CN103321208A - 长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，包括抽真空设备、长型钢筋阳极、土工膜密封系统、排水支管、塑料排水板、短型钢筋阴极、复合阴极导线、密封接头、长型钢筋阴极、三通接头、排水主管、密封胶带、直流电源；短型钢筋阴极和长型钢筋阴极间隔布置，钢筋阴极和长型钢筋阳极隔排布置，并且同性电极距离小于异性电极的布置形式，本发明有效提高了软弱土地基深层土体的处理效果，缩短施工时间，节约施工成本。

Description

长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统

技术领域

本发明涉及一种长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，主要适用于软土、超软土地基或污泥的排水处理，属于岩土工程领域。

背景技术

自从二十世纪八十年代真空预压技术的提出与应用，经过不断的改进与发展，真空预压技术已经产生了无砂垫层技术、直排式真空预压技术、长短型板联合真空预压技术、密闭直抽分段式等工法。真空预压在处理一般的低渗透性软黏土时的效果尚可，但在处理渗透系数为10^-8cm/s甚至接近10^-9cm/s的土体时表现出了局限性，排水效果通常不明显。

为了达到更好的处理土体的效果，后续又发展出了很多与其他方法联合的新技术，如真空预压联合堆载法，真空预压联合强夯法，真空预压联合电渗法。由于真空预压和电渗对土体有相似的加固机理，且电渗法不受土颗粒大小的影响，两种方法在加载过程中都不会使土体产生剪切破坏。在早期土体含水量较大时，真空预压的处理效果优于电渗的处理效果，用真空预压法能够快速排出土中大部分的自由水，但随着含水量的降低，处理效果明显降低；在后期土体含水量较小时，电渗法的处理效果明显要优于真空预压法，此时用电渗联合真空预压便能够进一步降低土体中的含水量。将真空预压与电渗两者相结合，便可改变传统地基处理方式的局限性，达到有效加固土体的目的，最大程度上降低了地基处理的时间和成本，所以真空-电渗联合法便成为了软土地基处理中较为有效和前途的方法之一。

真空预压联合电渗加固软土地基的作用效果体现在土体中电流和真空度的相互协作。一方面，在土体两端施加直流电压，土体中产生直流电场，在电流作用下，表面带正电荷的水分子从阳极向阴极移动，并从阴极的排水路径排出，从而达到使土体排水固结的效果；另一方面，通过抽真空设备给土体施加一定的真空度，土体在真空度的作用下，土体中的水被真空吸力吸入排水板并沿排水路径排出，使土体排水固结。但现有真空预压联合电渗技术中插入土体的竖向塑料排水板与土中的钢筋电极分离布置，且钢筋都是同长布置，或者采用钢管外包反滤层作为复合阴极，但是电极和土体间的电阻过大，影响电渗效果。上述布置方式，在真空预压作用下，浅层土体的排水效果较好，但在深层土体中由于井阻效应及其淤泥对排水板的涂抹作用导致真空预压在深层土体中的排水效果明显下降，导致了深层土体不能得到有效加固；在电渗过程中，有效电势随着土体的深度的增加而不断衰减，越往土层深处，有效电势越低，土体处理效果越差，这便会导致土体最后处理效果的不均匀；且在真空预压联合电渗处理地基一段时间后，浅层土体优先被排水固结，使得浅层土体的电阻升高，这将大幅降低土体中电流的强度，特别是原本强度就弱的深层土体中的电流，从而导致了深层土体不能得到有效处理。真空联合电渗的处理效果随着土体深度的增加而不断下降，在塑料排水板附近、阳极附近及浅层的土体可得到很好的加固，在离塑料排水板和钢筋阳极较远的区域，特别是深层区域，其处理效果不是很理想。这些是无论采用现有的任何一种真空预压联合电渗的布置方式都不能规避的问题。且在早期塑料排水板打设的过程中，在排水板未打设到硬土层时，会产生一定的回缩，以致不能达到预先设计的土体加固深度，现有的技术不能完全解决这一难题；在土体处理的后期，土体的变形会挤压土中的塑料排水板使其发生严重变形，从而影响排水路径的畅通性，最终导致排水效果的降低。

如果能对浅层土体和深层土体进行均匀处理，在表层土体处理达到要求的同时，深层土体也能得到有效处理。另外，如能减小排水路径的回缩现象，排水路径能打设到达预计的深度且土体处理过程中排水路径不会产生变形而影响排水效果，便可大幅度提高土体的处理效果。再者，还可通过大量的工程实践与试验研究对真空预压联合电渗加固软土地基的联合最优布置方法进行探索研究，这将获得对真空预压联合电渗作用机理的深入认识，为实现工程科技人员更趋成熟的掌握真空预压联合电渗地基处理技术奠定一定的基础。

发明内容

本发明的目的在于克服传统真空预压联合电渗方法中浅层土体和深层土体处理效果的不均匀性、塑料排水板由于回缩而不能到达预计的打设深度、在土体处理过程中塑料排水板在土体变形挤压下发生严重变形而影响排水效果的缺陷，提供一种长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，使得浅层土体和深层土体进行均匀处理，兼顾浅层土体硬壳层的形成与深层土体强度的提高，减小排水路径的回缩现象，使排水路径能打设到达预计的深度且土体处理过程中塑料排水板不会因为产生变形而影响排水效果，最终对土体达到较好的处理效果。

