应用粒状塑料的排水固结法排水体结构及其施工方法

摘要

本发明涉及一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构及其施工方法，所述排水体结构包括：多个竖直方向的竖向排水体与水平方向的水平排水体，所述水平排水体设置于所述竖向排水体的上方或者下方；所述竖向排水体包括多根竖直方向分布排列的排水井，所述排水井为预制的袋装粒状塑料排水井，所述排水井与所述水平排水体相连接形成排水通道，所述排水井包括透水管带，所述透水管带由透水性片材制成，所述透水管带内填充塑料颗粒。本发明利用塑料颗粒，制作新型排水体，替代现有的排水材料，从而使施工不受中粗砂紧缺的限制，并拓展了回收塑料的应用途径，与真空预压法或堆载预压法结合，节省了施工成本，缩短了工期。

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程的地基处理技术领域，特别涉及一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构及其施工方法。

背景技术

目前，我国沿海地区正在进行大规模的围海造地工程。软土地基特别是新吹填的海底淤泥和滨海相淤泥含水量大、承载力很低，不能满足工程要求。常用的真空预压和堆载预压排水固结法处理软土地基需要设置竖向排水体和水平排水垫层(水平排水体)。竖向排水体常用塑料排水板、袋装砂井等，水平排水垫层常用砂垫层，也有采用柔性塑料排水管。用塑料排水板做竖向排水体对塑料强度的要求较高；且塑料排水板在施工过程中易折断，在土体产生大沉降条件下塑料排水板法会折叠导致其中的排水孔封闭，影响排水效果。同样柔性塑料排水管对塑料的强度要求较高。袋装砂井和砂垫层需要大量的中粗砂作为填充材料。然而，由于一些地方中粗砂短缺，运输不便，价格不断上涨，使袋装砂井和砂垫层的应用受到限制。

另一方面，大量的塑料垃圾已经成为白色污染公害。将这些塑料垃圾以低处理费用、低技术要求的方式资源化处理是将塑料垃圾变废为宝的技术途径。塑料回收造粒技术已经相当成熟。有喷雾造粒、筛选造粒、挤出造粒等技术。塑料造粒机械的应用能实现批量生产。用于塑料造粒技术的塑料原料来源极其广泛，PE、PP、PVC、PS等均可回收用于造粒。

综上所述，提供一种成本低的能够提高施工效率的排水固结法新型排水体，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构及其施工方法，其通过利用塑料颗粒代替中粗砂能够节省成本并且提高施工效率。本发明的另一目的是：提供一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构的施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构，用于排出软地基内的水分，其特征在于，所述排水体结构包括：多个竖直方向的竖向排水体与水平方向的水平排水体，所述水平排水体设置于所述竖向排水体的上方或者下方；所述竖向排水体包括多根竖直方向分布排列的排水井，所述排水井为预制的袋装粒状塑料排水井，所述排水井与所述水平排水体相连接形成排水通道，所述排水井包括透水管带，所述透水管带由透水性片材制成，所述透水管带内填充塑料颗粒。

优选地，所述水平排水体包括一层以上的透水性片材，以及一粒状塑料层，所述透水性片材设于粒状塑料层与所述竖向排水体之间，所述透水性片材上设有对应竖向排水体的布置间距的穿孔，所述穿孔与所述排水井的直径相匹配，通过所述穿孔将所述排水井插入所述粒状塑料层；所述粒状塑料层由多个塑料颗粒构成，所述竖向排水体插入所述粒状塑料层形成排水通道。

优选地，所述粒状塑料层中铺设有一根以上的滤水管，所述滤水管的管体上设有多个滤水孔。

优选地，所述水平排水体包括多根沿着水平方向分布排列的排水带，所述排水带为袋装粒状塑料排水带，所述排水带沿着所述竖向排水体预设的行方向或列方向铺设，并且所述竖向排水体与所述排水带连接形成排水通道。

