1.本发明涉及防渗透技术领域，特别涉及一种用于土工膜的软土埋设装置及方法。


背景技术：

2.土工膜是一类由高分子聚合物制成的新兴工程防渗材料，具有防水性能好、厚度薄、施工速度快和造价优势明显等特点，已广泛应用于土石坝、堤防、围堰、库盆、蓄水池、渠道、垃圾填埋场等防渗工程。
3.对于临江沿海的大量软土环境，工程中常常需要将土工膜埋入土中，比如，我国沿海地带大面积的海滩养殖，不同养殖种类有着严格的海水酸碱度、含盐量等水质要求，应阻隔渗流，避免水体交换，其常见的措施就是进行防水土工膜的埋设。当堤坝的安全受到管涌、流土等渗漏水的威胁时，也是常采用埋设土工膜进行治理。
4.目前最为常用的土工膜埋设技术是采用明挖法开挖基槽，将土工膜埋入基槽后进行回填与压实。但是，该方法存在三个重要弊端：1)软土环境下的开挖，往往是水上作业，且水深很浅，开挖机械因重量大而难以进入；2)开挖基槽的稳定性很差，因为滩涂软土往往土体性质很差，具有较大的触变特性，黏土颗粒表面吸附的胶体受到扰动后，从凝胶状态变为流动的溶胶状态，使土体强度迅速下降，呈现为一定的流动性，基槽两侧土体很容易滑入基槽；3)基槽的开挖与回填，若不能采用机械开挖，工程量会非常大。


技术实现要素：

5.针对现有技术中通过明挖法埋设土工膜存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于土工膜的软土埋设装置及方法。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
7.第一方面，本发明提供一种用于土工膜的软土埋设装置，包括：
8.螺旋锚桩，所述螺旋锚桩包括桩体以及固定安装在所述桩体端部的螺旋片；
9.承载套管，所述承载套管套设在所述桩体的外侧，且所述承载套管的下端和上端分别固定安装有转向环和挂环；
10.牵拉收紧器，所述牵拉收紧器可拆卸连接在所述挂环上；以及
11.牵拉绳，所述牵拉绳的一端与所述牵拉收紧器连接、另一端经所述转向环转向后连接土工膜，其中，所述土工膜的入土侧边固定连接有加固绳，所述牵拉绳的另一端与所述加固绳固定连接。
12.优选的，所述土工膜的入土侧边经翻折后固定连接在所述土工膜的表面，且所述入土侧边与所述土工膜的表面构成用于穿设所述加固绳的穿绳通道。
13.优选的，所述牵拉绳的另一端绕过所述加固绳后与所述牵拉绳的绳体结成套索固定。
14.优选的，所述土工膜的入土侧边间隔地设置有多个用于所述牵拉绳连接的绳孔。
15.优选的，所述承载套管的内侧壁与所述桩体的外侧壁具有间隙以使所述承载套管
沿所述桩体轴向活动。
16.第二方面，本发明还提供一种用于土工膜的软土埋设方法，所述方法基于如上所述的装置，所述方法包括以下步骤：
17.s1、将加固绳固定连接在土工膜的入土侧边；
18.s2、根据土工膜的入土侧边的宽度确定所需牵拉绳的数量，所述牵拉绳的数量即为所述软土埋设装置的使用数量；
19.s3、将各牵拉绳相互间隔地与土工膜上的加固绳固定连接，并将各牵拉绳穿引在各承载套管下端的转向环中；
20.s4、将各螺旋锚桩钻入软土到预定深度且呈一列排布的桩列；
21.s5、将s3中的各承载套管从上方分别套设到s4中各螺旋锚桩的桩体上，并为每个承载套管上端的挂环安装牵拉收紧器后，再将各牵拉绳分别与各牵拉收紧器连接；
22.s6、固定土工膜位于地面上的侧边，通过各牵拉收紧器牵引各牵拉绳，使土工膜的入土侧边深入到软土中，直至土工膜埋设到预定的深度和角度。
23.优选的，为了提高埋设效率，所述s1与所述s4同时进行。
24.优选的，在s6中，若螺旋锚桩在牵拉收紧器工作过程中发生倾斜的情况，则增加螺旋锚桩的钻入深度。
25.优选的，在s6中，若螺旋锚桩在牵拉收紧器工作过程中发生弯折的情况，则增加螺旋锚桩的直径。
26.进一步的，所述方法还包括：
27.s7、依次拆除牵拉收紧器、承载套管和螺旋锚桩，并将各牵拉绳位于地面上的部分剪除。