    为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，包括抽真空设备、长型钢筋阳极、土工膜密封系统、排水支管、塑料排水板、短型钢筋阴极、复合阴极导线、密封接头、长型钢筋阴极、三通接头、排水主管、密封胶带、直流电源；平整场地，铺设第一道土工织物后，将短型钢筋阴极用密封胶带固定在塑料排水板上，组成复合阴极；打设复合阴极进土中，引出复合阴极导线；与各复合阴极的竖排间隔打设长型钢筋阴极，并横排隔排打设长型钢筋阳极，形成短型钢筋阴极和长型钢筋阴极间隔布置，钢筋阴极和长型钢筋阳极隔排布置，并且同性电极距离小于异性电极的布置形式；将土中的塑料排水板通过密封接头连接到排水支管上；进而铺设二道土工织物，完成土工膜密封系统布置后，排水支管通过三通接头连接到排水主管上，排水主管连接抽真空设备；将各电极通过导线组成闭合电路，连接直流电源。

所述土工膜密封系统为两道土工织物所组成，分别是平整场地后铺设的第一道土工织物，及完成钢筋电极的打设和排水管路的布置后铺设的第二道土工织物，两道土工织物的四周进行压沟处理，以防漏气。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著地优点：

本发明长短型间隔的阴极布置形式相当于由两个电渗系统协同处理浅层土体和深层土体，深层土体在电渗过程中受浅层土体性质变化的影响较小，大大提高了电渗对深层土体处理的效果，实现了浅层土体和深层土体的均匀处理，提高了土体的综合处理效果；阴极阳极隔排布置，同性电极距离小于异性电极距离的电极布置形式有利于形成均匀的直流电场，提高电渗法的处理效果；将钢筋绑于塑料排水板之上，钢筋本身重力能有效平衡塑料排水板回缩的弹力，有效减少塑料排水板的回缩现象，也可理解为在塑料排水板底部施加了一个与回弹力反向的力，从而使塑料排水板的回弹现象不易发生；且在绑扎钢筋后，塑料排水板的整体刚度得到提高，在后期同等程度的土的变形挤压下，塑料排水板的变形便不易发生，有效保证了排水路径的畅通性。

附图说明

图1为本发明整体构造示意图。

图2为本发明电极排布及排水系统示意图。

图3为本发明复合阴极构造示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的说明：

如图1、图2、图3所示，长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，包括抽真空设备1、长型钢筋阳极2、土工膜密封系统3、排水支管4、塑料排水板5、短型钢筋阴极6、复合阴极导线7、密封接头8、长型钢筋阴极9、三通接头10、排水主管11、密封胶带12、直流电源13；平整场地，铺设第一道土工织物后，将短型钢筋阴极6用密封胶带12固定在塑料排水板5上，组成复合阴极；打设复合阴极进土中，引出复合阴极导线7；与各复合阴极的竖排间隔打设长型钢筋阴极9，并横排隔排打设长型钢筋阳极2，形成短型钢筋阴极6和长型钢筋阴极9间隔布置，钢筋阴极6、9和长型钢筋阳极2隔排布置，并且同性电极距离小于异性电极的布置形式；将土中的塑料排水板5通过密封接头8连接到排水支管4上；进而铺设二道土工织物，完成土工膜密封系统3布置后，排水支管4通过三通接头10连接到排水主管11上，排水主管11连接抽真空设备1；将各电极通过导线组成闭合电路，连接直流电源13。

在完成地基处理系统的布置后，先开启抽真空设备1，通过排水主管11、排水支管4、塑料排水板5把真空压力传递到地基中，并使系统中的真空压力值维持在85kPa左右，对地基进行真空预压排水；到后期排水量明显减小时，再打开电源13，对地基施加均匀的直流电场，进行电渗排水，进一步的提高地基的处理效果。 

Claims (2)

1.一种长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，其特征在于，包括抽真空设备（1）、长型钢筋阳极（2）、土工膜密封系统（3）、排水支管（4）、塑料排水板（5）、短型钢筋阴极（6）、复合阴极导线（7）、密封接头（8）、长型钢筋阴极（9）、三通接头（10）、排水主管（11）、密封胶带（12）、直流电源（13）；平整场地，铺设第一道土工织物后，将短型钢筋阴极（6）用密封胶带（12）固定在塑料排水板（5）上，组成复合阴极；打设复合阴极进土中，引出复合阴极导线（7）；与各复合阴极的竖排间隔打设长型钢筋阴极（9），并横排隔排打设长型钢筋阳极（2），形成短型钢筋阴极（6）和长型钢筋阴极（9）间隔布置，钢筋阴极（6）、（9）和长型钢筋阳极（2）隔排布置，并且同性电极距离小于异性电极的布置形式；将土中的塑料排水板（5）通过密封接头（8）连接到排水支管（4）上；进而铺设第二道土工织物，完成土工膜密封系统（3）布置后，排水支管（4）通过三通接头（10）连接到排水主管（11）上，排水主管（11）连接抽真空设备（1）；将各电极通过导线组成闭合电路，连接直流电源（13）。

2.根据权利要求1所述的长短型阴极间隔布置的真空-电渗联合加固软土地基的处理系统，其特征在于，所述土工膜密封系统（3）为两道土工织物所组成，分别是平整场地后铺设的第一道土工织物，及完成钢筋电极的打设和排水管路的布置后铺设的第二道土工织物，两道土工织物的四周进行压沟处理，以防漏气。

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