[發明專利]一種真空預壓聯合悶曬式太陽能熱水器的加熱固結系統及施工方法

在審

• 申請號: 201910371210.4
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110195429A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 陳富
• 申請（專利權）人: 中交天津港灣工程研究院有限公司;中交第一航務工程局有限公司;天津港灣工程質量檢測中心有限公司
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10;E02D3/11
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王海濱;王秀奎

本發明公開了一種真空預壓聯合悶曬式太陽能熱水器的加熱固結系統及施工方法，該系統包括若干中空芯板塑料排水板、循環水管、循環泵、真空濾管、真空預壓射流泵、小圍埝、壓膜溝、密封膜和透明薄膜。本發明充分利用太陽能對真空預壓密封膜膜上水進行加熱，并通過循環泵使熱水在中空芯板塑料排水板內循環流動，降低加熱成本，促進了加熱固結法在軟土地基處理領域的應用，能夠縮短軟土固結時間，并增大地基最終沉降量。

技術領域

本發明屬于軟土工程地基處理技術領域，具體涉及一種真空預壓聯合悶曬式太陽能熱水器的加熱固結系統及施工方法。

背景技術

在軟土工程地基處理領域，排水固結法成為一種大面積深厚軟土處理的首選工藝。通過在軟土內打設塑料排水板縮短排水路徑，然后真空預壓或者堆載預壓相結合，能夠在3～4個月內使軟土完成固結加固，在天津、黃驊港、連云港等地的圍海造陸吹填土加固中得到了廣泛應用。

排水固結法的理論主要包括太沙基一維固結理論、比奧固結理論等，預壓荷載產生超孔隙水壓力，孔隙水在壓差作用下通過塑料排水板排出，從而增大土體的有效應力，最終土體的孔隙比減小，地基承載力提高。但塑料排水板插入土體的過程中，會對塑料排水板周圍的土體造成擾動，該區域的土體原有結構遭到破壞，滲透系數變小，該區域稱為“涂抹區”，其直徑約為塑料排水板等效直徑的3倍左右。涂抹區的存在阻礙了土體內孔隙水的排出，造成固結速率減小。如何減小涂抹區對孔隙水的排水阻礙作用成為加快土體固結的關鍵。

近年來對加熱條件下土體的特性有了較深入的研究。正常固結土在加熱后產生收縮的體積應變且不可逆。土體滲透系數隨著溫度的升高而顯著增大，能夠加快土體固結速率。泰國學者Abuel-Naga對曼谷軟黏土進行了一系列室內大型固結儀試驗和小型現場試驗，通過對加熱型塑料排水板與普通塑料排水板的固結過程進行對比，驗證了加熱塑料排水板可以加快軟土固結，并能增大最終沉降量。土力學本構模型理論和現場試驗都證明加熱固結法處理軟土是一項非常具有前景的地基處理技術。現有的加熱型塑料排水板主要采用兩種方式，一種是普通塑料排水板外面纏繞電熱絲，另一種采用塑料排水板旁邊設置U型管，然后在U型管內循環熱水將塑料排水板周圍的土體加熱。這兩種方式都存在能源消耗大且不適合大面積施工應用的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，為促進加熱固結法的現場大規模應用，本發明借鑒農業生產中廣泛使用的塑料大棚的構造，通過上層采用透明塑料膜、底層采用黑色塑料膜，充分利用太陽能提高膜上水的溫度，降低加熱熱源的成本。通過與真空預壓技術相結合，提供一種真空預壓聯合悶曬式太陽能熱水器的加熱固結系統及施工方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種真空預壓聯合悶曬式太陽能熱水器的加熱固結系統及施工方法，包括若干中空芯板塑料排水板、循環水管、循環泵、真空濾管、真空預壓射流泵、小圍埝、壓膜溝、密封膜和透明薄膜；

所述中空芯板塑料排水板采用插板裝置以相對折的方式插入土體內，形成U型，兩端開口處位于土體表面并與循環水管相連，中空芯板塑料排水板外露板頭及循環水管填埋在中粗砂排水墊層內，并在中粗砂排水墊層中鋪設真空濾管；

在加固區周邊挖壓膜溝，并在壓膜溝內側填筑成環繞加固區的小圍埝，所述中粗砂排水墊層表面覆蓋密封膜，其四邊埋入加固區周邊的壓膜溝內，在密封膜的上方鋪設透明薄膜，使小圍埝圍成的區域內的密封膜上形成蓄水池；

所述真空濾管由密封膜上引出，與真空預壓射流泵相連；真空預壓射流泵抽出的水進入蓄水池內；

所述循環水管與蓄水池相連通(循環水管的進水端和出水端分別伸入蓄水池內的膜上覆水水面之下)。

在上述技術方案中，所述中空芯板塑料排水板包括中空圓管芯板和濾膜，所述中空圓管芯板內可循環熱水，外表面等間距設置縱向楞骨，濾膜包裹在中空圓管芯板外圍。