CN102995620B - 一种真空/电渗/磁场/堆载联合预压加固软基的方法 - Google Patents

Abstract

一种真空—电渗—磁场—堆载联合预压加固软基的方法，其将磁场的作用引入真空预压、电渗和堆载预压的过程中，通过真空预压、电渗、磁场和堆载预压四种工艺同时进行，不需要独立施加作用的时间，节约了工期和费用，并能提高加固的效果。磁场诱导水产生分子感应磁矩，分子感应磁矩的相互作用可以改变土壤中水的粘度，提高其扩散渗透速度，可以有效促进水的渗透；磁场不仅可以作用于土壤中的自由水，也可以作用于结合水，促使其脱离束缚，沿着一定的方向渗透排出，从而起到加固的目的。磁场还可能改变土壤颗粒的一些物理性质，如粘结性，膨胀量，表面张力，团聚化作用等，利用其利于排水固结的一面可以强化固结作用，提高固结速度，节约地基处理耗费的人力物力。

Description

一种真空/电渗/磁场/堆载联合预压加固软基的方法

技术领域

本发明属于地基处理技术领域，特别涉及一种真空—电渗—磁场—堆载联合预压加固软基的方法。 

背景技术

在建筑工程中，对不良地基土进行处理与加固的方法一般有置换法、预压法、压实与夯实法、加筋法及灌浆法等。针对土质的不同选用其中的一种或是几种的结合，完成对地基土的处理。 

对于由于海相、湖相及河相沉积的软弱粘土层，其含水量大、压缩性高、强度低，透水性差，在建筑物荷载作用下会产生较大的沉降和沉降差，对于大面积施工，必须对该类地基进行加固处理与加固。中国专利：200610096961，深层软土地基加固方法；中国专利，公开号：CN102535432A，一种真空-电渗-堆载联合加固软基的系统和方法；中国专利，公开号：CN200810018498，一种软土地基的加固方法，这些专利都采用了电渗方法和真空及加载方法相结合来促进排水和加固进程。 

本专利提出利用真空预压、电渗和堆载联合加固软土地基的系统和方法，是在已知专利方法基础上增加了磁场的作用。 

磁场诱导水产生分子感应磁矩，分子感应磁矩的相互作用可以改变土壤中水的粘度，提高其扩散渗透速度，可以有效促进水的渗透；磁场不仅可以作用于土壤中的自由水，也可以作用于结合水，促使其脱离束缚，沿着一定的方向渗透排出，从而起到加固的目的。磁场还可能改变土壤颗粒的一些物理性质，如粘结性，膨胀量，表面张力，团聚化作用等，利用其利于排水固结的一面可以强化固结作用，提高固结速度，节约地基处理耗费的人力物力。 

所述的磁场，可以是微弱磁场，或者是强磁场，可以使交变磁场，直流磁场或者两者的叠加，还可以使用梯度磁场，磁场强度可以在0-20000Gs变化。磁场的建立可以通过永久磁铁、通电的电磁线圈等多种方式来实现。 

发明内容

本发明提供了一种一种真空—电渗—磁场—堆载联合预压加固软基的方法。 

本发明的技术方案包括以下步骤： 

(1)在预处理的软土地基上铺设一层30-50cm厚的砂垫层。 

(2)在预处理软土地基场地的四周开挖真空密封膜的密封沟。 

(3)在铺设砂垫层和开挖密封沟的同时制作排水电极和水平排水管。 

(4)在部分塑料排水板上绕制线圈制作产生磁场的装置。 

(5)利用打板机打设塑料排水板，按照电极间距预留布置排水电极的位置，预留电极间距优先采取4~5倍排水板间距，在预留布置电极的位置不打排水板，只打孔，成孔后立即插入事先制做好的排水电极，电极上端与导电线路连接。绕有线圈的塑料排水板并排间隔布置。线圈端头与导电线路连接。 

(6)在场地上布置水平排水管，水平排水支管与塑料排水板间距一致，水平排水主管间距10m-15m。 

(7)将处于同一排的塑料排水管和排水电极连接在同一根水平排水支管上，塑料排水板露出地面的预留段缠绕在水平排水支管上2~3圈。 排水电极与支管采用连接。支管与主管相连，主管连接真空泵，每1000m~1500m布置一台真空泵。 