优选地，所述水平排水体连接有一根以上的排水主管，所述排水主管上设置有与所述排水带相对应的对穿孔，连接之处所述排水带穿过所述对穿孔，所述水平排水体与排水主管的连接处设置有滤网；所述排水带包括透水管带，所述透水管带由透水性片材制成，所述透水管带内填充塑料颗粒。

优选地，所述透水性片材为土工织物或者塑料编织布；所述塑料颗粒的粒径为0.1-20mm，密度为0.5～1.5g/cm³，弹性模量为1～20MPa。

本发明同时提供一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构的施工方法，其中包括以下步骤：

A)提供预制部件：预制竖向排水体的袋装粒状塑料制成的排水井，以及透水性片材，所述透水性片材上设有对应竖向排水体的布置间距的穿孔，所述穿孔与所述排水井的直径匹配；

B)设置竖向排水体：按设计的竖向排水体的布置间距，所述排水井的下端连接原来的地面，将待处理的软土加入到排水井之间；

C)铺设水平排水体：在竖向排水体的上方铺设一层以上的透水性片材，将所述排水井的上端插入所述穿孔，而后铺设粒状塑料层，在粒状塑料层的上表面铺设第一层透水性片材；

D)排水固结：将水平排水体内的水分排出。

优选地，步骤B)中，插入深度为将要铺设的粒状塑料层厚度的一半；步骤C)中，所述粒状塑料层的厚度为10～80cm，在粒状塑料层中铺设能够传递真空度提高排水效率的滤水管，所述滤水管的管体上设有多个镂空的滤水孔，所述滤水管外包覆一层用以阻止粒状塑料层的塑料颗粒进入滤水管的透水性片材。

本发明同时提供另一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构的施工方法，其中包括以下步骤：

a)提供预制部件：预制所述竖向排水体的袋装粒状塑料制成的排水井，预制所述水平排水体的袋装粒状塑料制成的排水带，以及排水主管，所述排水主管上设置与排水带直径相匹配的对穿孔；

b)设置竖向排水体：按设计的所述竖向排水体的布置间距设置所述排水井，将待处理的软土灌入所述排水井之间；

c)铺设水平排水体：按照设计的竖向排水体的布置间距的行方向或列方向，铺设预制的排水带，将排水带穿过要连接的排水主管，并将所述排水带与所述排水井连接；

d)排水固结：将水平排水体内的水分排出。

优选地，步骤b)中，所述排水带与所述排水主管的连接端设有防止粒状塑料被吸入排水主管内的滤网；步骤c)中，所述排水带与所述 排水井连接的接口部位设置开孔，所述开孔的孔径与所述排水井的直径相匹配，将所述排水井通过所述开孔插入所述排水带中，所述接口部位外裹无纺布防止淤泥污染，并确保连接可靠。

本发明的有益效果在于：本发明利用廉价的回收塑料造粒工艺生产的塑料颗粒充当排水体的填充材料构成一种新型排水体，替代塑料排水版、袋装砂井、水平中粗砂垫层等现有排水体，大大降低了成本，使工程施工不受中粗砂供应的制约，节约成本，缩短工期；而且本发明的塑料颗粒、袋装粒状塑料排水井以及袋装粒状塑料排水带都是能够预制的可以缩短施工时间并且其重量轻方便运输；同时本发明还扩大了回收塑料的应用途径，获得环境效益。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1A为本发明实施例一的局部的纵向剖视图。

图1B为本发明实施例一的局部的横向示意图。

图2A为本发明实施例二的局部的纵向剖视图。

图2B为本发明实施例二的局部的横向示意图。

主要符号说明：

1排水井      2排水带

3排水主管    4滤水管

5土工织物    6粒状塑料层

7路基        8地面。

应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。请参阅图1A-图2B所示，本发明提供一种应用粒状塑料的排水固结法排水体结构，所述排水体结构包括：竖直方向的竖向排水体与水平方向的水平排水体，所述水平排水体设置于所述竖向排水体的上方或者下方，可根据实际情况进行选择；所述竖向排水体包括多根竖直方向分布排列的预制的排水井，所述排水井为袋装粒状塑料排水井，所述袋装粒状塑料排水井与所述水平排水体相连接形成排水通道，所述袋装粒状塑料排水井包括透水管带，所述透水管带由透水性片材制成，所述透水管带内填充塑料颗粒，所述透水管带的直径为6-30cm，所述透水管带的带长根据需要确定。

