CN106192982A - 一种基于管状ekg电极的电渗土桩处理软基的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，包括电极布置、管路布置、电极通电和排水等步骤；是在软土地基内打设一根管状EKG电极，以该电极为中心形成次外圈电极和外圈电极，从内到外依次进行两次电渗排水。电渗结束后，次外圈内的土体强度提高，形成电渗土桩。本发明施工工艺简单、经济效益明显，电渗后形成的电渗土桩能够起到桩基础的作用，适合软土地基的加固处理。

Description

一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法

技术领域

本发明涉及软土地基加固领域，具体涉及一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，属于岩土工程领域。

背景技术

我国沿海地区广泛分布着淤泥质软粘土层，这些粘性土的颗粒以粘粒和细粒为主，主要特性有：含水量高、渗透性差、强度低、压缩性高。在这些地区修筑工程建筑时，必须对地基进行加固处理才能满足工程要求。

常用的软粘土地基加固方法有真空预压法、桩基础等。对于渗透系数很小的粘性土，真空预压法工期较长，且难以达到预期的加固效果，而常用的灌注桩、碎石桩等桩基础由于受制于工程场地的复杂性和经济性，也未必是最优的加固方法。电渗排水法不受制于土体水力传导系数等因素，是指是在土体中插入电极，将电极连接电源正负极并通直流电，在电场作用下，土体中的离子携带水份从阳极流向阴极并在阴极排出，在土体中形成负的孔隙水压力，从而达到加固地基土体的目的。

传统的电极材料为金属电极，电渗过程中，阳极附近电解的金属离子会与土体形成胶结物，进一步提高了阳极周围土体的强度，但金属电极容易腐蚀，不能满足长时间的电渗处理。传统电渗加固后，土体含水率从阳极至阴极逐渐增大，只有阳极周围有限区域内的土体得到了加固，加固效果不均匀，因而提出了通过电极转换、间歇通电等技术来改善这一现象，然而这些技术增加了电渗能耗和施工的复杂程度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，该方法施工方便、能耗低、高效且环保。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，包括以下步骤：

步骤1，在软土地基内打设一根管状EKG电极作为中心电极，以该电极中心为轴线，环状阵列布设两圈管状EKG电极作为次外圈电极和外圈电极；

步骤2，将次外圈电极和外圈电极分别用一根导线独立连接，并将外圈每根电极连接水平排水管，将排水管连接至真空泵；

步骤3，将中心电极和次外圈电极分别连接电源正负极，对土体进行第一次电渗；

步骤4，待次外圈电极管顶有水排出时断开电源，拆除导线；

步骤5，将次外圈电极和外圈电极导线分别连接电源正负极，对土体进行第二次电渗，最终将流至外圈电极中的水通过真空泵排出。

作为优选，所述管状EKG电极具有圆柱形的空心管状结构，由电动土工合成材料制成。利于水向上排出，且不易腐蚀。

作为优选，所述管状EKG电极的主体是空心导电塑料管，管壁上贯穿有金属丝，所述金属丝与管壁的中轴线处于同一平面上，管壁上均布沿轴向的凹槽，凹槽之间间隔分布有排水孔。

作为优选，所述空心导电塑料管的外孔直径为50mm，壁厚为25mm。

作为优选，所述中心电极、次外圈电极和外圈电极均垂直地表打入土体，打入深度根据地基土的处理深度确定，所述中心电极、次外圈电极和外圈电极之间的环状间距均为1～1.5m。

作为优选，所述外圈电极通过水平排水管连接至真空泵。

作为优选，所述第一次电渗的处理时间根据次外圈电极顶部是否有水排出来确定，第二次电渗处理时间根据真空泵有无水抽出来判断。

作为优选，根据场地处理范围，将多组环状电极矩阵布设，同时进行电渗处理，提高电渗效率。

使用时，可以采用以下操作步骤：

步骤1，在软土地基内打设一根管状EKG电极材料，以该电极中心为轴线，环状阵列布设两圈相同的电极材料；

步骤2，将每圈电极分别用一根导线独立连接，并在外圈每根电极管中设置水平排水管，将排水管连接至真空泵；

步骤3，将中心电极和次外圈电极分别连接电源正负极，对土体进行电渗处理；

步骤4，待次外圈电极管顶有水排出时断开电源，拆除导线，再将次外圈电极和外圈电极分别连接电源正负极，继续对土体进行电渗排水处理，最终将流至外圈电极中的水通过真空泵排出；

有益效果：本发明的利用特制的管状EKG电极，从内到外依次进行两次电渗排水，具有以下显著的进步：

(1)管状EKG电极属于空心管状结构，既可以作为电路通道，又可作为排水通道，外圈设置的水平排水软管可通过真空泵将水排出土体，克服了传统电渗水汇聚在阴极难以排出的问题。

