一种U型循环热水固结排水系统
阅读：615发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种U型循环热水固结排水系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种U型循环热 水 固结排水系统，所述固结排水系统包括热水池、 循环水 管和若干加热型塑料排水板；该结构简单，塑料排水板的芯板采用中空结构能够循环热水，在不影响塑料排水板自身固结排水功能的 基础 上，使塑料排水板同时具有了加热功能，且该中空芯板的塑料排水板打设施工简单，连接方便。采用一种U型循环热水的中空芯板的塑料排水板升高塑料排水板周围涂抹区土体的 温度 ，加快固结排水速率，缩短固结时间。同时可以减小土的先期固结压 力 ，增大地基处理期间的沉降量。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是一种U型循环热水固结排水系统专利的具体信息内容。
1.一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：包括热水池、循环水管和中空圆管芯板塑料排水板；
所述中空圆管芯板塑料排水板包括中空圆管芯板和滤膜，所述中空圆管芯板可循环热水，外表面等间距设置纵向楞骨，滤膜包裹在中空圆管芯板外围；
所述中空圆管芯板塑料排水板以采用插板装置相对折的方式插入土体内，形成U型，中空圆管芯板塑料排水板两端开口处位于土体表面并与循环水管相连；
循环水管依次连通各中空圆管芯板塑料排水板的入水端和出水端，使热水池与各中空圆管芯板塑料排水板之间形成循环水路。
2.根据权利要求1所述的一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：所述中空圆管芯板塑料排水板位置按照正方形或者等边三角形布置，间距为0.7-2.0米。
3.根据权利要求1所述的一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：在所述中空圆管芯板塑料排水板埋布的土体旁设置有温度传感器，通过温度传感器监测土体温度，以便调节循环热水的流量和频率。
4.根据权利要求1所述的一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：在所述中空圆管芯板塑料排水板埋布的土体旁设置有孔隙水压力计，通过孔隙水压力计监测加热固结过程中超孔隙水压力的消散情况。
5.根据权利要求1所述的一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：所述纵向楞骨宽度0.8-1.2mm，高度1.8-2.2mm，间距1.8-2.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：所述滤膜采用非织造土工织物。
7.根据权利要求1所述的一种U型循环热水固结排水系统，其特征在于：所述热水池的加热源可选用电热棒、太阳能热水器或者工厂废热。
一种U型循环热水固结排水系统
技术领域
背景技术
[0002] 在软土工程地基处理领域，通过打设塑料排水板加速土体固结成为一种大面积深厚软土处理的首选工艺。尤其对于吹填后的淤泥，含水量超过100％，基本没有强度，通过打设塑料排水板缩短排水路径，然后真空预压或堆载预压相结合，能够在3～4个月内使淤泥完成固结，最大沉降量可以达到3m以上。塑料排水板结合真空预压在天津、黄骅港、连云港、深圳等地的围海造陆吹填土加固中得到了广泛应用。对于固结过程已有全面的研究，主要有太沙基一维固结理论、比奥固结理论，主要认为在预压荷载产生的超孔隙水压力，孔隙水在压差作用下通过塑料排水板排出，土体的孔隙比减小，强度得到提高。但塑料排水板在打设进土体的过程中，会在塑料排水板周围的土体由于扰动，土体的原有的结构遭到破坏，渗透系数变小，该区域称为“涂抹区”，其直径约为塑料排水板的3倍左右，涂抹区的存在阻碍了土体内孔隙水的排出，造成固结速率减小。如何减小涂抹区的影响成为加快固结的关键。
[0003] 近年来，对于加热条件下土体的行为特征有了深入的研究，并形成了较成熟的本构关系模型。研究发现，超固结比OCR对于土体加热后的行为有着显著的影响，正常固结土和超固结土的行为有着明显的不同。对于正常固结土，加热后产生收缩的体积应变且不可逆，并且该收缩体积应变随着塑性指数的增大而增大。土体渗透系数随着温度的升高而显著增大，90℃的渗透系数大约为25℃的渗透系数的3倍，大大加快了固结速率。
[0004] 正常固结土在加热条件下的行为和本构模型理论研究表明加热应用于加速土体固结非常具有前景。泰国学者Abuel-Naga对曼谷软黏土进行了一系列室内大型固结仪试验和小型现场足尺试验，通过用中空圆管芯板塑料排水板与普通塑料排水板进行对比，验证了加热塑料排水板可以加快软土固结，并能增大最终沉降量。
