一种基于智能主动排水的软土地基加固装置的制作方法

专利检索2022-05-11  5



1.本发明涉及软土地基加固处理技术领域,尤其涉及一种基于智能主动排水的软土地基加固装置。


背景技术:

2.目前,我国公路行业规范对软土地基的定义是指强度低,压缩量较高的软弱土层,多数含有一定的有机物质,由于软土强度低,沉隐量大,往往给道路工程带来很大的危害,如处理不当,会给公路的施工和使用造成很大影响,常用的软土地基处理方法有砂石料置换法,水泥搅拌加固法,堆载预压法、真空预压法等,上述方法较为成熟,各自有各自的适用性和优缺点;
3.现有技术中公开了一篇中国专利,申请号为200710057012.8、申请日为2007年03月27日、公告号为cn100560871的《气挤压排水加固软土地基的方法及使用的气囊》,其设置的气囊具有多腔室的气囊体,气囊体固定于插杆上,气囊体内设置独自密闭的腔室,利用气囊插入软土地基土层中,对气囊体进行充气挤压其周边的土体,土体中的孔隙水压力增大,首先是紧临气囊周边的土体中的孔隙水渗透到气囊外层的排水材料上向上排出,随着时间的推移,远离气囊的土体中的孔隙水也会逐步渗透到气囊外层的排水材料上向上排出,气囊挤压土体后,会形成一个孔洞,气囊拔出时,可以向孔洞中填充一些较为经济的砂土类材料;
4.虽然,该气挤压排水加固软土地基的方法及使用的气囊,利用该气囊能够使得所加固的地基土成了一种复合地基,其承载力会进一步提高,但是,在实施过程中存在弊端,气囊体需要检测并定期补充气体,以保持其挤压土体的压力恒定,费时费力,而且,排水速度慢,另外,需要将气囊撤出后才能在气囊形成的空洞内填充砂土材料,在气囊撤出的过程中,空洞容易塌方,填充砂土效果差;
5.所以,就以上问题,本发明提供一种排水效率高,有利于缩短排水周期,且砂土填充效果好,加固后有利于提高承载力的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置是必要的。


技术实现要素:

6.本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种基于智能主动排水的软土地基加固装置。
7.为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
8.本发明公开的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置,包括:
9.展开机构;
10.能够折叠和展开的硬质的壳体;
11.所述壳体外壁固连有排水板,所述壳体底部封盖有过滤层,当所述壳体以折叠状态插入软土地基中,所述展开机构能够插入所述壳体中,并跟随所述展开机构膨胀而展开
所述壳体挤压软体地基土体,使所述壳体内部形成储水腔;以及
12.多个能够置于所述储水腔内的排水架,所述排水架通过拆卸结构能够与所述壳体内壁活动连接。
13.进一步的,所述展开机构为气囊。
14.进一步的,所述排水架刚性支撑所述壳体保持展开。
15.进一步的,所述壳体在水平面上的投影其构造能够呈一字型折叠,或通过所述展开机构提供驱动力能够呈矩形截面地型展开。
16.进一步的,所述壳体包括两个相互平行的用于夹持所述展开机构的挤压板和两组折叠板;
17.所述挤压板与所述折叠板通过铰链依次首尾连接合围形成所述储水腔侧壁,所述储水腔底部通过所述过滤层与所述挤压板和所述折叠板侧壁固定连接。
18.进一步的,所述挤压板中部形成有凹槽,用于承托承托所述展开机构设置的插杆,所述挤压板两端均形成有朝向所述储水腔延伸的反向翼板,其中,所述壳体折叠状态下,两个所述挤压板的所述反向翼板末端重合。
19.进一步的,所述折叠板至少包括两个板体,两个所述板体通过铰链连接,且两个所述板体位于所述铰链侧还设置有搭接结构,用于使两个所述板体交错重合,从而封盖所述折叠板的折叠缝。
20.进一步的,所述排水架内部形成有沿所述排水架长度方向延伸的排水通道,用于排出所述储水腔内的积水。
21.进一步的,所述排水架包括支撑所述壳体的主板体;
22.其中,所述壳体朝向所述储水腔侧的侧壁沿软土地基深度方向开设有与所述主板体滑动连接的滑槽,所述滑槽为所述拆卸结构。
23.进一步的,所述排水架还包括筋板,所述筋板垂直于所述主板体,辅助支撑所述壳体。
24.在上述技术方案中,本发明提供的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置,有益效果;
25.本发明设计的软土地基加固装置与现有技术相比,其包括展开机构和硬质结构的壳体、以及排水架;
