CN111809605B - 一种水平排水板-真空预压联合电渗系统及其淤泥处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平排水板‑真空预压联合电渗系统的淤泥处理方法，包括水平排水板系统、电渗系统、真空预压系统，所述真空预压系统包括真空预压槽、真空泵和与真空泵连接的竖直总管，所述电渗系统包括多个竖向绝缘组件、多个阳极钢筋、导线和电源，所述导线包括正极导线和负极导线，所述多个竖向绝缘组件竖直分布于真空预压槽的两侧横向边缘处，相对设置的竖向绝缘组件之间分布有多层阳极钢筋层，相邻阳极钢筋层之间均设有水平排水系统，所述水平排水系统通过支管与竖直总管导通连接，所述水平排水系统上固定有阴极钢筋层，所述阳极钢筋层通过支导线与正极导线连接，所述阴极钢筋层通过支导线与负极导线连接，淤泥分层吹入水平排水系统之间，淤泥装满后，铺上土工布再通过密封膜密封，导线穿出密封膜与电源连接。该方法可以做到边吹填边固结排水，施工简便、节约能耗，避免板材剧烈弯折，保证真空有效传递，保证处理效果、节省工期、提高堆场周转利用率。

Description

一种水平排水板-真空预压联合电渗系统及其淤泥处理方法

技术领域

本发明涉及一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的淤泥处理方法。

背景技术

在我国沿海地区铁路、房屋、机场等建设中经常遇到深厚的淤泥层。淤泥存在着高含水量，低渗透性，几乎没有承载力的特点，因此淤泥需要经过处理才能满足工程的需求。真空预压技术是在处理淤泥中广泛得到应用处理方法之一，真空预压技术对土体没有污染，造价低，施工简洁;相对于堆载预压法来说具有工期较短，加固深度较大，节省预压材料等优点。真空预压法是以大气压力作为预压的荷载，在土体上利用砂层作为横向排水通道，向土体中插入竖直排水板作为竖向排水通道，通过真空泵形成真空压力，使得产成负的孔隙水压力从而将孔隙水和空气排出，并且根据有效应力原理孔隙水压力降低将提高有效应力，使得土体更加密实，强度提高。但是传统的竖直排水板，它的真空度会随着深度不断降低，对于深层加固效果不佳。并且传统竖直排水板在土应力作用下容易发生弯折，真空度受阻，将会对处理效果产生极大的影响。排水板周围在后期会形成土柱以及土颗粒进入滤膜和板芯，将造成排水板的淤堵现象，造成后期出水慢加固不良。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的淤泥处理方法。解决了底部加固效果不佳，排水板易发生弯折，真空度的传递受阻排水板淤堵，无法排出极性水分子的问题，可以做到边吹填边固结排水，施工简便、节约能耗，避免板材剧烈弯折，保证真空有效传递，保证处理效果、节省工期、提高堆场周转利用率。

为此，本发明提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的淤泥处理方法，操作步骤如下：

(1)将多个排水板按一定间距排列并通过铁丝固定，且相邻排水板之间间距相同，排水板上层和下层均铺设土工布，排水板两段均与两侧的水平支管导通连接，水平支管上具有与之导通的支管，所述上层土工布与下层土工布缝合好，上层和下层土工布四边密封连接，所述支管一端置于土工布内与水平支管导通，支管另一端伸出土工布外，阴极钢筋固定在上层土工布上并于排水板垂直，水平排水板系统预制完成，均匀排布的多个阴极钢筋组成阴极钢筋层，所述阴极钢筋上通过支导线连接并汇总于负极导线上；

(2)将竖向绝缘组件依次设立于真空预压槽的相对两侧的边缘处，多个均匀排布的阳极钢筋依次水平固定在相对设置竖向绝缘组件之间组成阳极钢筋层，阳极钢筋层按照预定高度分层依次固定，阳极钢筋通过支导线连接并依次分层汇总于正极导线。

