，通过排水装置由下而上输送，从塑料排水板的顶部排出；本发明能够提高软质土体排水的水力坡度，加快软质土体固结速度和排水效果，而且无需进行堆载预压或真空预压即可实现软质土体固结，提高了施工效率和固结效果。施工效率和固结效果。施工效率和固结效果。


技术研发人员：何根云 何晨萌
受保护的技术使用者：何根云
技术研发日：2022.10.11
技术公布日：2023/9/22