本發(fā)明涉及地基加固處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水載預(yù)壓軟基加固的施工裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

在建、構(gòu)筑物的建造，經(jīng)常會碰到淤泥質(zhì)土等軟弱土體構(gòu)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(yù)壓法，堆載預(yù)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(fā)生固結(jié)變形。

堆載預(yù)壓法中常用的是水載預(yù)壓法，水載預(yù)壓法就是在軟基上設(shè)置蓄水設(shè)施進行蓄水，利用水體的重量進行預(yù)壓?，F(xiàn)有技術(shù)中的水載預(yù)壓主要方式有水袋式水載預(yù)壓、水箱式水載預(yù)壓及水池式水載預(yù)壓等。

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

水箱式水載預(yù)壓采用水箱蓄水的方式進行預(yù)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(nèi)鋪設(shè)一層PVC密封膜，充水后安裝箱蓋，水箱可以多層設(shè)置，預(yù)壓完畢后將水抽出排放。水箱式水載預(yù)壓的優(yōu)點是水箱可以回收和多次應(yīng)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(yīng)性較差。

水池式水載預(yù)壓是通過在地基上修筑水池蓄水的方法來進行預(yù)壓，在地基四周修筑圍堰，在圍堰頂部及圍堰內(nèi)鋪設(shè)一層密封膜，圍堰內(nèi)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(yù)壓的優(yōu)點是施工速率快、造價低、卸載快、對不均勻沉降適應(yīng)性好；缺點是安全穩(wěn)定性差、水載高度較小。

綜述，現(xiàn)有的水載預(yù)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(huán)保等優(yōu)點，但仍存在不足及應(yīng)用上的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

進一步地，所述圓環(huán)板件由多個首尾依次相接的單板連接構(gòu)成，所述單板邊緣側(cè)端設(shè)有使相鄰單板連接形成一體的連接結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板邊緣側(cè)端上的多個扣環(huán)和連接銷軸，相鄰兩所述單板上的多個扣環(huán)錯位設(shè)置，所述連接軸穿過兩單板上的各扣環(huán)使得相鄰兩單板連接形成一體?；蛘撸鲞B接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板邊緣側(cè)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?；蛘?，所述連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板邊緣側(cè)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?；蛘?，所述連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板邊緣側(cè)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?；蛘撸鲞B接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板邊緣側(cè)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(huán)板件由上下層疊連接的多個圓環(huán)板構(gòu)成。

一種水載預(yù)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(qū)域劃分形成多個區(qū)域；

S2、在單個區(qū)域的軟土地基上豎立設(shè)置圓環(huán)板件；

S3、在所述圓環(huán)板件內(nèi)鋪設(shè)密封膜使得圓環(huán)板件內(nèi)部空間形成蓄水容腔；

S4、向圓環(huán)板件內(nèi)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(yù)壓；

S5、達到預(yù)定的預(yù)壓期限，抽取蓄水容腔內(nèi)的水并拆卸、轉(zhuǎn)移圓環(huán)板件至下一個區(qū)域；

S6、重復(fù)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(yù)壓軟基加固的施工裝置及施工方法，通過向圓環(huán)板件內(nèi)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(yù)壓，以達到軟土地基固結(jié)變形的作用。在水體自由流動的特性下，水體對圓環(huán)板件會產(chǎn)生徑向作用力，由于圓環(huán)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(huán)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(yù)壓。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明；

圖1為本發(fā)明施工裝置實施例的側(cè)視圖；

圖2為本發(fā)明施工裝置實施例的俯視圖；

圖3為本發(fā)明施工裝置實施例中連接結(jié)構(gòu)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明施工裝置實施例中連接結(jié)構(gòu)第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明施工裝置實施例中連接結(jié)構(gòu)第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明施工裝置實施例中連接結(jié)構(gòu)第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明施工裝置實施例中連接結(jié)構(gòu)第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2，本發(fā)明一種水載預(yù)壓軟基加固的施工裝置，包括豎立設(shè)置在軟土地基上的圓環(huán)板件10和鋪設(shè)于圓環(huán)板件10內(nèi)的密封膜20，通過設(shè)置密封膜20使得圓環(huán)板件10內(nèi)部空間形成蓄水容腔。

其中，圓環(huán)板件10的尺寸設(shè)計根據(jù)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(yù)定的水載預(yù)壓效果，圓環(huán)板件10的直徑尺寸應(yīng)在100m以上，高度應(yīng)該在1m以上。鋪設(shè)在圓環(huán)板件10內(nèi)的密封膜20只要能在圓環(huán)板件10內(nèi)部空間內(nèi)形成不透水的蓄水容腔即可，當(dāng)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(yù)壓，便可達到軟土地基固結(jié)變形的作用。