28.采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：由于螺旋锚桩、承载套管、牵拉收紧器、牵拉绳以及固定有加固绳的土工膜的设置，使得在使用时，通过螺旋锚桩能够在软土上安装桩列，使得牵拉绳能够通过加固绳与土工膜实现稳固连接，牵拉绳再穿引在承载套管下端的转向环中，并通过连接在承载套管上端挂环上的牵拉收紧器能够实现对牵拉绳的牵拉收紧，而当承载套管套设在螺旋锚桩上后，通过牵拉收紧器对牵拉绳的牵拉作用即可将土工膜拉入到软土中，从而完成土工膜的埋设。相交于传统的明挖法埋设土工膜，本发明的装置及其方法不涉及开挖机械，从而能够在水中施工，并且也不存在软土坍塌的可能，同时具有施工速度快、对人力物力要求小、可重复使用的特点。
附图说明
29.图1为本发明中软土埋设装置的结构示意图；
30.图2为本发明中土工膜与牵拉绳的连接结构示意图；
31.图3为本发明软土埋设装置的使用示意图；
32.图4为本发明软土埋设装置的另一使用示意图。
33.图中:1-桩体、2-螺旋片、3-承载套管、4-转向环、5-挂环、6-牵拉收紧器、7-牵拉绳、8-土工膜、9-加固绳、10-螺栓、11-堤坝、12-填石、13-软土地基、14-盐水池、15-鱼塘、16-污染物、17-受污染地下水。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
35.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
37.另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.实施例一
39.一种用于土工膜的软土埋设装置，如图1及图2所示，螺旋锚桩、承载套管3、牵拉收紧器6和牵拉绳7。
40.其中，螺旋锚桩包括桩体1以及固定安装在桩体1端部的螺旋片2。桩体1配置为金属材质的柱状结构，螺旋片2呈金属材质的条状叶片，并呈螺旋状焊接在桩体1的下端位置，通常，螺旋片2的外径配置为桩体1直径的3-5倍为宜，另外，桩体1的下端配置为尖锐状以便于钻入软土。
41.承载套管3配置为金属材料的筒状结构，承载套管3内径大于桩体1的直径(例如间隙配合)，从而使承载套管3可方便地套设在桩体1的外侧。另外，承载套管3的下端和上端分别固定安装有转向环4和挂环5。其中，转向环4和挂环5均配置为金属材料制成的环形结构，并通过焊接固定在承载套管3的外侧壁即可。
42.本实施例中，牵拉收紧器6配置为葫芦收紧器(例如手拉葫芦)，使用时其通过自带的挂钩连接在挂环5上。牵拉绳7配置为钢丝绳，牵拉绳7的一个端部与牵拉收紧器6的链条固定连接、另一个端部经转向环4转向后连接土工膜8(即牵拉绳7的另一个端部穿过转向环4后与土工膜8固定连接)。本实施例中，土工膜8的入土侧边固定连接有加固绳9，而牵拉绳7的另一个端部则与加固绳9固定连接，例如土工膜8的入土侧边经翻折后再与土工膜的表面固定连接，从而在其入土侧边与土工膜的表面之间构成用于穿设加固绳9的穿绳通道，而该入土侧边则通过螺栓10固定在土工膜的表面，并且螺栓10通常相互间隔地配置有三个或者三个以上。如此设置，能够通过加固绳9分担牵拉绳7的拉力，以防止直接受力能力较弱的土工膜8被拉扯撕裂。而牵拉绳7的另一个端部则在绕过加固绳9后再与牵拉绳7的绳体结成套索固定，其中该套索的联结处也通过螺栓10固定，而为了加固连接效果，该螺栓10通过配置两个及以上的数量。
43.使用时，先用螺旋锚桩在软土上钻入，再将转向环4中事先穿设有牵拉绳7的承载
套管7套设在桩体1上，并使承载套管7下端处的转向环4伸入到软土中预定深度位置，同时确保牵拉绳7的两个端部以及挂环5均处于地面之上；再将牵拉绳7的其中一个端部与土工膜8上的加固绳9固定连接，并将牵拉收紧器6连接到挂环5上，再将牵拉绳7的另一个端部连接到牵拉收紧器6上；再通过牵拉收紧器6拉扯牵拉绳7，在牵拉绳7的带动下加固绳9逐渐进入软土中，而土工膜8也随之进入软土中，直至土工膜8伸入到预定的深度，并且通常在土工膜8的入土侧进入软土的过程中，还会固定土工膜8位于地面上的侧边，以便于控制土工膜8的埋设角度。
