CN109811758B - 电渗复合地基及其施工方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明涉及电渗复合地基，包括电渗挤土桩复合地基和电渗非挤土桩复合地基；所述的电渗挤土桩复合地基包括桩体、导电塑料排水板、桩间软土、直流电源、真空泵、软土地基、电极棒和挤土桩；所述的电渗非挤土桩复合地基包括桩体、混凝土导管、导电塑料排水板、桩间软土、直流电源、真空泵、压气泵、软土地基、电极棒和非挤土桩。本发明的有益效果是：本发明同时试用于挤土桩和非挤土桩。对于挤土桩，电渗可用于辅助沉桩，降低沉桩阻力，加快沉桩速度。在沉桩完成后，进行电极转换，能快速消散桩周超静孔压，提高桩侧摩阻力。
Description
技术领域
本发明涉及软土地基加固工程领域，特别涉及一种电渗复合地基及其施工方法。
背景技术
在我国沿江、沿海地区大量分布着较多的软土，例如宁波、杭州、温州、福州、天津、广州、芜湖等地，土质主要为淤泥质土。沿海、沿海地区经济发展快，人口密集度高，目前正在大规模的建设中。在这些地区的工程建设中，就不可避免的会遇到软土问题。因为软土主要有含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性小、抗剪强度低等特点，所以在建筑施工过程中遇到软土地基如果不进行有效的处理，就会影响到工程的质量，进而影响到这些地区的经济发展，甚至影响人们的生命安全。
现阶段，我国处理软土主要有固结排水法、超载预压法、深层搅拌法、挤密法、高压喷射注浆等方法，已经在国内许多工程中进行应用，并且取得不错的技术效益。其中，电渗固结法在处理软土地基具有较强的技术效益。目前，在网上可查到的专利有CN105297704A,但是，此专利仍存在一些缺点。主要如下:上述专利只提出使用挤土桩，并没用涉及如何使用非挤土桩来加固软土地基。上述专利在挤土效应严重时，在沉桩前将桩体与电源正极相连接进行电渗，降低超静孔压，但是，没有考虑到电渗将桩周的水排走后引起的沉桩困难。上述专利将导电材料沿着桩体竖向粘贴，在沉桩过程中容易出现导电材料脱落而导致电渗效果降低。
为了解决上述缺陷，亟需寻求一种能够高效处理软土地基的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种电渗复合地基及其施工方法。
这种电渗复合地基，包括电渗挤土桩复合地基和电渗非挤土桩复合地基；
所述的电渗挤土桩复合地基包括桩体、导电塑料排水板、桩间软土、直流电源、真空泵、软土地基、电极棒和挤土桩；软土地基中设有桩体，桩体周围设置导电塑料排水板，导电塑料排水板以螺旋的形式粘贴在桩体外侧并通过胶结剂固定；沉桩前，挤土桩通过导线与直流电源负极相连，桩间软土中的电极棒通过导线与直流电源正极相连；沉桩结束后，转换电极，正极桩体通过导线与电源正极相连，负极桩体通过导线与电源负极相连；并在电路中设置有电流表、电压表和开关；真空泵通过排水管与负极桩侧的导电塑料排水板相连接；
所述的电渗非挤土桩复合地基包括桩体、混凝土导管、导电塑料排水板、桩间软土、直流电源、真空泵、压气泵、软土地基、电极棒和非挤土桩；软土地基中设有桩体，桩间软土中打设导电塑料排水板，导电塑料排水板通过导线与直流电源负极相连；压气泵通过混凝土导管连接至桩体；非挤土桩周边插设电极棒，并通过导线与直流电源正极相连接，并在电路中设置有电流表、电压表和开关；真空泵通过排水管与导电塑料排水板相连接。
作为优选：所述桩体包括挤土桩和非挤土桩。
作为优选：所述排水管包括水平排水管和竖直排水管。
作为优选：所述桩体为圆截面钢筋混凝土桩。
作为优选：所述导线为铜芯绝缘导线。
这种电渗复合地基的施工方法，包括以下步骤：
1)电渗挤土桩复合地基的施工方法
1.1)制作导电排水桩；在钢筋混凝土预制桩的桩体周围设置导电塑料排水板，导电塑料排水板以螺旋的形式粘贴在桩体外侧，用胶结剂将其固定；
1.2)打设电极棒；在桩间软土中均匀打设若干根电极棒，电极棒通过导线与直流电源正极相连接，为下一步电渗辅助沉桩做准备；
