局段预应力整体式可控降解排水板

摘要

本发明涉及一种真空预压处理软土地基方面的技术，特别涉及一种局段预应力整体式可控降解排水板，用于改善软基真空预压的工后沉降。本发明由塑料芯板和局部区段可部分降解的滤膜组成。本发明的大部分滤膜和芯板都采用目前主流的排水板材料，不会影响排水板的正常工作。滤膜上的局部区段材料为可降解纤维材料，通过控制原材料掺入比例，以控制局段滤膜的降解速率，满足不同工期的需求。可降解的局段滤膜被施加了环向预应力，且通过热黏合技术与芯板形成整体式结构，减小了降解纤维的变形，保证软基处理时的正常排水效率。当建设工期结束后，局段可降解滤膜降解，软土堵塞于塑料排水板芯板上形成不透水结构；这将大幅减小了软基真空预压的工后沉降。

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空预压处理软土地基方面的技术，特别涉及一种局段预应力整体式可控降解排水 板，用于改善软基真空预压的工后沉降。

背景技术

在软土地基上进行港口码头、交通道路及吹填造陆等工程建设，软土地基排水处理是地基改良中必须 面对的技术难点。在利用真空预压工法处理软土地基时，广泛采用塑料排水板排水；主流的塑料排水板由 塑料芯板和包裹在塑料芯板外围的滤膜组成，芯板和滤膜是分离式的组合。插板机将塑料排水板插入到软 土地基中；塑料排水板在土中形成若干条毛细排水通道，将软基土层中的水排出以加速土体固结。但是工 程完工后，塑料排水板仍然留在土层中继续发挥着排水固结的功能，使得工程场地出现了严重的工后沉降。

为解决真空预压处理软土地基的工后沉降问题，现在有些工程师尝试使用可降解的材料制作排水板的 芯板和滤膜。但是该工艺存在以下局限性：(1)现有的生物纤维等可降解材料弹性大；在排水过程中受土 体的挤压作用，生物纤维滤膜会被压入排水槽中；另一方面，生物纤维槽齿在外力作用下易发生倒伏，弱 化了排水板的排水能力，甚至造成局部堵塞，大大降低了排水效率。(2)现有的可降解排水板在土层中埋 置一年甚至几个月便自行降解，不能够针对不同的施工工期控制排水板的使用寿命，可能会造成软基处理 没有达到设计要求。

发明内容

为解决真空预压处理软土地基的工后沉降问题，有些工程师尝试在将塑料排水板部分或全部替换为可 降解材料。但是，现有的可降解生物纤维材料因其高弹性，容易在土的压迫下变形，造成排水通道的变形 甚至局部堵塞，大大降低排水效率；而且这些产品存在不能控制排水板使用寿命等不足。

本发明主要通过以下技术方案实施：一种局段预应力可控降解滤膜排水板，由芯板和包裹在芯板外围 的滤膜组成。所述的滤膜，其局部区段由降解速率可控的纤维材料组成。所述的局段滤膜受环向预应力作 用而绷紧。除所述的局段可预应力可控降解滤膜外，本发明其它部分的滤膜和芯板都采用目前主流的排水 板材料，不会影响排水板在真空预压工序时的正常工作。本发明的特点是：

(1)滤膜上的局部区段材料为可降解的纤维材料，例如：小麦、玉米等农作物为原料，其在在有氧 及无氧条件下，生物纤维在微生物及动植物体的作用下，其物理、化学性能发生下降，最终成为CO₂、H₂O、 CH₄及其它小分子量化合物的聚合物。此纤维材料含有一定量PBST聚酯纤维，可以降低可降解纤维材料的 弹性，使滤膜不易因两边土体的挤压被压入排水槽中。通过控制原材料掺入比例，此局部区段的滤膜降解 速率是可控的，满足不同建设工期的需求。

(2)滤膜上只有局部区段为可控降解纤维材料；所述可控降解纤维材料含有PBST聚酯纤维，根据实 际的排水工期需要，掺入不同剂量的PBST聚酯纤维，使所述局段滤膜的降解速率可控。当此局部区段的 纤维材料降解后，软土堵塞于塑料排水板芯板上形成不透水结构，从而实现减小工后沉降。滤膜的其余部 分为市场上主流的滤膜材料，而且可降解材料的局段滤膜只存在于排水板设计深度的中段部分；相比整块 滤膜都应用可降解纤维材料的排水板，此局段改进的设计将大幅改善产品的性能-成本比例。