对于本发明，所述水平排水体可以选用粒状塑料层也可以选用排水带，对于本发明所述排水带为袋装粒状塑料排水带：

如果所述水平排水体选用层粒状塑料层，所述粒状塑料层是由多个塑料颗粒堆积构成，其厚度为10～80cm，所述粒状塑料层与排水井之间的表面铺设一层以上的透水片材，在具体实施例中也可根据需要在所述粒状塑料层的另一表面铺设一层以上的透水片材，所述透水片材是为了保护粒状塑料层不被淤泥等污染，在具体实施例中可以选用土工织物，根据实际需要也可以采用一层以上的其它透水性片材，所述竖向排水体穿过所述透水片材插入所述粒状塑料层形成排水通道，并且所述粒状塑料层中铺设有一根以上的管体上设有能够传递真空度提高排水效率的多根镂空的滤水管，所述滤水管的埋置深度以其上覆盖的粒状塑料层厚度为10～20cm为宜，其材料可以采用满足强度和刚度要求的任意材料，滤水管上分布的滤水孔直径为0.5～10mm，间距0.5～50mm，所述滤水管可以任意形状分布排列，如：三角形排列、四边形排列等，滤水管的外表面包裹一层用以阻止粒状塑料层的塑料颗 粒进入滤水管的透水片材。

如果所述水平排水体选用袋装粒状塑料排水带，则所述水平排水体包括多根水平方向分布排列的袋装粒状塑料制成的排水带，所述排水带沿着所述竖向排水体的行方向或列方向铺设，并且所述竖向排水体与所述排水带连接形成排水通道，并且所述水平排水体连接有一根以上的排水主管，所述排水主管上设置有与所述排水带相对应的对穿孔，连接之处所述排水带穿过所述对穿孔，所述水平排水体与排水主管的连接处设置有防止粒状塑料被吸入排水主管内的滤网，所述滤网采用透水性片材。

对于本发明，所述袋装粒状塑料排水井与所述袋装粒状塑料排水带的制作方法相同，都是由透水性片材制成适当直径的透水管带，所述透水管带的直径为6-30cm，并且所述透水管带内填充塑料颗粒，所述透水管带的带长根据需要确定。所述透水性片材为土工织物或者塑料编织布，以及具有足够透水性和适当强度的片材。所述塑料颗粒的粒径为0.1-20mm，密度为0.5～1.5g/cm³，弹性模量为1～20MPa。

下面结合具体实施例及其附图对本发明的应用粒状塑料的排水固结法排水体结构的施工方法进行说明：

实施例一：

请参阅图1A、图1B所示，某工程采用排水固结法进行地基处理，其排水系统采用本发明提供的应用粒状塑料的新型排水体结构。所述应用粒状塑料的排水固结法排水体结构的施工方法，其中包括以下步骤：

A)提供预制部件：预制用作竖向排水体的袋装粒状塑料制成的排水井1；提供用作水平排水体的预制的粒状塑料层6的塑料颗粒。

B)设置竖向排水体：在原地面8上按设计的竖向排水体1的布置间距设置所述竖向排水体的排水井1，其直径为7cm，井距1.2m，采用等边三角形排列，所述竖向排水体内的塑料颗粒的粒径为4mm，密度0.8g/cm³，弹性模量为10MPa，将待处理的软土灌入袋装粒状塑料井11之间。

C)铺设水平排水体：在软土上铺一层土工织物5，将排水井1的上端穿过所述土工织物5，插入深度为20cm，在层土工织物5的上方 用塑料颗粒铺设厚度为40cm粒状塑料层6，所用塑料颗粒的粒径为8mm，密度1.1g/cm³，弹性模量为16MPa，在粒状塑料层6中铺设滤水管4，所述滤水管4外包覆一层土工织物(图中未示)，滤水管4的埋置深度距离粒状塑料层6的上表面20cm，滤水孔的直径7.5mm，间距为5mm，呈三角形排列，在粒状塑料层6的上表面铺设路基7，在本实施例中还将滤水管4与排水井1相连接。

