CN106284293A - 一种真空预压联合电渗加固软土地基的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空预压联合电渗加固软土地基的系统及方法,其特征在于:包括导电排水板、水平排水管、直流电源、真空泵、导电塑料管和水平注浆管;其中导电排水板按1.0m~1.5m的间距、正方形布置方式插入待加固区的土体;水平排水管布置在地表,导电排水板露出地表的露出端与水平排水管连接后与真空泵连接;所有导电排水板中的导电金属丝均用导线连接在一起后与水平排水管内的导电线连接,并作为阴极与直流电源的负极连接;每个正方形的导电排水板中心插设一根导电塑料管,所有导电塑料管内的金属电极均连接在一起后作为阳极与直流电源的正极连接;注浆管与水平注浆管连接,水平注浆管设置在地表。本发明能有效增大电渗过程中的排水量。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空预压联合电渗加固软土地基的系统及方法。
背景技术
我国东南沿海和某些内陆、海相、湖相及河相沉积的软弱黏性土层分布广泛。黏性土层的特点是含水量大、压缩性高、强度低、渗透性差,且不少情况下埋藏很深。高压缩性会导致地基将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,很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。因此软黏土地基在进行工程建设之前必须进行适当的处理。
对于高含水率淤泥地基,如果采用单纯的电渗法处理,电能和电极均消耗较大,用电渗来排出淤泥中的自由水是不经济的。电渗法与其它加固方法联合的有井点降水联合电渗,但其处理淤泥效果较差,堆载联合电渗需要有堆载荷载。对于吹填、疏浚淤泥和污泥等这类场地来说,含水率高、渗透性差、强度低是它们的共同特点,因此可以考虑在加固初期利用真空预压排出土中的自由水,无需使用电渗;到了加固后期,同时进行电渗排出部分自由水和弱结合水,这就是真空预压-电渗联合法,该方法结合了真空预压法与电渗排水法的优点,能够做到快速排水固结,但是,在电渗过程中,土体中的离子分别向阴阳两极移动,而随着阴极抽真空排水带走大量的离子,土体的电阻不断增大,这会影响到电渗的排水加固效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能有效增大电渗过程中的排水量的真空预压联合电渗加固软土地基的系统及方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种真空预压联合电渗加固软土地基的系统,其特征在于:包括导电排水板、水平排水管、直流电源、真空泵、导电塑料管和水平注浆管;
其中所述导电排水板按1.0m~1.5m的间距、正方形布置方式插入待加固区的土体,并在地表留有露出端;所述水平排水管布置在地表,导电排水板露出地表的露出端与水平排水管连接后与真空泵连接;所有导电排水板中的导电金属丝用导线连接在一起后作为阴极与直流电源的负极连接;
所述导电塑料管内设有金属电极和注浆管,导电塑料管也插入待加固区的土体内,且每个正方形的导电排水板中心插设一根导电塑料管,所有导电塑料管内的金属电极均连接在一起后作为阳极与直流电源的正极连接;
所述注浆管与水平注浆管连接,水平注浆管设置在地表。
一种真空预压联合电渗加固软土地基的方法,其特征在于:包含如下步骤
步骤一、平整场地,在待加固区地表人工铺设一层编织布;
步骤二、利用打板机打插导电排水板,将导电排水板按照间隔1.0m~1.5m插入待加固区的土体内,并在地表留有露出端,露出地表0.3m~0.6m,导电排水板呈正方形布置;导电排水板露出地面部分与布置在编织布上方的水平排水管连接后与真空泵连接;所有导电排水板中的导电金属丝用导线连接在一起后作为阴极与直流电源的负极连接;用防水粘合剂将导电排水板中裸露的导电金属丝密封以防止短路、漏电;