44.可以理解的是，实际使用时，土工膜8通常需要具有一定的入土宽度，即加固绳9具有一定的长度尺寸，因此为了使加固绳9沿其长度各处能够较为均匀的入土，实际使用时，同一根加固绳9上会间隔地固定有多根牵拉绳7，例如在入土侧边间隔地设置有多个用于牵拉绳7连接的绳孔，而每根牵拉绳7都对应一个本实施例的软土埋设装置。而在土工膜8入土的过程中，只需要将多个软土埋设装置沿一列布置，并同时工作即可带动具有一定入土宽度的土工膜8均匀入土，从而有利于提高土工膜8的埋设效率。当然，在土工膜8具有一定的入土宽度的情况下，牵拉绳7也可以只配置有一根，此时则需要将多根牵拉绳7合并在一起，并与同一个牵拉收紧器6相连接即可；或者，还可以将牵拉绳7的另一端(与加固绳9相连接的端部)分成多股子绳，每个子绳以相同的方式相互间隔地与加固绳9长度方向的不同位置连接即可。
45.如图3所示，其示出了堤坝11两侧存在不同类的两种水体(盐水池14和鱼塘15)时土工膜8的埋设示意图。由于堤坝11本身在建立时为了坝身稳固而在下方加入了一些大大小小的填石12作为基础，使得直接开挖并埋设土工膜8或者在土体内部铺设隔水层变得十分困难。并且由于填石12之间存在的缝隙，使得在堤坝11两侧不同水位的盐水池14和鱼塘15时，会因渗流的产生并诱导水土流失。因此可在堤坝11右侧使用本实施例提供的软土埋设装置，从而通过上述的使用方式将土工膜8埋设在盐水池14和鱼塘15之间，如此不仅将阻隔堤坝11两侧水位差形成的渗流，而且还使得软土地基13内部水体难以流通，从而达到隔水的目的，将保护右侧鱼塘15的微生物生长环境。同时该土工膜8可作为永久性设施长久使用，经济性价比极高，无需大型机械设备。
46.实施例二
47.如图4所示，为本实施例提供的软土埋设装置在部分地区存在污染物堆积并导致地下水污染的情况下的应急使用示意图，此时软土埋设装置沿着污染物周边配置，从而将土工膜8的两端均埋设在软土中。土工膜8埋入地下的部分则可以阻止污染物16在土中的水平扩散，而土工膜8处于地面上的部分则用于封存污染物16和受污染地下水17，避免地表水或降雨将污染物向土体深层迁移，最终实现控制污染物快速扩散的应急处理。同水中作业不同，此时电动设备可以更多安全地使用，例如用电动牵拉器代替手拉葫芦，使得施工更加快捷且便利，无需大型机械设备进行操作。对于非永久设施，临时性的土工膜8铺设将更为经济实惠，且适用性强，或大或小的污染场地都可以使用，但对软土地基13的要求较高，不能存在过多过大的石块。
48.实施例三
49.一种用于土工膜的软土埋设方法，该方法基于上述实施例提供的软土埋设装置实现，该方法包括以下步骤：
50.s1、将加固绳固定连接在土工膜的入土侧边；
51.s2、根据土工膜的入土侧边的宽度确定所需牵拉绳的数量，牵拉绳的数量即为软土埋设装置的使用数量；
52.通常根据施工地点的土壤地质情况，经试验及经验公式确定土工膜单次可入土的宽度(加固绳的长度)以及牵拉绳的排列密度，从而确定所需的牵拉绳的数量。
53.s3、将各牵拉绳相互间隔(均匀间隔)地与土工膜上的加固绳固定连接，并将各牵拉绳穿引在各承载套管下端的转向环中；
54.s4、将各螺旋锚桩钻入软土预定深度且呈一列排布的桩列；
55.通常在螺旋锚桩钻入软土的过程中如碰到较大的石块，则需要更换深度或地点以避开石块，即，发明提供的装置及方法更适用于无大型石块的软土地区。
56.s5、将s3中的各承载套管从上方分别套设到s4中各螺旋锚桩的桩体上，并为每个承载套管上端的挂环安装牵拉收紧器后，再将各牵拉绳分别与各牵拉收紧器连接；
57.s6、固定土工膜位于地面上的侧边，通过各牵拉收紧器牵引各牵拉绳，使土工膜的入土侧边深入到软土中，直至土工膜埋设到预定的深度和角度。
58.可以理解的是，为了提高埋设效率，上述的s1与s4能够同时进行。
59.而在s6中，若螺旋锚桩在牵拉收紧器工作过程中发生倾斜的情况，则增加螺旋锚桩的钻入深度。同样是在s6中，若螺旋锚桩在牵拉收紧器工作过程中发生弯折的情况，则增加螺旋锚桩的直径。
60.本发明提供的方法还包括以下步骤：
61.s7、依次拆除牵拉收紧器、承载套管和螺旋锚桩，并将各牵拉绳位于地面上的部分剪除。如此设置，能够防止裸露在地面之上的牵拉绳对工作人员以及沿海或沼泽地带生活的渔民造成伤害。
62.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。