CN103758110A - 加固软黏土地基的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固软黏土地基的方法，包括如下步骤：在预加固的地基上安装真空预压法和电渗法所需的设备；采用间歇式真空预压法和真空预压-电渗交替法对地基进行处理。在初期，土体含水率很高，利用间歇式真空预压法排出土中的大部分自由水，可防止上层土体固结过快影响下部土体向上排水，电渗法可带动深层地基中的孔隙水由阳极向阴极流动，并沿导电塑料排水板向上疏导，堆积在浅层土中，而真空预压可有效排出浅层土中的水。因此，真空电渗交替加固可结合两者的优势实现对软黏土地基的有效加固，避免了真空预压对电渗能量的损耗，提高了能量利用率；具有很好的加固效果，加固后的软土地基具有较高的承载力。

Description

加固软黏土地基的方法

技术领域

本发明涉及岩土工程相关技术，尤其是加固软黏土地基的方法。

背景技术

目前，处理大面积超软地基的常用方法是真空预压法，真空预压法对土中的游离水比较有效，而淤泥质土结合水含量较高且颗粒较细，真空度随着地基深度的增加而逐渐递减，因此对浅层软黏土地基加固效果较好，形成一个硬壳层，深层地基得不到有效加固；对真空预压处理后的地基，即使表层固结度很高的情况下，抗剪强度依然较低，地基承载力仍然很难满足使用要求。

电渗法可以带动土体中的孔隙水由阳极向阴极流动, 且孔隙水的流动不受土颗粒大小的影响被认为是处理细颗粒软黏土的有效方法，但该方法存在电能消耗量大、造价高等缺点。

发明内容

发明目的：提供一种加固软黏土地基的方法，以解决现有真空预压法和电渗法存在的缺陷。

技术方案：一种加固软黏土地基的方法，包括如下步骤：

S1、在预加固的地基上安装真空预压法和电渗法所需的设备；

S2、采用间歇式真空预压法和真空预压-电渗交替法对地基进行处理。

所述S2步骤包括：在间歇式真空预压阶段：真空预压3.5~4.5小时，暂停0.5~1.5小时，如此循环，直至排水速率为初始排水速率的1/6；在真空预压-电渗交替法阶段：电渗10-14小时后间歇时真空预压1.5-2.5小时，如此循环至沉降量持续3天低于2mm。

步骤S2还包括采用堆载或/和覆水预压对预加固的地基进行加固。

所述S1步骤包括：

S11、整理预加固的地基并铺设一层塑料编织布；

S12、在预加固的地基及其外围打设导电塑料排水板，其中外围打设两圈，外面一圈为阴极，里面一圈为阳极，单独连接电源，用于形成止水帷幕；地基中的导电塑料排水板打设方法与普通塑料排水板相同；

S13、布置由排水主管及排水支管组成的水平闭合排水系统，用排水主管和排水支管之间用三通或四通连接，排水支管垂直于排水主管，间距为导电塑料排水板的排距； 

S14、布置由主导线及支导线组成的通电导线系统；将导电塑料排水板的预留段用无纺土工布绑扎在PVC螺旋增强钢丝滤管上固定，再用绝缘电线接头将导电塑料排水板与通电导线系统连接，并引出场地，连接直流电源；

S15、在水平闭合排水系统及通电导线系统上方铺设土工布和真空密封膜，并将真空密封膜压入密封沟并用软黏土回填压实，水平排水主管通过出膜器与真空泵连接，出膜处密封。

在加固初期，土体含水率很高，利用间歇式真空预压法排出土中的大部分自由水，在排出软黏土地基中大部分自由水的同时不会产生较大的沉降和侧向位移，从而降低对导电塑料排水板的弯折和扭曲，避免影响其电极性能，并可防止上层土体固结过快影响下部土体向上排水。

导电塑料排水板是集排水、真空度传递与电极为一体的新型电极排水板，可将深层地基中的水分有效向上疏导，堆积在浅层土中，而真空预压可有效排出浅层土中的水，因此，真空电渗交替加固可实现对软黏土地基的有效加固；真空荷载的存在，可以使电解产生的、聚集于电极处的氢气和氧气容易逸出，从而减小界面电阻，减少在界面电阻上所消耗的电能；电渗过程中，土体中特别是阳极附近往往产生微裂缝，微裂缝处加大了电阻率，过多的消耗电能，真空荷载对土体的作用近似为球应力，使土体产生向中心的聚集，有利于减少微裂缝的产生。

有益效果：本发明充分结合了二者的优点，避免了真空预压对电渗能量的损耗，提高了能量利用率；具有很好的加固效果，加固后的软土地基具有较高的承载力。

附图说明

图1是本发明的剖面图。

图2是本发明的俯视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明加固地基的方法包括以下步骤：

整理场地1并铺设一层塑料编织布2。

如果地基夹有沙层，需设置密封墙，以防止漏气；对于无砂层的软黏土在场地外围打设两圈平行于场地边缘的导电塑料排水板3，外面一圈为阴极，里面一圈为阳极，单独连接电源11，利用电渗作用形成止水帷幕。

