CN103866758B - 一种真空电渗复合电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空电渗复合电极，包括增压管、顶帽、密封环、气动两通接头、圆管和锥形底帽；所述增压管穿过顶帽与密封环，并插入气动两通接头，通过顶帽把气动两通接头固定在圆管的顶部，并保持密封，在圆管的上部设有导线连接孔；在圆管的下部密布圆形小孔，所述锥形底帽安装在圆管的底端。本发明除了可用于传统的电渗法外，还可用于联合增压式真空预压或气压劈裂等工法，并可将电渗-真空预压（放气和增压）-气压劈裂等工法进行联合。本发明安装便利，可极大地提高地基处理的效果，降低处理成本，在大面积地基处理时，经济效益尤为明显。

Description

一种真空电渗复合电极

技术领域

本发明涉及一种软土地基处理装置，具体地说，是一种真空电渗复合电极。

背景技术

随着沿海地区城市的不断发展，我国基础设施建设的实施越来越广，吹填造陆被不断发展来满足土地对基础建设的需求。在我国东部沿海地区，广泛分布着深厚软粘土地基，软粘土具有高含水量、高压缩性、高触变性、低抗剪强度等诸多不利的工程性质。高压缩性会导致地基有相当大的沉降和沉降差；低渗透性使得沉降的持续时间很长，有可能影响建筑物的正常使用；低强度使得地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求。因此软粘土地基在进行工程建设之前必须进行适当的处理。在工程实践中，常用的地基处理方法有堆载预压法、真空预压法、强夯法、井点排水法以及低能量压密法，这些方法对砂土、粉土的处理效果比较理想，但是采用上述方法对沉降、强度要求较高并且低渗透性、高含水率的软粘土、吹填土地基以及软粘土边坡进行处理时，往往存在处理费用昂贵、工期漫长、效率低且处理效果不甚理想等问题。

电渗法处理软弱土地基已有很长的历史，相比其他传统的处理方法，在处理具有细颗粒、低承载力、低渗透性、高含水量、高压缩性等特性的吹填土时，电渗法拥有显著的优势。电渗法是在土体中植入电极并施加直流电场后，在电场作用下，粘土颗粒表面带有负电荷将向阳极移动形成电泳；土中阳离子易与水分子结合形成水化阳离子，从阳极向阴极移动形成电渗。

处理成本高、电极易腐蚀及后期处理效率低等问题一直制约着电渗法的发展。所以，为了降低处理成本并达到更好的土体处理的效果，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等。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有前途的方法之一。

但是，在真空预压作用下，浅层土体的排水效果较好,而深层土体由于井阻效应及淤泥对排水板的涂抹作用，导致深层土体的排水效率明显下降，从而使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；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。

如能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；如能增加土中水平方向的排水路径，尤其是深层土体中的排水路径，即从阳极到阴极的排水路径，便能极大地提高排水量，提高深层土体的处理效果；如能在进一步提高地基处理效果的同时，降低地基处理的成本，便可大幅推进电渗或电渗联合真空预压在软土地基处理中的应用，为国家经济建设节约一大笔费用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提供一种用于电渗或电渗联合真空预压来提高地基处理效果的装置，即真空电渗复合电极。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种真空电渗复合电极，包括增压管、顶帽、密封环、气动两通接头、圆管和锥形底帽；所述增压管穿过顶帽与密封环，并插入气动两通接头，通过顶帽把气动两通接头固定在圆管的顶部，并保持密封，在圆管的上部设有导线连接孔；在圆管的下部密布圆形小孔，所述锥形底帽安装在圆管的底端。