(2)管状EKG电极不易腐蚀，已通过室内试验验证了该电极材料可以长时间通电并可重复使用，当地基承载力要求较高时，相比于导线塑料排水板和金属电极，更能方便地在管内注入盐溶液或水泥浆液，进一步提高电极与土体之间的粘结力。

(3)该方法施工工艺简单，可操作性强，既经济又环保，可同时进行多组电渗通电，提高电渗效率。

(4)传统电渗后阴阳电极区域加固不均匀，地基承载力提高有限，该方法电渗后，能够形成半径1.5～2m的圆柱形电渗土桩，可代替传统造价较高的桩基础，显著提高了地基土体的承载力。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例中管状EKG电极结构示意图；

图2是本发明实施例中一组环状电极布置的俯视图；

图3是本发明实施例的纵向剖面结构示意图；

图4是电渗处理后电渗土桩示意图

图中：1中心电极，2次外圈电极，3外圈电极，4中心导线，5次外圈导线，6外圈导线，7直流电源，8正极，9负极，10水平排水软管，11金属丝，12真空泵，13水渗流方向，14电渗土桩，15排水孔，16凹槽。

具体实施方式

实施例：

本实施例所采用的管状EKG电极如图1所示，是由石墨、聚乙烯等材料制成的导电塑料管，电极管壁上均布沿轴向的凹槽16，凹槽16之间间隔分布排水孔15，管壁内对称贯穿两根金属丝11，用以连接直流电源7。

采用电渗土桩处理软基的具体结构布置图如图2和图3所示，具体在施工过程中通过以下步骤实现：

1，在软土地基内打设一根管状EKG电极作为中心电极1，管状EKG电极打入深度根据地基待处理深度确定。以中心电极1的中心线为轴线，分别环状阵列打入次外圈电极2和外圈电极3，形成了一组电极阵列。可根据地基待处理面积，矩阵设置多组相同的电极阵列。

2，将每圈电极上的金属丝11分别用一根导线独立连接，导线连接完毕后，将每根外圈电极3中连接水平排水软管10，将水平排水软管10连接至真空泵12。

3，将中心电极1的中心导线4连接至电源7的正极8，将次外圈电极2的次外圈导线5连接至电源7的负极9，开启电源7，在土体中形成了环状的电渗流，水通过次外圈电极2侧壁上的排水孔15和凹槽16汇聚至电极管内。

4，待次外圈电极2管顶有水排出时，断开电源7，拆除中心导线4和次外圈导线5，再将次外圈导线5连接至电源7的正极8，将外圈导线6连接至电源7的负极9，继续电渗通电，同时打开真空泵12，将流入外圈电极3中的水排出，土体中的环状电渗流方向即为水在电场作用下的渗流方向13。

5，当真空泵12中不再有水抽出时，断开电源7，停止电渗，此时在地基土体中形成了一系列电渗土桩14，能够起到传统桩基础的作用，提高了地基土体的承载力，如图4所示。电渗土桩14的半径为次外圈半径的1～1.5倍，当电渗土桩14的半径过小时，可在次外圈电极2内注入盐溶液或灌入水泥浆液，提高电渗性能，从而扩大电渗影响区域。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，在软土地基内打设一根管状EKG电极作为中心电极，以该电极中心为轴线，环状阵列布设两圈管状EKG电极作为次外圈电极和外圈电极；

步骤2，将次外圈电极和外圈电极分别用一根导线独立连接，并将外圈每根电极连接水平排水管，将排水管连接至真空泵；

步骤3，将中心电极和次外圈电极分别连接电源正负极，对土体进行第一次电渗；

步骤4，待次外圈电极管顶有水排出时断开电源，拆除导线；

步骤5，将次外圈电极和外圈电极导线分别连接电源正负极，对土体进行第二次电渗，最终将流至外圈电极中的水通过真空泵排出。

2.根据权利要求1所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：所述管状EKG电极具有圆柱形的空心管状结构，由电动土工合成材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：所述管状EKG电极的主体是空心导电塑料管，管壁上贯穿有金属丝，所述金属丝与管壁的中轴线处于同一平面上，管壁上均布沿轴向的凹槽，凹槽之间间隔分布有排水孔。

4.根据权利要求3所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：所述空心导电塑料管的外孔直径为50mm，壁厚为25mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：所述中心电极、次外圈电极和外圈电极均垂直地表打入土体，打入深度根据地基土的处理深度确定，所述中心电极、次外圈电极和外圈电极之间的环状间距均为1~1.5m。

6.根据权利要求1所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：所述外圈电极通过水平排水管连接至真空泵。

7.根据权利要求1所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：所述第一次电渗的处理时间根据次外圈电极顶部是否有水排出来确定，第二次电渗处理时间根据真空泵有无水抽出来判断。

8.根据权利要求1所述的一种基于管状EKG电极的电渗土桩处理软基的方法，其特征在于：根据场地处理范围，将多组环状电极矩阵布设，同时进行电渗处理。