所述绝缘组件通过多个三角支撑架固定在真空预压槽横向边缘处，所述竖向绝缘组件由两根绝缘杆组成，两根绝缘杆与阳极钢筋通过双向三孔接头连接，所述双向三孔接头包括接头本体，所述接头本体设置有并列排布的两个第一扣环和与第一扣环垂直设置的第二扣环，所述并列排布的两个第一扣环环扣并固定两根绝缘杆，阳极钢筋端部环套并固定在第二扣环内，阳极钢筋与绝缘杆垂直设置。

(3)竖向绝缘组件底部设置有第一层阳极钢筋层，再向真空预压槽内放入一层淤泥至预定高度，水平铺设第一层的水平排水板系统，将水平排水板系统上的支管与竖直总管连接，在排水板系统上再覆盖一层淤泥至第二层阳极钢筋层位置，水平排水系统设于相邻阳极钢筋层之间；

（4）接着，在第二层阳极钢筋层上直接吹入淤泥至预定高度，再铺设第二层排水板系统，将第二层水平排水板系统上的支管与竖直总管连接，再在第二层排水系统上覆盖淤泥至下一层的阳极钢筋层，水平排水系统设置于相邻阳极钢筋层之间，重复操作直到淤泥装满真空预压槽。

(5)淤泥装满真空预压槽后，铺设一层土工布，在土工布的外层再铺设密封膜，完成密封处理，正极导线和负极导线穿出密封膜与电源连接；

（6）两侧竖直总管伸出密封膜与真空泵连接进行抽排施工，当出水量较少时连接电源进行通电加固淤泥，当水分聚集在阴极时在开启真空泵抽排水，两个操作不断循环直至水量较少，测试其强度是否达到施工要求，结束加固。

本发明的有益效果：

1、分层加入淤泥可以有效防止淤泥底部形成空洞导致的不均匀沉降。

2、阳极钢筋层可以作为支撑使得排水板可以从架子上拖过，减少了施工难度。特别是层数加高后，施工难度不断加大，钢筋层可以作为支撑工具使得工人能在其上施工。

3、双向三孔接头的设计，使得支架稳定性提高，不会导致钢筋下沉，能够完整的支撑排水板系统。

4、阴极钢筋架与排水板固定增加了排水板的刚度，可以有效防止水平排水板的弯折，真空度能够更好的传递。

5、所述的水平排水板系统，由于有上下两层土工布的隔离不与土体直接接触，可以有效的防止土颗粒进入排水板导致的堵塞。并且排水板与土工布形成一个排水体系使得排水线路相对于传统排水板发生变化，减少了排水路径，加快了排水量与排水速率。真空度也不会随着深度产生衰竭，极大提高了真空预压的效果。

6、钢筋架存在于土体中，可以加大土体本身的强度。

7、钢筋通电后进入电渗处理阶段，水平设置电极可以减少电极和土体的脱离，降低了电渗后期的界面电阻，并且电渗可以改变水流方向可以缓解排水板周围土柱的形成，电渗将水分子汇集到阴极，有利于排水板抽水，提高了固结的效率。

8、水平排水板与水平电渗的联合，使得排水效果更加明显，强度也更大，土体水平均匀性更好。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的结构示意图；

图2为图1中一种水平排水板-真空预压联合电渗系统中水平排水系统的结构示意图；

图3为图2中一种水平排水板-真空预压联合电渗系统中水平排水系统连接阴极钢筋的结构示意图；

图4为图1提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的双向三孔接头处的剖面结构示意图；

图5为图4提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的双向三孔接头处的另一视面剖面结构示意图；

图6本发明第二实施例提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的结构示意图；

图7为图4提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的竖向绝。缘板结构示意图

具体实施方式

参照图1-图5所示，本发明实施例一提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统，包括水平排水板系统1、电渗系统、真空预压系统，所述真空预压系统包括真空预压槽2、真空泵3和与真空泵连接的竖直总管4，所述电渗系统包括多个竖向绝缘组件5、多层阳极钢筋层、导线和电源6，所述导线包括正极导线7和负极导线8，所述多个竖向绝缘组件竖直分布于真空预压槽2的两侧横向边缘处，所述绝缘组件5通过多个三角支撑架9竖直固定在真空预压槽2横向边缘处，三角支撑9间隔一段高度固定一个，将绝缘组件5牢固固定在真空预压槽2内，相对设置的竖向绝缘组件5之间水平分布有多层阳极钢筋层，所述阳极钢筋层由多个均匀排布的阳极钢筋10组成，相邻阳极钢筋层之间均平行设有水平排水系统1，阳极钢筋层可以作为支撑使得排水1可以从架子上拖过，减少了施工难度。特别是层数加高后，施工难度不断加大，钢筋层可以作为支撑工具使得工人能在其上施工。