所述的圆形小孔的开孔位置需低于土体表面30厘米以下。

本发明的原理是：真空电渗复合电极除了具备电渗电极导电的性质外，还可与真空预压法对软土地基进行联合处理，通过真空电渗复合电极上部的增压管和下部的均匀打设的圆形小孔实现真空预压法中放空、增压和气压劈裂等工艺。放空即在土体深处插入防挤压软管，并敞开管口，让深层土体直接与大气连通，增加真空预压处理时土体中心和排水板之间的压力差；增压式真空预压是在塑料排水板间设置增压管，待常规真空预压固结度达到40%后，连接增压管至增压泵，提高土体中心的正气压，增加土体中心与排水板的压力差，使真空预压的加固效果得到明显改善；气压劈裂为高压气体通过增压管导入电极内部，并从电极四周的圆形小孔中喷出，使土体产生水平向裂隙的过程，通过在土体中形成裂隙、增加流体的流动通道、提高低渗透性土体的渗透性能。

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的优点：

本发明除了可用于传统的电渗法外，还可用于联合增压式真空预压或气压劈裂等工法，并可将电渗-真空预压（放气和增压）-气压劈裂等工法进行联合。本发明安装便利，可极大地提高地基处理的效果，降低处理成本，在大面积地基处理时，经济效益尤为明显。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为本发明的结构分解示意图。

图3为本发明的气动两通接头示意图。

图4为本发明矩形布置平面图。

图5为本发明矩形布置立面图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步的描述。

如图1，图2和图3所示，一种真空电渗复合电极，其特征在于，包括增压管1、顶帽2、密封环3、气动两通接头4、圆管6和锥形底帽8；所述增压管1穿过顶帽2与密封环3，并插入气动两通接头4，通过顶帽2把气动两通接头4固定在圆管6的顶部，并保持密封，在圆管6的上部设有导线连接孔5；在圆管6的下部密布圆形小孔7，所述锥形底帽8安装在圆管6的底端。

所述的圆管6可为工程上常用的直径30~40毫米的镀镍钢管或不锈钢管。所述的圆形小孔7的开孔位置需低于土体表面30厘米以下。可以通过改变圆管6的直径、打孔的位置和数量来满足不同的电极布置形式和地基加固深度的要求。

如图4和图5所示，本发明的具体应用过程如下：

根据待处理地基的地质条件确定圆管6的长度与圆形小孔7的开孔位置；平整场地，按照设计要求，将复合电渗电极9、钢筋阴极10和塑料排水板11通过人工或机械打入土中；以矩形布置为例，将复合电渗电极9与钢筋阴极10隔排布置，塑料排水板11与钢筋阴极10同排布置；连接各塑料排水板11至抽真空设备，形成抽真空排水系统；在土体表面12敷设密封膜，并在四周进行压沟处理，确保抽真空系统的密封性；通过导线连接复合电渗电极9和钢筋阴极10至外置直流电源，形成闭合回路。

由于土体的含水量较高，可先进行单独真空预压排水；待出水量降低或固结度达40%时，连接复合电渗电极9上部的增压管1至增压泵，进行增压式真空预压，期间抽真空恒载；待真空度降低至45Kpa后，结束增压，使真空度回升至85Kpa；增压的周期依照工程的实际情况而定；为降低能耗，亦可先敞开增压管口，使复合电渗电极9内部与大气连通，进行放空式真空预压，之后再进行增压式真空预压，放空的周期依照实际工况而定；待出水量明显降低后，开启直流电源，进行电渗-真空预压联合排水；待强度达到预期要求时，停止排水；移除密封膜，回收排水管、导线和复合电渗电极9。

Claims (1)

1.一种真空电渗复合电极，其特征在于，包括增压管（1）、顶帽（2）、密封环（3）、气动两通接头（4）、圆管（6）和锥形底帽（8）；所述增压管（1）穿过顶帽（2）与密封环（3），并插入气动两通接头（4），通过顶帽（2）把气动两通接头（4）固定在圆管（6）的顶部，并保持密封，在圆管（6）的上部设有导线连接孔（5）；在圆管（6）的下部密布圆形小孔（7），所述锥形底帽（8）安装在圆管（6）的底端；所述增压管（1）与外置增压泵相连，通过真空电渗复合电极下部均匀打设的圆形小孔（7）实现真空预压工法中放空、增压和气压劈裂工艺；所述的圆形小孔（7）的开孔位置需低于土体表面30厘米以下。