在场地中打设导电塑料排水板3，根据地基处理深度要求，可以选用打板机械或人工插设的方法进行。

布置水平闭合排水系统4，由排水主管13及排水支管12组成，用三通或四通连接，排水支管12垂直于排水主管13方向，间距为导电塑料排水板3的排距，布置通电导线系统5，由主导线15及支导线14组成。 

将导电塑料排水板3的预留段用无纺土工布绑扎在PVC螺旋增强钢丝滤管上固定，再用绝缘电线接头6将导电塑料排水板3与通电导线系统连接，并引出场地，连接直流电源11。

在水平闭合排水系统4及通电导线系统5上方铺设一层土工布7，两层真空密封膜8，并将真空膜压入密封沟9并用软黏土回填压实，水平排水主管13通过出膜器与真空泵10连接，并做好出膜处的密封。

前期采用间歇式真空预压即每开泵3.5~4.5小时间歇0.5~1.5小时的方式排除土中大量的水，如此循环，直至排水速率是初始排水速率的1/6时，停止真空预压接通电源电路，电极持续通电10-14小时需间歇1.5-2.5小时，电渗间歇时间进行真空预压，排出电渗过程中聚集在阴极处的水，如此交替进行，在真空预压与电渗交替时刻，可进行电极转换，以真空预压为最后一步结束场地处理，待场地的沉降量持续3天低于2mm时，即可终止。

为进一步说明该技术与现有技术相比具有明显的优势，在某吹填土地基中选取工程地质条件类似的三块面积为20m×20m的试验场地，该场地处理前平均含水率高达105%，地基承载力几乎为零。使用导电塑料排水板作为电极及排水通道，三块场地布置方式相同，分别进行本发明的方法（方法1）、真空预压法与电渗法同时进行（方法2）、真空预压法（方法3）三种方法的对比试验，待场地排水量及沉降没有明显变化时试验终止。采用方法2、方法3的试验场地在持续抽真空10天后，表面形成一硬壳层，沉降量及侧向位移较大，对导电塑料排水板造成不利影响且影响下部水向外排出，而采用方法1的试验场地，由于前期进行的是间歇式真空预压，每抽四小时停一小时的方式，表面沉降量及侧向位移较方法2、方法3明显小很多，且表面土体并未迅速固结。现将三种方法最后达到的地基承载力、所用工期及耗电量进行对比，列于下表：

方法	地基承载力（kPa）	工期（d）	耗电量（kW·h/m3）
				方法1	55	45	4.80
方法2	44	60	7.31
				方法3	47	91	6.35

    从上表可见，当电渗与真空预压同时进行时，真空度的传递将会阻碍电渗时阳极处的水分向阴极移动，对电渗能量产生抵消作用。方法1在获得较好地基承载力的同时，可以缩短工期、降低能耗，从而起到节能环保的作用。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，将普通塑料排水板与导电塑料排水板3联合使用，普通塑料排水板布设在两排导电塑料排水板3中心线的地基中，与导电塑料排水板3相间布置，可采用人工插板的方法打设，普通塑料排水板与水平闭合排水系统4连接，导电塑料排水板3与通电导线系统5连接，导电塑料排水板3将深层土体中的水分移运到浅层土体后，由普通塑料排水板在真空压力的作用下将水分排出，与实施例一相比，可适当加大导电塑料排水板电极3之间的距离。

实施例三：本实施例是在实施例一、实施例二真空电渗降水过程中进行堆载、覆水预压，或在真空电渗降水结束后，进行低能量强夯，进一步加固软黏土地基。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种加固软黏土地基的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在预加固的地基上安装真空预压法和电渗法所需的设备；

S2、采用间歇式真空预压法和真空预压-电渗交替法对地基进行处理。

2.如权利要求1所述的加固软黏土地基的方法，其特征在于，所述S2步骤包括：

在间歇式真空预压阶段：真空预压3.5~4.5小时，暂停0.5~1.5小时，如此循环，直至排水速率为初始排水速率的1/6；在真空预压-电渗交替法阶段：电渗10-14小时后间歇时真空预压1.5-2.5小时，如此循环至沉降量持续3天低于2mm。

3.如权利要求1或2所述的加固软黏土地基的方法，其特征在于，所述S1步骤包括：

S11、整理预加固的地基并铺设一层塑料编织布；

S12、在预加固的地基及其外围打设导电塑料排水板，其中外围打设两圈，外面一圈为阴极，里面一圈为阳极，单独连接电源，用于形成止水帷幕；地基中的导电塑料排水板打设方法与普通塑料排水板相同；

S13、布置由排水主管及排水支管组成的水平闭合排水系统，用排水主管和排水支管之间用三通或四通连接，排水支管垂直于排水主管，间距为导电塑料排水板的排距； 

S14、布置由主导线及支导线组成的通电导线系统；将导电塑料排水板的预留段用无纺土工布绑扎在PVC螺旋增强钢丝滤管上固定，再用绝缘电线接头将导电塑料排水板与通电导线系统连接，并引出场地，连接直流电源；

S15、在水平闭合排水系统及通电导线系统上方铺设土工布和真空密封膜，并将真空密封膜压入密封沟并用软黏土回填压实，水平排水主管通过出膜器与真空泵连接，出膜处密封。

4.如权利要求3所述的加固软黏土地基的方法，其特征在于，步骤S2还包括采用堆载或/和覆水预压对预加固的地基进行加固。

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