1.3)电渗辅助沉桩；在沉桩前，将挤土桩通过导线与直流电源负极相连接；沉桩时，连通电源进行电渗辅助沉桩，降低沉桩阻力；
1.4)转换电极；沉桩完成后，重新连接电路；将阳极桩通过导线与直流电源正极相连接，阴极桩通过导线与直流电源负极相连接；
1.5)连接真空泵；将阴极桩上的导电塑料排水板通过水平排水管和竖直排水管与真空泵相连接；
1.6)电渗排水；关闭开关，连通电源，并打开真空泵，使软土地基中的孔隙水在电渗作用下通过导电塑料排水板排出软土地基；
1.7)持续电渗；持续进行电渗固结，提高桩侧摩阻力和桩间土强度，直至导电塑料排水板没有水排出或者地基承载力达到要求，最后形成复合地基；
2)电渗非挤土桩复合地基的施工方法
2.1)打设塑料排水板；桩间软土中均匀打设导电塑料排水板，导电塑料排水板通过导线与直流电源负极相连接；
2.2)桩体施工；通过钻机在钢沉管中成孔，利用压气泵通过混凝土导管向管中输送混凝土，待混凝土达到一定强度后拔出钢沉管和混凝土导管；
2.3)桩周插设电极棒；在桩体施工完成后，在桩周均匀插设电极棒；电极棒通过导线与直流电源正极相连接；
2.4)连接真空泵；将真空泵通过水平排水管和竖直排水管与导电塑料排水板相连接；
2.5)电渗排水；关闭开关，连通电源，并打开真空泵，使软土地基中的孔隙水在电渗作用下通过导电塑料排水板排出软土地基；
2.6)持续电渗；持续进行电渗固结，提高桩侧摩阻力和桩间土强度，直至导电塑料排水板没有水排出或者地基承载力达到要求，最后形成复合地基。
本发明的有益效果是：
(1)本发明同时试用于挤土桩和非挤土桩。对于挤土桩，电渗可用于辅助沉桩，降低沉桩阻力，加快沉桩速度。在沉桩完成后，进行电极转换，能快速消散桩周超静孔压，提高桩侧摩阻力。
(2)本发明通过电渗固结作用能促使桩周软土土体固结，进一步提高了桩的承载能力，从而提高了软土地基的承载能力。
(3)本发明中电渗作用能对软土地基中空隙水产生作用，促使其向阴极移动，通过导电塑料排水板排出软土地基，并且促进软土颗粒胶结，提升了桩间土的强度，进而提升了软土地基的承载能力。
(4)本发明将导电塑料排水板直接粘贴在挤土桩外侧，采用阴阳桩形式，避免了导电塑料排水板另外打设在桩间土中，减少了施工步骤，提高了施工效率。而且导电塑料排水板采用螺旋缠绕的方式粘贴在桩周，能有效防止在沉桩过程中导电塑料排水板脱落影响电渗效果。
(5)本发明中的电极棒可以重复利用，节约材料，进而降低了施工成本，经济效益显著。
附图说明
图1是电渗挤土桩复合地基施工原理图；
图2是电渗非挤土桩复合地基施工原理图；
图3是电渗挤土桩复合地基电极连接示意图(其中，图a是沉桩前电极连接示意图；图b是沉桩后电极连接示意图)；
图4是电渗非挤土桩复合地基电极连接示意图；
图5是电渗挤土桩复合地基法处治软土区块示意图；
图6是电渗非挤土桩复合地基法处治软土区块示意图；
图7是桩体周围螺旋缠绕导电塑料排水板示意图。
附图标记说明：1—桩体；2—混凝土导管；3—导电塑料排水板；4—桩间软土；5—水平排水管；6—竖直排水管；7—直流电源；8—导线；9—真空泵；10—压气泵；11—电流表；12—电压表；13—软土地基；14—持力层，15—电极棒，16—挤土桩，17—非挤土桩，18—开关，19—阳离子，20—阴离子，21—水分子。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述的电渗复合地基，包括：电渗挤土桩复合地基和电渗非挤土桩复合地基。
所述的电渗挤土桩复合地基包括桩体1、导电塑料排水板3、桩间软土4、直流电源7、真空泵9、软土地基13、电极棒15和挤土桩16；软土地基13中设有桩体1，桩体1周围设置导电塑料排水板3，导电塑料排水板3以螺旋的形式粘贴在桩体外侧并通过胶结剂固定；沉桩前，挤土桩16通过导线8与直流电源7负极相连，桩间软土4中的电极棒15通过导线8与直流电源7正极相连；在沉桩开始时连通电源进行电渗辅助沉桩；沉桩结束后，转换电极，正极桩体通过导线8与电源正极相连，负极桩体通过导线8与电源负极相连；并在电路中设置有电流表11、电压表12和开关18；当电流超过3.6毫安时，电源可自动关闭；真空泵9通过排水管与负极桩侧的导电塑料排水板3相连接。