26.首先,壳体能够展开和折叠,壳体折叠状态下能够和展开机构同步压入软土地基的土体中,利用展开机构作为驱动力,驱动壳体在软土地基中展开,使壳体内形成储水腔,排水架从壳体顶端开口部装入壳体内替代展开机构刚性支撑壳体,使壳体保持展开状态,省去了操作人员定期巡检维护环节,同时也避免了维护不到位造成浪费软土地基排水时间问题;
27.其次,该结构中软土地基在壳体的挤压下,土体中的孔隙水透过过滤层进入储水腔,使软土地基土体中的孔隙水水从壳体侧壁和储水腔渗出,大大地提高了排水效率,同时,排水架可以作为导水管与外部抽水设备连接,能够进一步提高排水效率;
28.另外,当软土地基土体密实后,通过外力破坏性地去除过滤层,可以朝向储水腔内填充砂石料,完成软土地基的加固目的,最后逐一拔出排水壳体,便于排水架、壳体重复使用,节约资源。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明公开的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置的整体结构示意图;
31.图2是本发明公开的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置的主视图;
32.图3是本发明公开的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置的俯视图;
33.图4是本发明公开的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置展开状态俯视图;
34.图5是本发明公开的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置壳体展开状态轴测图。
35.附图标记说明:
36.10、展开机构;11、插杆;
37.20、壳体;21、挤压板;211、凹槽;212、反向翼板;213、滑槽;22、折叠板;221、第一板体;222、第二板体;223、搭接板;224、卡槽;225、第一密封体;226、第二密封体;23、过滤层;24、铰链;25、储水腔;
38.30、排水架;31、主板体;32、排水通道;33、进水口;34、出水口;35、筋板。
具体实施方式
39.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
40.参见图1所示;
41.一种基于智能主动排水的软土地基加固装置,包括展开机构10、能够折叠和展开的硬质的壳体20,也即壳体20具有折叠状态和展开状态;壳体20外壁固连有排水板,壳体20底部封盖有过滤层23,当壳体20以折叠状态插入软土地基中,展开机构10能够插入壳体20中,并跟随展开机构10膨胀而展开壳体20挤压软体地基土体,使壳体20内部形成储水腔25;以及多个能够置于储水腔25内的排水架30,排水架30通过拆卸结构能够与壳体20内壁活动连接。
42.具体的,壳体20顶端具有开口部,最简单的,壳体20包括两片相贴合的板材,贴合区域中有部分形成空腔(板材内侧有肋板构造或者槽构造)以容纳或者供操作,展开机构10至少部分的位于空腔中,壳体20底端固连有过滤层23,壳体20折叠状态下能够和展开机构10同步压入软土地基的土体中,折叠状态下由于宽度方向尺寸较小,可以在高度方向上施压直接插入软质的软土地基中,在一些压力较大的区域或者尺寸大的壳体,优选的选用液压机构作为展开机构,液压机构可以提供巨大的驱动力,在压力较小的区域或者尺寸较小的壳体,优选的,展开机构10为气囊,气囊布置更为方便,壳体20进入软土地基后在气囊的扩张的驱动下而展开,如相对设置的两片板材相背离运动,使壳体20内形成储水腔25,排水架30从展开状态的壳体20的顶端开口部装入壳体20内,从而替代展开机构10如气囊,通过排水架30刚性支撑壳体20,使壳体20保持展开状态,省去了气囊保压状态,节省了操作人员
定期向气囊补气环节,同时也避免了监测不到位,气囊漏气造成浪费软土地基排水时间,该结构中软土地基在壳体20的挤压下,土体中的孔隙水透过过滤层23进入储水腔25,使软土地基土体中的孔隙水水从壳体20侧壁和储水腔25渗出,大大地提高了排水效率,其次,排水架30可以作为导水管与外部抽水设备连接,抽水设备及时将储水腔25内的积水及时排出,进一步提高排水效率。
43.过滤层25为柔性结构,如过滤布等,如此可以在折叠状态和展开状态间进行切换,展开机构10实际上任何能够伸长的动力结构均可,如液压缸、伸缩杆等等,但优选地为气囊,气囊能够提供变形以提供较大的驱动面积以及均衡的驱动力。
44.当壳体20展开时,其底部为过滤层25,柔性结构的过滤层25能够自动展开,但是壳体的侧壁也即宽度方向可以设置为伸缩结构,如伸缩板材,但优选的,也可以是过滤层25,如韧性较好具有一定承载力的布料,如此均可以随着壳体的展开进行相应的展开。