(8)在水平排水管和导电线路上铺设一层土工布，在土工布上铺设真空膜，将电渗和磁场排水系统覆盖在膜下，将真空膜压入密封沟然后回填粘土并压实。 

(9)开动真空泵抽真空，并启动直流电源开始电渗和磁场作用，真空预压和电渗、磁场同时进行。真空从水平排水主管传递到支管，从支管传递到排水电极和塑 料排水板的空腔中，并向软土地基扩散。电流通过导线，排水电极和电极间的土体传导，在阳极和阴极之间形成电势差。同时给线圈通电，两个饶有线圈的相邻塑料排水板之间形成磁场。软土地基中的自由水在真空负压和磁场的作用下向塑料排水板和排水电极汇集。通过水平管网排出。另一方面，具有极性的水分子在电势差的作用下由阳极向阴极汇集，电渗作用增大了水分子活性，加快了渗透速度，并促使结合水脱离土颗粒。，同时，在磁场作用下，水分子的粘滞度减小，土的渗透吸水增加，含水量降低，也使得整个排水固结的过程加速进行。在真空、电渗和磁场的联合作用下，土体迅速排水固结，地基产生固结沉降。 

电渗和磁场的作用可以采用间歇式进行方式，以增加固结作用的有效性和均匀性。 

在抽真空5~10天后，膜下真空度达到80kPa以上，在检查确定真空膜无漏气并且电渗系统稳定工作之后，在真空膜上进行堆载预压。堆载可采用在真空膜上修建粘土围堰然后在围堰内覆水，或者在真空膜上铺设土工布和砂垫层后堆土。堆载后，真空预压、电渗、磁场和堆载预压四者同时进行，达到沉降设计标准后卸载。 

本发明将磁场的作用引入真空预压、电渗和堆载预压的过程中，真空预压、电渗、磁场和堆载预压四种工艺同时进行，不需要独立施加作用的时间，极大的节约了工期，能节约电渗的费用，并能提高加固的效果。 

附图说明

图1 是本发明真空-电渗-磁场-堆载联合加固软土地基的系统平面布置图。 

图2 是本发明真空-电渗-磁场-堆载联合加固软土地基的系统剖面示意图。 

图3 是本发明的磁场作用原理示意图 

图中：1塑料排水板，2排水电极，3水平排水支管，4水平排水主管，5电渗支导线，6电渗主导线，7磁场支导线，8磁场主导线，9 真空泵，10电渗电源；11磁场电源；12砂垫层，13水平排水管路，14导电线路，15土工布， 

16真空膜，17水或砂子，18粘土密封墙，19密封沟，20围堰，21线圈。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 

如图1、图2、图3所示， 一种真空-电渗-磁场-堆载联合加固软土地基的系统，由排水电极2，导线电路、塑料排水板1、线圈21、水平排水管路13、真空泵9、电源10、11等组成。 

一种真空-电渗-磁场-堆载联合加固软土地基的方法，可以采用以下的技术步骤实现： 

(1)  整理场地并铺设一层30-50cm厚的砂垫层12。 

(2)  如果地基夹有砂层，为防止漏气需设置密封墙18。 

(3)  制作排水电极2,  

(4)在塑料排水板1上绕制线圈21制作产生磁场的装置。 

(5)利用打板机打设绕有线圈的塑料排水板1间距1.5mX1.5m，塑料排水板1根据软土层厚度确定入土深度，地面以上预留0.5m. 

(6)  如图1所示，按照3.0mX3.0m的间距预留布置排水电极2的位置，在预留布置电极的位置不打排水板，只打孔，成孔后立即插入制做好的排水电极，电极上端与导电线路5 连接。绕有线圈的塑料排水板并排间隔布置。线圈端头与导电线路7连接。 