[0005] Abuel-Naga学者采用在塑料排水板的芯板上缠绕电热丝的方式制作可加热的塑料排水板，这种中空圆管芯板塑料排水板都不适用于现场大规模应用，第一种电热丝对于施工要求较高，现场施工容易造成电热丝断裂造成断路，同时较多的电路连接容易造成漏电事故。因此需要实用新型一种适用于现场大规模应用的可加热塑料排水板。实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种U型循环热水固结排水系统，该系统设计合理，结构简单，塑料排水板的芯板采用中空圆管结构能够循环热水，在不影响塑料排水板自身固结排水功能的基础上，使塑料排水板同时具有了加热功能。
[0007] 本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0008] 一种U型循环热水固结排水系统，包括热水池、循环水管和若干中空圆管芯板塑料排水板；
[0009] 所述中空圆管芯板塑料排水板包括中空圆管芯板和滤膜，所述中空圆管芯板可循环热水，外表面等间距设置纵向楞骨，滤膜包裹在中空圆管芯板外围；
[0010] 所述中空圆管芯板塑料排水板以采用插板装置相对折的方式插入土体内，形成U型，中空圆管芯板塑料排水板两端开口处位于土体表面并与循环水管相连；
[0011] 循环水管依次连通各中空圆管芯板塑料排水板的入水端和出水端，使热水池与各中空圆管芯板塑料排水板之间形成循环水路。
[0014] 在上述技术方案中，在所述中空圆管芯板塑料排水板周围土体设置有孔隙水压力计，通过孔隙水压力中空圆管芯板监测加热固结过程中超孔隙水压力的消散情况。
[0015] 在上述技术方案中，所述中空圆管芯板采用聚乙烯、聚丙烯或耐热聚乙烯整体挤塑而成，所述内管的内径为28-32mm，管壁壁厚为1.3-1.7mm。
[0016] 在上述技术方案中，所述中空圆管芯板的材质优选为耐热聚乙烯，即由中密度(mdpe) 聚乙烯和辛烯共聚而成。
[0017] 在上述技术方案中，所述纵向楞骨宽度0.8-1.2mm，高度1.8-2.2mm，间距1.8-2.2mm。
[0018] 在上述技术方案中，所述滤膜采用非织造土工织物。
[0020] 一种U型循环热水固结排水系统的施工方法，按照下列步骤进行：
[0021] 步骤一、场地整平，铺设40cm～50cm厚中粗砂垫层，要求其渗透系数大于10-3m/s。
[0022] 步骤二、将中空芯板的塑料排水板一端挂在插板套管顶部，然后沿插板套管自由垂落，并绕过套管底部的管靴。
[0023] 步骤三、为保护中空芯板的塑料排水板在插入过程中不被损坏，中空圆管芯板塑料排水板外加上硬质塑料保护套，硬质保护套的内弯直径应大于五倍塑料排水板的直径。
[0025] 步骤五、当插板套管插入到指定深度后，剪断中空圆管芯板塑料排水板，使其外漏砂垫层长度约为0.5米。
[0026] 步骤六、将原先中空圆管芯板塑料排水板端头从插板套管顶部解开，然后将新的剩余中空圆管芯板塑料排水板的一端再次挂在插板套管顶部。从土体中缓慢拔出插板套管，使已经插入土体内的中空圆管芯板塑料排水板留在土体内，
[0027] 步骤七、移动到下一点，重复以上步骤，插板位置按照正方形或者等边三角形布置，间距为0.7-2.0米；
[0028] 步骤八、打设完中空圆管芯板塑料排水板后，利用手压泵连接中空圆管芯板塑料排水板一端，另一端密封，检查整根中空圆管芯板塑料排水板管内的密闭性，如果发现漏水，重新打设中空圆管芯板塑料排水板；
[0029] 步骤九、用塑料接头将中空圆管芯板塑料排水板与循环热水管道连接，热水管道与热水池相连接；
[0030] 步骤十、在地基内靠近中空圆管芯板塑料排水板的位置埋设温度传感器，并与温控器相连接；
[0031] 步骤十一、开启热水池内的循环泵，利用主管道和中空圆管芯板塑料排水板对地基进行加热，可以结合堆载预压、或者真空预压、或者真空联合堆载预压等方法对地基进行预压排水固结。
[0032] 步骤十二、开启温控器，当温度传感器温度低于60摄氏度时，开启循环泵对中空圆管芯板塑料排水板循环热水。
[0033] 步骤十三、在预压过程中，监测地基沉降、孔隙水压力消散、及土体温度变化等，推算固结度达到90％以上时，进行卸载。
[0034] 本实用新型的优点和有益效果为：
[0035] 本实用新型的一种U型循环热水固结排水系统设计合理，结构简单，塑料排水板的芯板采用中空圆管结构能够循环热水，在不影响塑料排水板自身固结排水功能的基础上，使塑料排水板同时具有了加热功能，且该中空圆管芯板的塑料排水板打设施工简单，连接方便。采用一种U型循环热水的中空圆管芯板的塑料排水板升高塑料排水板周围涂抹区土体的温度，加快固结排水速率，缩短固结时间。同时可以减小土的先期固结压力，增大地基处理期间的沉降量。附图说明
[0036] 图1为一种U型循环热水固结排水系统的整体平面结构图。
[0037] 图2为一种U型循环热水固结排水系统的剖面结构示意图。
[0038] 图3为一种U型循环热水固结排水系统的施工方法示意图(1)。