45.另外,当软土地基土体排水完毕、达到土体密实后,通过外力破坏性地去除过滤层23,可以朝向储水腔25内填充砂石料,完成软土地基的加固目的,最后逐一拔出排水架30、壳体20,便于排水架30、壳体20重复使用;在一些可选的实施例中,排水架30、壳体20的材质为钢材,可以直接留置于软土地基中作为加强件,提升软土地基的承载力。
46.参见图3、4所示,优选的,壳体20在水平面上的投影其构造能够呈一字型折叠或者近似一字型折叠,或通过展开机构10提供驱动力能够呈矩形截面的展开。
47.具体的,使用时,当壳体20呈一字型折叠时,顶端通过外部压力设备如能够向下施压的各类工程机械将壳体20和展开机构10同步压入软土地基中,当壳体20被压入后,展开机构10如气囊充气,作为驱动力驱动壳体20呈矩形截面地型展开,从而扩展壳体20容积挤压软土地基土体,使土体中的孔隙水渗出,当壳体20展开后,放入排水架30,通过排水架30支撑壳体20保持展开,土体中孔隙水透过过滤层23进入储水腔25,从而土体中的孔隙水能够从储水腔25和壳体20外壁的排水板同步排出,提高排水效率,优选的,过滤层23可以是现有技术中的土工布,也可以是柔性的能够透水的其他材质的布料或过滤网。
48.参见图4、5所示,优选的,壳体20包括两个相互平行的用于夹持展开机构10的挤压板21和两组折叠板22;挤压板21与折叠板22通过铰链24依次首尾连接合围形成储水腔25侧壁,储水腔25底部通过过滤层23与挤压板21和折叠板22侧壁固定连接。
49.具体的,参见图4所示,壳体20包括两个挤压板21和两组折叠板22,两个挤压板21相互平行设置,其侧部通过铰链24与折叠板22连接,从而壳体20展开后横截面呈矩形结构,使储水腔25具有四面侧壁、一面底壁的箱体结构,底壁为过滤层23,壳体20为敞开结构,便于展开机构10和排水架30放入储水腔25内;
50.参见图4所示,优选的,挤压板21中部形成有凹槽211,用于承托展开机构10设置的插杆11,插杆11的外形与凹槽211相适配,如此插杆11也成为两个挤压板21中部在中部的承载机构,防止中部在插入过程中被挤压坍陷,挤压板21两端均形成有朝向储水腔25延伸的反向翼板212,其中,壳体20折叠状态下,两个挤压板21的反向翼板212末端重合,如此两个反向翼板212一方面实现第折叠板22的保护,另一方形成尖端构造便于插入;更为重要的,在展开状态,两个反向翼板212之间形成了一个容纳腔,该容纳腔内充满了软土,如此容纳腔及其内部的容纳物给了挤压板一个额外的由内向外的支撑力,这个支撑力反向于其它软土对挤压板21的挤压力,而且是由被挤压的对象提供的辅助力,降低了展开机构的驱动力,
而且,由于容纳腔的口小腹大,软土被挤出的压力更大,能够提供更大的辅助力。而且,向内侧倾斜的反向翼板212形成了一个斜坡,将挤压板21正面的软土源源不断的通过斜坡输送向两侧,降低展开机构的挤压压力。
51.具体的,该结构中,挤压板21中部开设有凹槽211,展开机构10上设置有插杆11,插杆11顶端具有凸台部,壳体20折叠时,通过凹槽211可以承托插杆11,当壳体20插入软土地基时,使展开机构10可以与壳体20同步地插入软土地基中,同时通过凹槽211可以限制插杆11在储水腔25的位置,起到限位作用,该结构中,挤压板21两侧通过反向翼板212过渡,壳体20收缩状态下,有利于减少壳体20侧部棱边的形成,便于壳体20顺利插入软土地基的土体中,外部压力设备按压壳体20时受力点可以设置在凹槽211上部,同步按压插杆11和壳体20;
52.参见图4所示,优选的,折叠板22至少包括两个板体,两个板体通过铰链连接,且两个板体位于铰链侧还设置有搭接结构,用于使两个板体交错重合,从而封盖折叠板22的折叠缝。
53.具体的,折叠板22包括第一板体221和第二板体222、以及第一密封体225和第二密封体226;
54.第一板体221一侧通过铰链24与第二板体222侧部铰接,第一板体221位于第二板体222侧设置有搭接结构,通过搭接结构使第一板体221和第二板体222交错重合封盖折叠板22的折叠缝,搭接结构内布设有第一密封体225,该结构中通过第一密封体225密封第一板体221和第二板体222折叠缝,第一板体221和第二板体222远离搭接结构侧布设有第二密封体226,通过第二密封体226与挤压板21密封接触,优选的,第一密封体225和第二密封体226均可以是现有技术中的橡胶密封条;