(7)  在砂垫层12上布置水平排水管路14，水平排水主管4间距10m-15m，水平排水支管3间距1.5mX1.5m。水平排水管路14埋入砂垫层12中。 

(8)在砂垫层12上铺设一层土工布15,土工布15与砂共同组成水平排水和真空传递系统。 

(9)在砂垫层12上布置电渗导电线路。导电线路由支导线5和主导线组成6。同时，在砂垫层12上布置磁场导电线路。导电线路由支导线7和主导线组成8。 

(10)  将处于同一排的塑料排水板和排水电极连接在同一根水平排水支管上，塑料排水板露出地面的预留段缠绕在水平排水支管上2~3圈。 排水电极与支管采用连接。支管与主管相连，主管连接真空泵，每1000m2~1500m2布置一台真空泵。 

(11)  在土工布15上铺设真空膜16 . 真空膜材质为聚乙烯，厚度按照设计要求确定。 

(12)在密封墙18内侧开挖1.5深的密封沟19, 将真空膜16放入，并用软粘土回填压实。 

(13)将水平排水管4穿过真空膜16与真空泵9连接，并做好有关的密封。 

(14)  将电极排水管阴极和阳极的主导线5通过密封沟19的底部与电源10的负极和正极连接。同时将磁场线圈的阴极和阳极的主导线8通过密封沟19的底部与电源11的负极和正极连接。 

(15)  开动真空泵9抽水，检查是否漏气加强真空维护。 

(16)在真空抽水的同时打开电源进行电渗和磁场的作用。电渗过程和磁场作用可采用间歇通电法，也可采用极性转换法，每2-3天进行一次阴极和阳极的转换。 

(17)  在抽真空5~10天后, 真空膜下的真空度达到80kPa以上，进行堆载预压。堆载方案可采用图2所示在密封沟19内侧修建粘土围堰20, 并向围堰内注水17进行覆水预压，或者堆土预压。堆载后，真空预压、电渗、磁场和堆载预压四者同时进行，达到沉降设计标准后卸载。 

Claims (3)

1.一种真空/电渗/磁场/堆载联合预压加固软基的方法，其特征包括以下步骤： 

(1)在预处理的软土地基上铺设一层30-50cm厚的砂垫层； 

(2)在预处理软土地基场地的四周开挖真空密封膜的密封沟； 

(3)在铺设砂垫层和开挖密封沟的同时制作排水电极和水平排水管； 

(4)在部分塑料排水板上绕制线圈制作产生磁场的装置； 

(5)利用打板机打设塑料排水板，按照电极间距预留布置排水电极的位置，在预留布置电极的位置不打排水板，只打孔，成孔后立即插入事先制做好的排水电极，电极上端与导电线路连接；绕有线圈的塑料排水板并排间隔布置；线圈端头与导电线路连接； 

(6)在场地上布置水平排水管，水平排水支管与塑料排水板间距一致，水平排水主管间距10m-15m； 

(7)将处于同一排的塑料 排水板和排水电极连接在同一根水平排水支管上，塑料排水板露出地面的预留段缠绕在水平排水支管上2～3圈；排水电极与支管连接；支管与主管相连，主管连接真空泵，每1000m²～1500m²布置一台真空泵； 

(8)在水平排水管和导电线路上铺设一层土工布，在土工布上铺设真空膜，将电渗和磁场排水系统覆盖在膜下，将真空膜压入密封沟然后回填粘土并压实； 

(9)开动真空泵抽真空，并启动直流电源开始电渗和磁场作用，真空预压和电渗、磁场同时进行；真空从水平排水主管传递到支管，从支管传递到排水电极和塑料排水板的空腔中，并向软土地基扩散；电流通过导线，排水电极和电极间的土体传导，在阳极和阴极之间形成电势差；同时给线圈通电，两个绕有线圈的相邻塑料排水板之间形成磁场；软土地基中的自由水在真空负压和磁场的作用下向塑料排水板和排水电极汇集；通过水平管网排出； 

在抽真空5～10天后，膜下真空度达到80kPa以上，在检查确定真空膜无漏气并且电渗系统稳定工作之后，在真空膜上进行堆载预压；堆载可采用在真空膜上修建粘土围堰然后在围堰内覆水，或者在真空膜上铺设土工布和砂垫层后堆土；堆载后，真空预压、电渗、磁场和堆载预压四者同时进行，达到沉降设计标准后卸载。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预留电极间距采取4～5倍排水板间距。 

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，电渗和磁场的作用采用间歇式进行方式。