[0039] 图4为一种U型循环热水固结排水系统的施工方法示意图(2)。
[0040] 图5为一种U型循环热水固结排水系统的施工方法示意图(3)。
[0041] 图6为一种U型循环热水固结排水系统的施工方法示意图(4)。
[0042] 图7为套管管靴端部局部结构示意图。
[0043] 图8为中空圆管芯板塑料排水板截面结构示意图。
[0044] 图9为中空圆管芯板塑料排水板侧视结构示意图。
[0045] 其中：1为热水池，2为循环泵，3为循环水管，4为中空圆管芯板塑料排水板，4-1 为中空圆管芯板，4-2为滤膜，4-3为纵向楞骨，5为中粗砂垫层，6为温度传感器，7为孔隙水压力计，8为插板机械，9为套管，10为硬质保护套。
[0046] 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
[0047] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
[0048] 实施例1
[0049] 一种U型循环热水固结排水系统，包括热水池1、循环水管3和若干中空圆管芯板塑料排水板4；
[0050] 所述中空圆管芯板塑料排水板包括中空圆管芯板4-1和滤膜4-2，所述中空圆管芯板可循环热水，外表面等间距设置纵向楞骨4-3，滤膜包裹在中空圆管芯板外围；
[0051] 所述中空圆管芯板塑料排水板以采用插板装置相对折的方式插入土体内，形成U型，中空圆管芯板塑料排水板两端开口处位于土体表面并与循环水管相连；
[0052] 循环水管依次连通各中空圆管芯板塑料排水板的入水端和出水端，使热水池与各中空圆管芯板塑料排水板之间形成循环水路。
[0053] 所述中空圆管芯板塑料排水板位置按照正方形或者等边三角形布置，间距为0.7-2.0 米；
[0054] 在所述中空圆管芯板塑料排水板周围土体设置有温度传感器，通过温度传感器监测土体温度，以便调节循环热水的流量和开泵频率。
[0055] 在所述中空圆管芯板塑料排水板周围土体设置有孔隙水压力计，通过孔隙水压力中空圆管芯板监测加热固结过程中超孔隙水压力的消散情况。
[0056] 所述中空圆管芯板采用耐热聚乙烯整体挤塑而成，所述内管的内径为28-32mm，管壁壁厚为1.3-1.7mm。
[0057] 所述纵向楞骨宽度0.8-1.2mm，高度1.8-2.2mm，间距1.8-2.2mm。
[0058] 所述滤膜采用非织造土工织物。
[0059] 所述热水池的加热热源可选用电热棒、太阳能热水器或者工厂废热等。
[0060] 实施例2
[0061] 如图3-图7所示，一种U型循环热水固结排水系统的施工方法，按照下列步骤进行：
[0062] 步骤一、场地整平，铺设40cm～50cm厚中粗砂垫层，要求其渗透系数大于10-3m/s。
[0063] 步骤二、将中空芯板的塑料排水板一端挂在插板套管顶部，然后沿插板套管自由垂落，并绕过套管底部的管靴。
[0064] 步骤三、为保护中空芯板的塑料排水板在插入过程中不被损坏，中空圆管芯板塑料排水板外加上硬质塑料保护套，硬质保护套的内弯直径应大于五倍塑料排水板的直径。
[0065] 步骤四、通过机械将插板套管按一定速率插入到指定深度，在插板套管插入的过程中，保持另一侧中空圆管芯板塑料排水板不断续入，防止卡住撕断中空圆管芯板塑料排水板。
[0066] 步骤五、当插板套管插入到指定深度后，剪断中空圆管芯板塑料排水板，使其外漏砂垫层长度约为0.5米。
[0067] 步骤六、将原先中空圆管芯板塑料排水板端头从插板套管顶部解开，然后将新的剩余中空圆管芯板塑料排水板的一端再次挂在插板套管顶部。从土体中缓慢拔出插板套管，使已经插入土体内的中空圆管芯板塑料排水板留在土体内。
[0068] 步骤七、移动到下一点，重复以上步骤，插板位置按照正方形或者等边三角形布置，间距为0.7-2.0米。
[0069] 步骤八、打设完中空圆管芯板塑料排水板后，利用手压泵连接中空圆管芯板塑料排水板一端，另一端密封，检查整根中空圆管芯板塑料排水板管内的密闭性，如果发现漏水，重新打设中空圆管芯板塑料排水板。
[0070] 步骤九、用塑料接头将中空圆管芯板塑料排水板与循环水管连接，循环水管与热水池相连接。
[0071] 步骤十、在地基内靠近中空圆管芯板塑料排水板周围土体埋设温度传感器，并与温控器相连接。
[0072] 步骤十一、开启热水池内的循环泵，利用主管道和中空圆管芯板塑料排水板对地基进行加热，可以结合堆载预压、或者真空预压、或者真空联合堆载预压等方法对地基进行预压排水固结。
[0073] 步骤十二、开启温控器，当温度传感器温度低于60摄氏度时，开启循环泵对中空圆管芯板塑料排水板循环热水。
[0074] 步骤十三、在预压过程中，监测地基沉降、孔隙水压力消散、及土体温度变化等，推算固结度达到90％以上时，进行卸载。
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