55.搭接结构包括形成在第一板体221上的搭接板223和开设在第二板体222上的卡槽224,折叠板22展开状态下,搭接板223与卡槽224重合,卡槽224或搭接板223侧部固连有第一密封体225,该结构中通过第一密封体225和第二密封体226可以有效地保证软土地基土体中的孔隙水透过过滤层23进入储水腔25内。
56.本发明提供的另一个实施例中,进一步的,所述挤压板包括相铰接的第一压板以及第二压板,所述第一压板以及第二压板的铰接点以及转轴设置于挤压板的中部,两者的铰接结构可以与第一板体221和第二板体222的铰接结构完全相同,也即可以为搭接结构,但在初始状态,第一压板以及第二压板仍旧是一字形态,如此设置的优点在于,展开时,挤压板接受气囊的挤压形成v形结构,也即第一板与第二板的转轴位置向外凸起以挤压软土地基,此时优点是,向外凸起的v形结构可以让软土向两侧流动,降低挤压的压力,最终形成了六边形的结构,相比原先的长方形,六边形内侧体积更大,对软土的加固效果更好,但是展开机构施加的力却更小,更进一步的实施例中,甚至可以将挤压板设置有三段以上,设置的段数量越多,形成的结构越接近于圆形,围出的体积更大,相应的挤压空间更大对软土的加固效果就更好。同时,由于展开机构为气囊,对于这种不同外形的挤压结构具有极好的适配性,两者的配合效果好。
57.更进一步的,此时反向翼板212转动连接在挤压板上,如此设置的作用在于,在展开的开始阶段,两个反向翼板212始终贴合形成一个楔形的尾端,如此一方面便于软土不断的挤压流动,另一方面为整体展开结构提供一个稳定的末端维持结构,防止末端随意浮动,
在展开的中间过程,两个挤压板的端部脱离时,此时两个反向翼板才开始脱离,直至最后成型。
58.参见图1所示,优选的,排水架30内部形成有沿排水架30长度方向延伸的排水通道32,用于排出储水腔25内的积水。
59.具体的,为了实现将储水腔25内的积水及时排出,该结构中,排水架30作为导水管,排水架30内部沿其长度方向形成有排水通道32,参见图1所示,排水架30靠近底端的侧壁上周向布设有与排水通道32连通的进水口33,排水架30顶端开设有与排水通道32连通的出水口34,出水口34与外部抽水设备连通,从而实现将储水腔25内的积水及时排出,提高软土地基排水效率,缩短施工周期;
60.参见图1所示,优选的,排水架30包括支撑壳体20的主板体31;
61.其中,壳体20朝向储水腔25侧的侧壁沿软土地基深度方向开设有与主板体31滑动连接的滑槽213,滑槽213为拆卸结构。优选的,排水架30还包括筋板35,筋板35垂直于主板体31,辅助支撑壳体20。
62.具体的,参见图4、5所示,排水架30包括支撑两个挤压板21的主板体31,主板体31垂直于壳体20的挤压板21,主板体31中部设置有立柱,立柱内布设有排水通道32;挤压板21朝向储水腔25侧的侧壁沿软土地基深度方向开设有与主板体31侧部滑动连接的滑槽213,滑槽213可以设置多个,对称并间隔地分布在凹槽211两侧,两个挤压板21相对的两个滑槽213为一组,当展开机构10撤离储水腔25后,可以在储水腔25内同时插装多个排水架30,保证支撑稳定性和排水效率;
63.为了保证折叠板22展开到位,排水架30的立柱侧部还设置有筋板35,筋板35与主板体31相互垂直设置,通过筋板35与折叠板22的第一板体211侧壁接触,从而辅助支撑折叠板22保持展开;
64.在上述技术方案中,本发明提供的一种基于智能主动排水的软土地基加固装置,有益效果:
65.本发明设计的软土地基加固装置与现有技术相比,其包括展开机构和硬质结构的壳体、以及排水架;
66.首先,壳体能够展开和折叠,壳体折叠状态下能够和展开机构同步压入软土地基的土体中,利用展开机构作为驱动力,驱动壳体在软土地基中展开,使壳体内形成储水腔,排水架从壳体顶端开口部装入壳体内替代展开机构刚性支撑壳体,使壳体保持展开状态,省去了操作人员定期巡检维护环节,同时也避免了维护不到位造成浪费软土地基排水时间问题;
67.其次,该结构中软土地基在壳体的挤压下,土体中的孔隙水透过过滤层进入储水腔,使软土地基土体中的孔隙水水从壳体侧壁和储水腔渗出,大大地提高了排水效率,同时,排水架可以作为导水管与外部抽水设备连接,能够进一步提高排水效率;
68.另外,当软土地基土体密实后,通过外力破坏性地去除过滤层,可以朝向储水腔内填充砂石料,完成软土地基的加固目的,最后逐一拔出排水壳体,便于排水架、壳体重复使用,节约资源。
69.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所
描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
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