CN103015401B - 一种加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法及所用的插板机,适用于大面积围海造地或低洼地填高工程。包括以下技术步骤:(1)预埋阳极;(2)吹填;(3)泥面上打排水板:插板机可实现在泥面上行走,左右移动以及打排水板等操作,打排水板深度7~8m;(4)铺编织布;(5)铺设阴极:阴极采用EKG材料,做成带孔滤管状,使阴极能代替部分水平排水支管;(6)铺真空膜、冲真空和电渗。本发明将电渗过程中阴极和阳极在土层中上下布置,采用插板机打排水板,并将真空预压、电渗和覆水预压结合起来,优势互补,特别适用于渗透系数小的新近吹填土,能够大大缩短处理工期并且提高处理效果。

Description

一种加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法及装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法及用于淤泥打板的插板机,适用于吹填造地,尤其适用于大面积围海造地或低洼地填高工程,属于水利工程、土木工程、环境工程领域。
背景技术
[0002] 吹填淤泥土具有含水量高、压缩性强、渗透性差、承载力低、固结时间长等特点。为加速沿海开发,必须进行地基处理,通过地基处理达到提高场地承载力,消除不均匀沉降,控制工后沉降的目的。由于吹填淤泥土几乎没有承载力,目前市场上使用的各种插板机由于自重过大、打插深度过大,不能自由行走等缺陷无法使用。
[0003] 吹填淤泥土地基处理技术现常采用的方法有堆载、真空预压、强夯法及电渗法等。目前的地基处理的缺陷是无法直接在淤泥上作业。真空预压可以适当解决该问题,但人工插板只能达到2〜3m,满足不了后期施工的需要,因而需要二次真空处理,工期势必增长。
[0004] 真空预压和电渗排水联合应用是近几年发展起来的软基加固新技术。而现有的方法只是将两种方法简单叠加,没有实现有机结合。以往的方法中真空产生的水流是竖向的而电渗产生的水流是水平的,方向并不一致导致了能量的浪费;并且在室内研究中电极往往上下布置,而在现场试验及应用时则采用水平布置,竖向施打,导致室外应用跟室内研究脱节。
发明内容
[0005] 本发明的目的就在于克服上述缺陷,提供一种能在吹填淤泥土上行走的插板机及将正负极上下布置的真空电渗排水方法。
[0006] 本发明的技术方案是:
[0007] —种加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法,其特征在于包括以下步骤:
[0008] I)制作并预埋阳极;将长8〜12m的直径24〜32臟的铁棒平铺于场地设计位置,并将其固定,防止吹填时将其移动。将正极用导线连接引出吹填区;
[0009] 2)吹填淤泥至设计标高,吹填高度一般为3〜5m ;
[0010] 3)将插板机吊放在预处理吹填区域边界,靠浮箱浮力使其浮于淤泥面上,使叶轮轴线恰好在泥面上,插排水板;排水板插完后,将插板机调离吹填区;
[0011] 4)在操作区铺一层编织布,制作阴极管,将阴极管置于阳极正上方,固定,用导线连接,并引出场区;
[0012] 5)在场地内布置水平排水主管,阴极管。阴极管间距与排水板间距一致,塑料排水板与阴极管采用缭绕法连接,即将塑料排水板露出地面的预留段缠绕在阴极管上2〜3圈,排水板头插入土体内;水平排水主管与阴极管间采用三通连接,将正负极引出的导线连接到直流电源的正负极上;
[0013] 6)在阴极管和导电线路上铺设一层土工布,在土工布上铺设两层真空膜,将电渗排水系统置于膜下,将真空膜压入密封沟,然后回填粘土并压实;将水平排水主管穿过真空膜与真空泵连接,将阴极导线和阳极导线通过密封沟的底部与直流电源的负极和正极连接;
[0014] 7)开动真空泵抽真空,排出部分土体中的自由水,真空稳定后,修筑围堰覆水预压,并同时启动直流电源开始电渗;水分子带极性,在电渗作用下,由阳极向阴极移动,电渗作用增大了水分子的活性,加快了渗透速度,同时电渗还对土体中的结合水起作用,促使弱结合水脱离土颗粒的束缚排出,进一步降低土体的含水率,加速排水。另外在电泳的作用下,土颗粒向阳极移动,加速土体的固结。
[0015] 8)预压结束后,卸载。
[0016] 步骤4)中阴极是由EKG材料做成的导电带孔滤管,装在土工布做成的管套内。
[0017] 上述真空电渗排水方法中使用的插板机,包括卷扬机、发动机、桩管、控制室、振动锤、操作平台,操作平台下方四个角落分别安装4个浮箱,浮箱之间安装叶轮,叶轮片通过轴承、三角带与发动机连接,在操作平台上安装龙门架,龙门架之间设置桩管轨道。
[0018] 所述浮箱3直径f 3m,高4~6M。浮箱起支撑作用,使操作平台能够浮于泥面上并完成打板操作;