D)排水固结：将水平排水体内的水分排出。

对于本发明的另一实施例，与实施例一相比较只是根据实际需要将所述水平排水体设置于所述竖向排水体的下方，即在提供预制部件之后，先铺设水平排水体，先铺设第一层透水片材，然后铺设塑料颗粒层并在其上铺设第二层透水片材，然后设置竖向排水体，将排水井穿过第二层透水片材插入塑料颗粒层，

其它同实施例一。

实施例二：

请参阅图2A、图2B所示，某工程采用排水固结法进行地基处理，其排水系统采用本发明提供的应用粒状塑料的新型排水体结构。所述应用粒状塑料的排水固结法排水体结构的施工方法，其中包括以下步骤：

a)提供预制部件：预制用作竖向排水体的袋装粒状塑料制成的排水井11，其内部填充的粒状塑料的粒径为10mm与2mm按7：3混合，密度为0.7g/cm³，弹性模量为8MPa；预制用作水平排水体的采用袋装粒状塑料制成的排水带2，所述排水带2的透水管带是由塑料编织布制成的直径为25cm的管带(图中未示出)，其内部填充的粒状塑料的粒径为10mm与2mm按7：3混合，密度0.7g/cm³，弹性模量为8MPa；预制排水主管3，排水主管3上开设有与所述排水带2相对应的直径25cm的对穿孔，所述排水带2与所述排水主管3的连接端设有滤网，滤网材料采用土工布，滤网与袋装粒状塑料排水带缝合。

排水主管b)设置竖向排水体：在原地面上按设计的所述竖向排水体的布置间距设置竖向的排水井1，其直径为10cm，井距1m，采用正方形排列。

c)铺设水平排水体：按照竖向排水体的列方向铺设预制的袋装粒 状塑料制成的排水带2；将排水主管3与所述排水带2设有滤网的一端连接，所述排水带2与所述排水主管3的连接之处所述排水带2穿过所述对穿孔，并将所述排水井1与所述排水带2相连，所述排水带2与所述排水井1连接的接口部位设置开孔，所述开孔的孔径与所述竖向排水体匹配，对于本实施例所述开孔的孔径为25cm，将所述排水井1通过所述开孔插入排水带2中，所述接口部位外裹无纺布防止淤泥污染，并确保连接可靠。

d)排水固结：将水平排水体内的水分排出。

在具体施工过程中，抽真空机与上述实施例一与实施例二的滤水管或排水主管相连，施加真空荷载。堆载须分层施加，第一层使用散粒材料，以免破坏排水体。在施加抽真空恒载若干天后，进行真空联合堆载预压施工，以提高效率。

本发明提供应用粒状塑料的排水固结法排水体结构及其施工方法中，所述袋装粒状塑料排水井给土体孔隙水提供纵向的通道，可将渗进来的水向上排出；水平的所述粒状塑料层和所述袋装粒状塑料排水带提供了孔隙水的横向通道，从而将水排出土体，加速软基固结。

本发明利用回收塑料造粒工艺生产的粒状塑料替代中粗砂用作排水固结法地基处理中排水体的填充材料构成一种新型排水体，替代塑料排水版、袋装砂井、水平中粗砂垫层等现有排水体，既能弥补塑料排水板的缺陷，又能有效的缓解砂源紧缺对工程施工的制约；同时由于用于本技术对塑料的质量要求很低，因此可以使用绝大多数塑料垃圾作为塑料造粒的原料，且对塑料垃圾的处理技术要求和处理费用大大降低，使工程施工不受中粗砂供应的制约，节约成本，缩短工期；而且本发明的塑料颗粒、袋装粒状塑料排水井以及袋装粒状塑料排水带都是能够预制的可以缩短施工时间并且其重量轻方便运输；同时也扩大了回收塑料的应用途径，从而获得环境效益和经济效益。

上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。