所述的电渗非挤土桩复合地基包括桩体1、混凝土导管2、导电塑料排水板3、桩间软土4、直流电源7、真空泵9、压气泵10、软土地基13、电极棒15和非挤土桩17；软土地基13中设有桩体1，桩间软土4中打设导电塑料排水板3，导电塑料排水板3通过导线8与直流电源7负极相连；压气泵10通过混凝土导管2连接至桩体1；打设钢护筒后利于钻机成孔，利用压气泵10通过混凝土导管2将混凝土输送到钢护筒中，待混凝土达到一定强度后拔出钢护筒和混凝土导管2；非挤土桩17周边插设电极棒15，并通过导线8与直流电源7正极相连接，并在电路中设置有电流表11、电压表12和开关18；真空泵9通过排水管与导电塑料排水板3相连接。在电渗作用下，土体中的阴离子20向阳极桩体移动，而吸附在土颗粒表面的阳离子19伴随水分子21一起向阴极的导电塑料排水板3移动，在真空泵9的作用下通过排水管排出软土地基，并在阴极和阳极处分别形成氢氧化物和胶结物质，同步提升桩间土强度和桩侧摩阻力，提高了复合地基的承载力特征值和控制沉降的能力。
所述桩体1分为挤土桩16和非挤土桩17。
所述排水管包括水平排水管5和竖直排水管6。
电渗挤土桩复合地基的施工方法步骤如下：
(1)制作导电排水桩。如图7所示，在钢筋混凝土预制桩的桩体1周围设置导电塑料排水板3，导电塑料排水板3以螺旋的形式粘贴在桩体外侧，用胶结剂将其固定。
(2)打设电极棒。如图5所示，在桩间软土4中均匀打设若干根电极棒15，电极棒15通过导线8与直流电源7正极相连接，为下一步电渗辅助沉桩做准备。
(3)电渗辅助沉桩。在沉桩前，将挤土桩16通过导线8与直流电源7负极相连接。沉桩时，连通电源进行电渗辅助沉桩，降低沉桩阻力。
(4)转换电极。沉桩完成后，重新连接电路。将阳极桩通过导线8与直流电源7正极相连接，阴极桩通过导线8与直流电源7负极相连接，如图3所示。
(5)连接真空泵。将阴极桩上的导电塑料排水板3通过水平排水管5和竖直排水管6与真空泵9相连接，如图1所示。
(6)电渗排水。关闭开关18，连通电源，并打开真空泵9，使软土地基13中的孔隙水在电渗作用下通过导电塑料排水板3排出软土地基13。
(7)持续电渗。持续进行电渗固结，提高桩侧摩阻力和桩间土强度，直至导电塑料排水板3没有水排出或者地基承载力达到要求，最后形成复合地基。
电渗非挤土桩复合地基的施工方法步骤如下：
(1)打设塑料排水板。如图6所示，桩间软土4中均匀打设导电塑料排水板3，导电塑料排水板3通过导线8与直流电源7负极相连接。
(2)桩体施工。通过钻机在钢沉管中成孔，利用压气泵10通过混凝土导管2向管中输送混凝土，待混凝土达到一定强度后拔出钢沉管和混凝土导管2。
(3)桩周插设电极棒。在桩体施工完成后，在桩周均匀插设四根电极棒15，电极棒15通过导线8与直流电源7正极相连接，如图2、图6所示。
(4)连接真空泵。将真空泵9通过水平排水管5和竖直排水管6与导电塑料排水板3相连接，如图2所示。
(5)电渗排水。关闭开关18，连通电源，并打开真空泵9，使软土地基13中的孔隙水在电渗作用下通过导电塑料排水板3排出软土地基13。
(6)持续电渗。持续进行电渗固结，提高桩侧摩阻力和桩间土强度，直至导电塑料排水板3没有水排出或者地基承载力达到要求，最后形成复合地基。
Claims (4)
1.一种电渗复合地基，其特征在于：包括电渗挤土桩复合地基和电渗非挤土桩复合地基；
所述的电渗挤土桩复合地基包括桩体（1）、导电塑料排水板（3）、桩间软土（4）、直流电源（7）、真空泵（9）、软土地基（13）、电极棒（15）和挤土桩（16）；软土地基（13）中设有桩体（1），桩体（1）周围设置导电塑料排水板（3），导电塑料排水板（3）以螺旋的形式粘贴在桩体外侧并通过胶结剂固定；沉桩前，挤土桩（16）通过导线（8）与直流电源（7）负极相连，桩间软土（4）中的电极棒（15）通过导线（8）与直流电源（7）正极相连；沉桩结束后，转换电极，正极桩体通过导线（8）与电源正极相连，负极桩体通过导线（8）与电源负极相连；并在电路中设置有电流表（11）、电压表（12）和开关（18）；真空泵（9）通过排水管与负极桩侧的导电塑料排水板（3）相连接；所述桩体（1）为圆截面钢筋混凝土桩，所述排水管包括水平排水管（5）和竖直排水管（6）；