(3)可降解的局段滤膜被施加了环向预应力，受预应力绷紧后的滤膜在受到土侧压力后嵌入排水通 道的变形远远小于没有预应力情况下的变形，从而维持了真空预压工序时的正常排水效率。

(4)被施加了环向预应力的局段可降解滤膜与芯板形成整体式结构；滤膜热黏合在芯板上共同承受 外力，整体强度高。此局段滤膜与芯板形成整体口型结构，板齿不易弯曲变形，另外滤膜不易压入芯槽内， 能保持正常的通水能力。该局段整体式结构能克服可降解纤维的高弹性特点，提高该局段滤膜和芯板的整 体强度。

(5)排水板分上、中、下段三部分，可降解材料的局段滤膜只存在于排水板设计深度的中段部分。 排水板全长为L，其中：全为正常滤膜的排水板上段长度为L1，含有局段预应力整体式可控降解滤膜的排 水板中段长度为L2，全为正常滤膜的排水板下段长度为L2，有L＝L1+L2+L3。两段长度为a的可降解滤膜 与夹在其中的长度为b的正常排水板组成一个局段单元，两个局段单元之间的间距为c1、c2。参数L1、L2、 L3、c1、c2可以根据场地软土厚度及其赋存条件来决定；例如，某场深度0-5米为填土层、深度5-20米 为软土层，可设置L1＝5米(位于填土层)、L2＝3米(位于软土层深度5-8米)、L3＝12米(位于8米以下软 土层)，则当工期结束、局段可降解滤膜降解后，深度5-8米的软土将堵塞于塑料排水板上，阻碍整个软 土层的继续排水固结造成的工后沉降。

附图说明：

图1局段预应力可控降解滤膜排水板示意图：1-预应力整体式可控降解滤膜，2-正常的主流滤膜。

具体实施方式：

(1)本发明为局段预应力可控降解滤膜排水板，由芯板和包裹在芯板外围的滤膜组成。芯板采用目 前主流的塑料排水板材料。滤膜上有局部区段是1-预应力整体式可控降解滤膜；除所述局段特制的滤膜外， 其他区段的滤膜为2-正常的主流滤膜。

(2)如图1所示，排水板的外形尺寸：排水板的设计长度是L，排水板分上、中、下段三部分，1- 预应力整体式可控降解滤膜只存在于排水板设计深度的中段部分。全为正常滤膜的排水板上段长度为L1， 含有局段预应力整体式可控降解滤膜的排水板中段长度为L2，全为正常滤膜的排水板下段长度为L2，有 L＝L1+L2+L3。两段长度为a的可降解滤膜与夹在其中的长度为b的正常排水板组成一个局段单元，两个局 段单元之间的间距为c1、c2。

(3)滤膜上的局部区段材料为可降解的纤维材料，例如：小麦、玉米等农作物为原料，其在在有氧 及无氧条件下，生物纤维在微生物及动植物体的作用下，其物理、化学性能发生下降，最终成为CO₂、H₂O、 CH₄及其它小分子量化合物的聚合物。此纤维材料含有一定量PBST聚酯纤维，可以降低可降解纤维材料的 弹性，使滤膜不易因两边土体的挤压被压入排水槽中。通过控制原材料掺入比例，此局部区段的滤膜降解 速率是可控的。

(4)滤膜上只有局部区段为可控降解纤维材料；所述可控降解纤维材料含有PBST聚酯纤维，根据实 际的排水工期需要，掺入不同剂量的PBST聚酯纤维，使所述局段滤膜的降解速率可控。当此局部区段的 纤维材料降解后，软土堵塞于塑料排水板芯板上形成不透水结构，从而实现减小工后沉降。

(5)可降解的局段滤膜被施加了环向预应力，受预应力绷紧后的滤膜在受到土侧压力后嵌入排水通 道的变形远远小于没有预应力情况下的变形，从而维持了真空预压工序时的正常排水效率。

(6)采用热黏合技术，使局段预应力可降解滤膜与芯板形成整体式结构；该局段整体式结构能克服 可降解纤维的高弹性特点，提高该局段滤膜和芯板的整体强度。