[0019] 所述叶轮4的叶轮片长5飞m左右,宽2(T30cm左右。行走时,启动发动机带动叶轮片翻转,通过向后拨动淤泥土向前行走,新近吹填淤泥有一定流动性,保证机械持续前进,不至于叶轮空转;用于水上提供动力的螺旋桨在泥面上只能空转,不能提供前进动力,因而水上插板机在泥面上也 不能使用。
[0020] 以往的插板机直接支撑主架,主架上只能悬挂一个桩管,因此只能一次打一根排水板,本发明插板机上添加了龙门架,可同时施打多根排水板。龙门架之间设置桩管轨道,能根据要求调整桩管间距。
[0021] 有益效果:
[0022] I)本发明中的插板机能水平浮于淤泥面上;在淤泥上完成前后行走、左右移动、停止和打板等作业,打设排水板深度在7lm,施打的排水板深度能满足后期施工要求不需要二次真空预压处理,节省工期,节约成本。
[0023] 2)本发明中的插板机可同时施打多根排水板,缩短了打排水板在工序中所占的时间,能更有效的节省工期。
[0024] 3)本发明中的真空电渗法将电渗、真空预压和堆载(覆水)预压能有机的结合在一起,达到优势互补的目的。该方法解决了纯电渗法电能消耗大、工程造价高的问题.前期采用真空预压排出土体中的自由水,后期通过电渗排出土体中的弱结合水和剩余的自由水;而真空预压和堆载预压则是竖向荷载,使土体更快更好的固结加密。
[0025] 本发明中的真空电渗法将电渗正负极上下布置,使电渗弓丨起的水流与真空引起的水流方向一致,加速水的排出,避免水滞留在正负极之间。另外,水平布置正负极的电渗过程中,土体特别是电极附近会产生许多的微裂缝。由于微裂缝处电阻率大,会消耗过多的电能,而电极上下布置,土颗粒在电泳作用下向阳极移动,非但不会产生微裂缝,反而加速土体固结。
[0026] 4)本发明中的真空电渗法将阴极做成带孔管状,使阴极管也可作水平排水支管,实现一材多用,符合现在节能要求。并且预压结束后,可实现对阴极的回收再利用。[0027] 本发明解决了新吹填的淤泥土处理工期长以及电渗与真空堆载预压结合的问题,使新吹填的场地能较快处理完成达到机械进场施工的目的,并且将电渗、真空和堆载有机的结合到一起,优势互补,特别适用于渗透系数小的新近吹填土,能够大大缩短处理工期并且提高处理效果。
附图说明
[0028] 图1——本发明泥上插板机结构示意图;
[0029] 图2——本发明真空电渗法平面布置图;
[0030] 图3——本发明真空电渗法结构剖面示意图;
[0031] 1-卷扬机;2_发动机;3_浮箱;4_叶轮;5_桩管;6-桩管轨道;7_龙门架;8_控制室;9_振动锤;10-操作平台;11-编织布;12-阴极管;13-土工布;14-真空膜;15_水;16-围堰;17-阴极导线;18_阳极导线;19-密封沟;20_阳极;21_排水板;22_水平排水主管;23_真空泵;24_直流电源。
具体实施方式
[0032] 如图1所示,用于淤泥打板的插板机,包括卷扬机1、发动机2、桩管5、控制室8、振动锤9、操作平台10,操作平台10下方四个角落分别安装4个浮箱3,浮箱之间安装叶轮4,叶轮片通过轴承、三角带与发动机2连接,在操作平台10上安装龙门架7,龙门架7之间设置桩管轨道6。
[0033] 用上述插板机进 行加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法,包括如下步骤:
[0034] I)制作并预埋阳极20。将长1m左右的直径24~32臟的铁棒平铺于场地设计位置,并将其固定,防止吹填时将其移动。将正极用导线18连接引出吹填区。
[0035] 2)吹填淤泥至设计标高;吹填高度一般为3~5m。
[0036] 3)将插板机吊放在预处理吹填区域边界。靠浮箱3浮力使其浮于淤泥面上,使叶轮4轴线恰好在泥面上。接通电源,接好控制室8各开关。
[0037] 4)按照设计调整插板机桩管5间距(常用Im或者0.Sm),将塑料排水板21引入插板机桩管5内,放好桩靴,通过卷扬机I将桩管5拉起,在插板机桩管轨道6上左右移动桩管5,使其对准排水板21桩号位置。
[0038] 5)松开卷扬机I吊线,使桩管5在自重作用下下沉;然后开启振动锤9,使其打入设计深度(取疒Sm)。关闭振动锤9,用卷扬机I提起桩管5,拔出桩管5后,在泥面上预留
0.3^0.5m排水板21,用于缠绕排水支管,形成排水体系,然后人工切断排水板21,并重新放好桩靴。
[0039] 6)在插板机桩管轨道6上移动桩管5至下一排水板21桩号,重复步骤5),直至桩管5移动不能满足施打要求,即从轨道6 —端行至到另一端。
[0040] 7)固定好桩管5,开动发动机2带动前进方向叶轮4翻转,使插板机向前行走至预定位置,关闭发动机2,停止行走,松开桩管5,重复步骤5) 6),直至机械到达设计区域另一端。