所述的电渗非挤土桩复合地基包括桩体（1）、混凝土导管（2）、导电塑料排水板（3）、桩间软土（4）、直流电源（7）、真空泵（9）、压气泵（10）、软土地基（13）、电极棒（15）和非挤土桩（17）；软土地基（13）中设有桩体（1），桩间软土（4）中打设导电塑料排水板（3），导电塑料排水板（3）通过导线（8）与直流电源（7）负极相连；压气泵（10）通过混凝土导管（2）连接至桩体（1）；非挤土桩（17）施工完成后，非挤土桩（17）周边插设电极棒（15），并通过导线（8）与直流电源（7）正极相连接，并在电路中设置有电流表（11）、电压表（12）和开关（18）；真空泵（9）通过排水管与导电塑料排水板（3）相连接；所述桩体（1）为圆截面钢筋混凝土桩，所述排水管包括水平排水管（5）和竖直排水管（6）。
2.根据权利要求1所述的电渗复合地基，其特征在于，所述桩体（1）包括挤土桩（16）和非挤土桩（17）。
3.根据权利要求1所述的电渗复合地基，其特征在于，所述导线（8）为铜芯绝缘导线。
4.一种基于权利要求1所述的电渗复合地基的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）电渗挤土桩复合地基的施工方法
1.1）制作导电排水桩；在钢筋混凝土预制桩的桩体（1）周围设置导电塑料排水板（3），导电塑料排水板（3）以螺旋的形式粘贴在桩体外侧，用胶结剂将其固定；
1.2）打设电极棒；在桩间软土（4）中均匀打设若干根电极棒（15），电极棒（15）通过导线（8）与直流电源（7）正极相连接，为下一步电渗辅助沉桩做准备；
1.3）电渗辅助沉桩；在沉桩前，将挤土桩（16）通过导线（8）与直流电源（7）负极相连接；沉桩时，连通电源进行电渗辅助沉桩，降低沉桩阻力；
1.4）转换电极；沉桩完成后，重新连接电路；将阳极桩通过导线（8）与直流电源（7）正极相连接，阴极桩通过导线（8）与直流电源（7）负极相连接；
1.5）连接真空泵；将阴极桩上的导电塑料排水板（3）通过水平排水管（5）和竖直排水管（6）与真空泵（9）相连接；
1.6）电渗排水；关闭开关（18），连通电源，并打开真空泵（9），使软土地基（13）中的孔隙水在电渗作用下通过导电塑料排水板（3）排出软土地基（13）；
1.7）持续电渗；持续进行电渗固结，提高桩侧摩阻力和桩间土强度，直至导电塑料排水板（3）没有水排出或者地基承载力达到要求，最后形成复合地基；
2）电渗非挤土桩复合地基的施工方法
2.1）打设塑料排水板；桩间软土（4）中均匀打设导电塑料排水板（3），导电塑料排水板（3）通过导线（8）与直流电源（7）负极相连接；
2.2）桩体施工；通过钻机在钢沉管中成孔，利用压气泵（10）通过混凝土导管（2）向管中输送混凝土，待混凝土达到一定强度后拔出钢沉管和混凝土导管（2）；
2.3）桩周插设电极棒；在桩体施工完成后，在桩周均匀插设电极棒（15）；电极棒（15）通过导线（8）与直流电源（7）正极相连接；
2.4）连接真空泵；将真空泵（9）通过水平排水管（5）和竖直排水管（6）与导电塑料排水板（3）相连接；
2.5）电渗排水；关闭开关（18），连通电源，并打开真空泵（9），使软土地基（13）中的孔隙水在电渗作用下通过导电塑料排水板（3）排出软土地基（13）；
2.6）持续电渗；持续进行电渗固结，提高桩侧摩阻力和桩间土强度，直至导电塑料排水板（3）没有水排出或者地基承载力达到要求，最后形成复合地基。
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| CN109811758A (zh) | 2019-05-28 |
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