圓環(huán)板件10可以是一整塊的圓環(huán)狀薄板，當(dāng)然，優(yōu)選地，圓環(huán)板件10由多個首尾依次相接的單板11連接構(gòu)成，可以方便儲存運輸及現(xiàn)場安裝，各單板11左右兩側(cè)均設(shè)有連接結(jié)構(gòu)，通過該連接結(jié)構(gòu)使得相鄰單板11組裝在一起，該連接結(jié)構(gòu)可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，只要能達到快速組裝各單板11以形成的圓環(huán)板件10即可。

本發(fā)明提供了相鄰單板11之間連接結(jié)構(gòu)的五種結(jié)構(gòu)形式，但不僅限于該五種結(jié)構(gòu)形式。圖3示出本發(fā)明中連接結(jié)構(gòu)的第一實施例，連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板11邊緣側(cè)端上的多個扣環(huán)31和連接銷軸32，各扣環(huán)31中部具有對應(yīng)的貫穿孔道，相鄰兩單板11上的多個扣環(huán)31錯位設(shè)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(huán)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(huán)板件10。

圖4示出本發(fā)明中連接結(jié)構(gòu)的第二實施例，連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板11邊緣側(cè)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(nèi)，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(huán)板件10。

圖5示出本發(fā)明中連接結(jié)構(gòu)的第三實施例，連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板11邊緣側(cè)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(cè)對稱設(shè)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(huán)板件10。

圖6示出本發(fā)明中連接結(jié)構(gòu)的第四實施例，連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板邊緣側(cè)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(huán)板件10。

圖7示出本發(fā)明中連接結(jié)構(gòu)的第五實施例，連接結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在相鄰兩單板11邊緣側(cè)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(huán)板件10。

圓環(huán)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(huán)板件10，內(nèi)部空間為圓柱體狀。當(dāng)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(huán)板件10，由于圓環(huán)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(huán)板件10接近為正圓形狀的圓環(huán)板件10。

為了提高水載預(yù)壓荷載，圓環(huán)板件10可以由上下層疊連接的多個圓環(huán)板構(gòu)成，即圓環(huán)板件10的高度可以根據(jù)實際軟土地基的情況進行調(diào)整變化。

通過上述施工裝置進行水載預(yù)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(qū)域劃分形成多個區(qū)域；

S2、在單個區(qū)域的軟土地基上豎立設(shè)置圓環(huán)板件；

S3、在所述圓環(huán)板件內(nèi)鋪設(shè)密封膜使得圓環(huán)板件內(nèi)部空間形成蓄水容腔；

S4、向圓環(huán)板件內(nèi)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(yù)壓；

S5、達到預(yù)定的預(yù)壓期限，抽取蓄水容腔內(nèi)的水并拆卸、轉(zhuǎn)移圓環(huán)板件至下一個區(qū)域；

S6、重復(fù)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(shè)置蓄水設(shè)施進行蓄水，利用水體的重量進行預(yù)壓。但是，與現(xiàn)有技術(shù)中的水載預(yù)壓法的作用機理完全不同。

本發(fā)明施工方法中，當(dāng)圓環(huán)板件10內(nèi)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(huán)板件10會產(chǎn)生如圖2箭頭所示的徑向作用力，由于圓環(huán)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(huán)板件10的強度這個環(huán)節(jié)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(yù)壓。然而，現(xiàn)有水載預(yù)壓法中的水池式水載預(yù)壓（圍堰式水載預(yù)壓）則是完全不同的受力作用機理，圍堰式水載預(yù)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(dāng)蓄水體量大時，因摩擦力不足容易引起潰堰，從而現(xiàn)有的圍堰式水載預(yù)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(yù)壓效果。

本發(fā)明將限制水體自由流動的圓環(huán)板件10設(shè)計呈圓形，通過圓形的中心對稱，使得水體產(chǎn)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(xiàn)有技術(shù)中蓄水體量小的問題。

另外，本發(fā)明圓環(huán)板件10即使是由多個首尾依次相接的單板11構(gòu)成也不影響上述技術(shù)效果的實現(xiàn)，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(huán)板件，當(dāng)向該呈正多邊形狀的圓環(huán)板件內(nèi)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(huán)板件10由正多邊形狀自動變成正圓形狀，從而實現(xiàn)上述技術(shù)效果。

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