[0041] 8)开启另一组发动机2,带动前进方向左右两边的叶轮4翻转,使插板机左(右)移,直至预定位置,重复步骤5)6)7)。[0042] 9)排水板21打完后,断开控制室8各开关,关闭电源,用吊车将插板机调离吹填区。
[0043] 10)铺编织布一层11,从场区一边放置一捆编织布11,通过人工推滚,将编织布11铺满整个场区,便于人上泥面上作业;然后人工用将排水板头21抠出编织布11,使排水板21露出编织布11。
[0044] 11)用EKG材料制作阴极12,做成带孔滤管,装在用土工布做成的管套内。按照设计间距将阴极管12置于阳极20正上方,并固定。用导线17连接,并引出场区。
[0045] 12)在场地内布置水平排水主管22,阴极管12,阴极管12可以作为水平排水管。支管间距与排水板间距一致,并将排水板21缠绕在阴极管12上,将塑料排水板头21重新插回土体内,避免锋利的排水板断口 21划破土工布13和真空膜14,用塑料绳绑扎;水平排水主管22与阴极管12的连接采用绝缘隔热的材料做成的三通。
[0046] 13)将正负极引出的导线17、18连接到直流电源24的正负极上。
[0047] 14)在阴极管12和导电线路17、18上铺设一层土工布13,在土工布上铺设两层真空膜14,真空膜14采用聚乙烯薄膜。
[0048] 15)将整个电渗排水系统置于膜下,将真空膜14压入密封沟19,密封沟19可通过水枪冲击底部,将密封沟19底部充成淤泥状,然后人工将真空膜14踩入密封沟19内,然后回填粘土并压实。
[0049] 16)将水平排水主管22穿过真空膜14与真空泵23连接,并做好出膜处的密封。
[0050] 17)将阴极和阳极的导线17、18通过密封沟19的底部与直流电源24的负极和正极连接。直流电源24采用高频脉冲电源。
[0051] 18)开动真空泵23抽真空。先开一半真空泵23进行试抽,加强检查,检查是否漏气加强真空维护,要求膜下真空度大于或者等于80kpa,当打不到真空度要求时,须采取措施并检查密封及真空膜是否有破裂情况;试抽一段时间后,开启全部真空泵23,抽真空。
[0052] 19)抽真空一周后,即真空稳定后,修筑围堰16覆水预压,并同时启动直流电源24开始电渗。水分子带极性,在电渗作用下,由阳极向阴极移动,电渗作用增大了水分子的活性,加快了渗透速度,同时电渗还对土体中的结合水起作用,促使弱结合水脱离土颗粒的束缚排出,进一步降低土体的含水率,加速排水。另外在电泳的作用下,土颗粒向阳极移动,力口速土体的固结。电渗开启后,进出场地要穿绝缘胶鞋,带胶皮手套;直流电源24电压控制在60V以内。严密监测电流电压变化情况,出现异常情况,及时处理。
[0053] 20)做好各项现场监测,绘制沉降-时间关系曲线,待达到设计要求条件后(根据软基的设计要求,比如像固结度>70% ;沉降连续5天小于2mm),停止电渗和真空预压。
[0054] 21)预压结束后,卸载。并回收阴极管12及部分导线17、18,水平排水主管22等材料,循环使用。

Claims (2)

1.一种加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法,其特征在于包括以下步骤: 1)制作并预埋阳极(20); 2)吹填淤泥至设计标高; 3)将插板机吊放在预处理吹填区域边界,靠浮箱(3)浮力使其浮于淤泥面上,使叶轮(4)轴线恰好在泥面上,插排水板(21);排水板插完后,将插板机调离吹填区; 4)在操作区铺一层编织布(11 ),制作阴极管(12),将阴极管置于阳极正上方,固定,用导线(17)连接,并引出场区; 5)在场地内布置水平排水主管(22),阴极管(12),阴极管(12)间距与排水板(21)间距一致,排水板(21)与阴极管(12)采用缭绕法连接;水平排水主管(22)与阴极管(12)间采用三通连接,将正负极引出的导线(17、18)连接到直流电源(24)的正负极上; 6)在阴极管(12)和导电线路(17、18)上铺设一层土工布(13),在土工布上铺设两层真空膜(14),将电渗排水系统置于膜下,将真空膜(14)压入密封沟(19),然后回填粘土并压实;将水平排水主管(22)穿过真空膜(14)与真空泵(23)连接,将阴极导线(17)和阳极导线(18)通过密封沟(19)的底部与直流电源(24)的负极和正极连接; 7)开动真空泵(23)抽真空,排出部分土体中的自由水,真空稳定后,修筑围堰覆水预压,并同时启动直流电源开始电渗,电渗直至软基处理结束; 8)经检测满足设计要求的标准后,即可停真空泵停电渗卸载。
2.根据权利要求1所述的加固吹填淤泥土的真空电渗排水方法,其特征在于:步骤4)中阴极管是由EKG材料做成的导电带孔滤管,装在土工布做成的管套内。
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