步骤三、将导电塑料管也插入待加固区的土体内,其平面位置在导电排水板组成的正方形中心处,插入深度与导电排水板相同,并露出地表0.1m~0.3m,导电塑料管内设有金属电极和注浆管,用导线将所有导电塑料管的金属电极连接在一起后作为阳极与电源控制系统连接;用防水粘合剂将裸露的金属电极密封以防止短路、漏电;
步骤四、在编织布上方布置水平排水管;
步骤五、在水平排水管上铺设一层土工布,在土工布上方布置水平注浆管,将水平注浆管与导电塑料管内的注浆管连接;在土工布上铺设密封膜,将密封膜压入密封沟然后回填粘土并压实,保证密封膜不漏气;
步骤六、将阳极和阴极分别与直流电源的正负极连接,启动真空泵,开始抽真空,将密封膜下的空气和水抽出,直到密封膜下真空度稳定在80kPa以上,开启直流电源开始电渗,同时向水平注浆管中加入盐溶液,使注浆和电渗同时进行,直至施工结束。
作为改进,电渗过程采用间歇通电的方式,直流电源工作4~5小时,停止3小时。
较好的,所述盐溶液为硅酸盐溶液或氯化钙溶液。
与现有技术相比,本发明的优点在于:通过在电渗过程中向注浆管中加入氯化钙溶液,增大了电渗过程中的排水量,加强了电渗的处理效果,充分发挥了电渗在加固后期的作用,从而可以更有效的提高土体加固效果;电渗中注氯化钙溶液是在施工后期才介入,总的耗电量增加不多,而加固效果有较大提高,经济性明显;电渗注浆在密封膜下进行,排除了雨水影响氯化钙加固软基的效果。
附图说明
图1为本发明实施例中真空预压联合电渗加固软土地基的系统的结构示意图;
图2为本发明实施例中导电排水板、水平排水管、导电塑料管和水平注浆管的连接示意图。
图3为本发明实施例中设在地表的水平排水管与导电排水板的连接结构示意图;
图4为本发明实施例中安装完毕后的水平排水管与导电排水板的连接结构示意图;
图5为本发明实施例中导电排水板的剖视结构示意图;
图6为本发明实施例中所述的导电塑料管的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示的真空预压联合电渗加固软土地基的系统,其包括导电排水板2、水平排水管1、直流电源4、真空泵3、导电塑料管6和水平注浆管12;
其中所述导电排水板2按1.0m~1.5m的间距、正方形布置方式插入待加固区的土体,并在地表留有露出端;所述水平排水管1布置在地表,导电排水板2露出地表的露出端与水平排水管连接后与真空泵连3接;所有导电排水板2中的导电金属丝5用导线11连接在一起后1作为阴极与直流电源的负极连接;
所述导电塑料管6内设有金属电极9和注浆管10,导电塑料管6也插入待加固区的土体内,且每个正方形的导电排水板中心插设一根导电塑料管6,所有导电塑料管内的金属电极9均连接在一起后作为阳极与直流电源的正极连接;
所述注浆管10与水平注浆管12连接,水平注浆管12设置在地表。
本发明提供的真空预压联合电渗加固软土地基的方法,其包含如下步骤
步骤一、平整场地,在待加固区地表人工铺设一层编织布;
步骤二、利用打板机打插导电排水板2,将导电排水板2按照间隔1.0m~1.5m插入待加固区的土体内,并在地表留有露出端,露出地表0.3m~0.6m,导电排水板2呈正方形布置;导电排水板露出地面部分与布置在编织布上方的水平排水管1连接后与真空泵3连接;所有导电排水板2中的导电金属丝5用导线11连接在一起后作为阴极与直流电源的负极连接;用防水粘合剂将导电排水板中裸露的导电金属丝密封以防止短路、漏电,导电排水板2和水平排水管1之间用无纺土工布7和扎带固定连接在一起,参见图3、4所示;导电排水板2采用塑料制成,其结构参见图5所示,导电排水板包含两面均设有排水凹槽的基板、金属丝和滤膜,其中,基板由导电塑料制成,导电金属丝5贯穿插入基板中且与排水凹槽平行,滤膜包裹基板;
步骤三、将导电塑料管6也插入待加固区的土体内,其平面位置在导电排水板组成的正方形中心处,插入深度与导电排水板相同,并露出地表0.1m~0.3m,导电塑料管内设有金属电极和注浆管,参见图6所示,用导线将所有导电塑料管的金属电极连接在一起后作为阳极与电源控制系统连接;用防水粘合剂将裸露的金属电极密封以防止短路、漏电;
步骤四、在编织布上方布置水平排水管1;
步骤五、在水平排水管上铺设一层土工布,在土工布上方布置水平注浆管12,将水平注浆管与导电塑料管内的注浆管连接;在土工布上铺设密封膜,将密封膜压入密封沟然后回填粘土并压实,保证密封膜不漏气;
步骤六、将阳极和阴极分别与直流电源的正负极连接,启动真空泵,开始抽真空,将密封膜下的空气和水抽出,直到密封膜下真空度稳定在80kPa以上,开启直流电源开始电渗,同时向水平注浆管中加入盐溶液,盐溶液可以为硅酸盐溶液或氯化钙溶液,使注浆和电渗同时进行,直至施工结束;电渗过程采用间歇通电的方式,直流电源工作4~5小时,停止3小时。
本发明通过联合真空预压和电渗注浆两种方式,可加速排出软土地基中的孔隙水,同时加速氯化钙溶液在土壤中的运移;真空预压在前期起到主要作用,排出土体中的大部分自由水,使得土体的含水率降低,土体压缩固结、强度提高,随着真空预压的进行,后期出水量少,加固效果显著下降。因此在后期启动电渗注浆,启动后在电渗作用下,可进一步排出真空预压作用下无法排出的部分自由水和弱结合水,同时通过导电塑料注浆管注入氯化钙溶液,在电渗作用下氯化钙溶液从注浆管向导电排水板方向迁移,可使加固效果得到加强;电渗的同时继续抽真空,电渗时土中的部分自由水和弱结合水会从阳极流向阴极,流动方向与真空预压作用下土中水流动的方向一致,真空预压会使土体收缩,加上真空吸力作用,可以迅速排出阳极和阴极上产生的气泡,从而减小界面电阻提高电渗效率,氯化钙溶液在电场以及真空吸力双重作用下从阳极向阴极渗透,跟土壤混合后能够提高土体强度。在真空预压-电渗注浆作用下,土体会进一步得到加固,抽出的土体孔隙水排水量增加,直至施工结束。
Claims (4)
1.一种真空预压联合电渗加固软土地基的系统,其特征在于:包括导电排水板、水平排水管、直流电源、真空泵、导电塑料管和水平注浆管;
其中所述导电排水板按1.0m~1.5m的间距、正方形布置方式插入待加固区的土体,并在地表留有露出端;所述水平排水管布置在地表,导电排水板露出地表的露出端与水平排水管连接后与真空泵连接;所有导电排水板中的导电金属丝用导线连接在一起后作为阴极与直流电源的负极连接;
所述导电塑料管内设有金属电极和注浆管,导电塑料管也插入待加固区的土体内,且每个正方形的导电排水板中心插设一根导电塑料管,所有导电塑料管内的金属电极均连接在一起后作为阳极与直流电源的正极连接;
所述注浆管与水平注浆管连接,水平注浆管设置在地表。
2.一种真空预压联合电渗加固软土地基的方法,其特征在于:包含如下步骤
步骤一、平整场地,在待加固区地表人工铺设一层编织布;
步骤二、利用打板机打插导电排水板,将导电排水板按照间隔1.0m~1.5m插入待加固区的土体内,并在地表留有露出端,露出地表0.3m~0.6m,导电排水板呈正方形布置;导电排水板露出地面部分与布置在编织布上方的水平排水管连接后与真空泵连接;所有导电排水板中的导电金属丝用导线连接在一起后作为阴极与直流电源的负极连接;用防水粘合剂将导电排水板中裸露的导电金属丝密封以防止短路、漏电;
步骤三、将导电塑料管也插入待加固区的土体内,其平面位置在导电排水板组成的正方形中心处,插入深度与导电排水板相同,并露出地表0.1m~0.3m,导电塑料管内设有金属电极和注浆管,用导线将所有导电塑料管的金属电极连接在一起后作为阳极与电源控制系统连接;用防水粘合剂将裸露的金属电极密封以防止短路、漏电;
步骤四、在编织布上方布置水平排水管;
步骤五、在水平排水管上铺设一层土工布,在土工布上方布置水平注浆管,将水平注浆管与导电塑料管内的注浆管连接;在土工布上铺设密封膜,将密封膜压入密封沟然后回填粘土并压实,保证密封膜不漏气;
步骤六、将阳极和阴极分别与直流电源的正负极连接,启动真空泵,开始抽真空,将密封膜下的空气和水抽出,直到密封膜下真空度稳定在80kPa以上,开启直流电源开始电渗,同时向水平注浆管中加入盐溶液,使注浆和电渗同时进行,直至施工结束。
3.根据权利要求2所述的真空预压联合电渗加固软土地基的方法,其特征在于:电渗过程采用间歇通电的方式,直流电源工作4~5小时,停止3小时。
4.根据权利要求2所述的真空预压联合电渗加固软土地基的方法,其特征在于:所述盐溶液为硅酸盐溶液或氯化钙溶液。
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