所述竖向绝缘组件5由两根绝缘杆11组成，两根绝缘杆11与阳极钢筋10通过双向三孔接头12连接，阳极钢筋10通过双向三孔接头12固定连接在相对设置的的竖向绝缘组件之间，所述双向三孔接头12包括接头本体，所述接头本体设置有并列排布的两个第一扣环13和与第一扣环垂直设置的第二扣环14，所述并列排布的两个第一扣环13环扣并固定两根绝缘杆11，阳极钢筋10端部环套并固定在第二扣环14内，阳极钢筋10与绝缘杆11垂直设置，每根支导线与阳极钢筋10连接，并汇总于正极导线7上，双向三孔接头12的设计，使得支架稳定性提高，不会导致阳极钢筋下沉，能够完整的支撑排水板系统。

所述水平排水板系统1包括多个塑料排水板15，所述相邻塑料排水板15通过铁丝固定且相邻排水板15之间间距相同，所述塑料排水板15两端部均设有水平支管16，排水板15依次与水平支管16导通连接，所述水平支管16与支管17导通连接，所述塑料排水板15上层和下层均铺设有上层土工布18和下层土工布21，上层土工布18和下层土工布21四边密封连接，所述支管17一端置于上层和下层土工布的夹层内与水平支管16导通，支管17另一端伸出土工布18与竖直总管4导通，所述阴极钢筋层由均匀排布的多个阴极钢筋20组成，阴极钢筋20固定于上层土工布18上并于排水板15垂直设置，阴极钢筋层与排水板15固定增加了排水板的刚度，可以有效防止水平排水板的弯折，真空度能够更好的传递，所述的水平排水板系统1，由于有上下两层土工布的隔离不与土体直接接触，可以有效的防止土颗粒进入排水板导致的堵塞。并且排水板与土工布形成一个排水体系使得排水线路相对于传统排水板发生变化，减少了排水路径，加快了排水量与排水速率。真空度也不会随着深度产生衰竭，极大提高了真空预压的效果。

所述水平排水系统1上的阴极钢筋层通过支导线与负极导线8连接，淤泥分层吹入水平排水系统1之间，淤泥装满后，铺上土工布再通过密封膜密封，正极导线7和负极导线8穿出密封膜与电源6连接，钢筋通电后进入电渗处理阶段，水平设置电极可以减少电极和土体的脱离，降低了电渗后期的界面电阻，并且电渗可以改变水流方向可以缓解排水板周围土柱的形成，电渗将水分子汇集到阴极，有利于排水板抽水，提高了固结的效率，水平排水板与水平电渗的联合，使得排水效果更加明显，强度也更大，土体水平均匀性更好。

基于一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的淤泥处理方法，其特征是：操作步骤如下：

(1)将多个排水板15按一定间距排列并通过铁丝固定，排水板15上层和下层均铺设上层土工布18和下层土工布21，排水板15两段均与两侧的水平支管16导通连接，水平支管16上具有与之导通的支管17，所述上层土工布18与下层土工布缝合好，所述支管17一端置于土工布内与水平支管16导通，支管另一端伸出土工布外，阴极钢筋20固定在土工布上并于排水板15垂直，水平排水板系统1预制完成，所述阴极钢筋20上通过支导线连接并汇总于负极导线8上；

(2)将竖向绝缘组件5依次设立于真空预压槽2的相对两侧的边缘处，阳极钢筋10依次水平固定在相对设置竖向绝缘组件之间组成阳极钢筋层，阳极钢筋层按照预定高度分层依次固定，阳极钢筋10通过支导线连接并依次分层汇总于正极导线7。

(3)竖向绝缘组件5底部设置有第一层阳极钢筋层，再向真空预压槽2内放入一层淤泥至预定高度，水平铺设第一层的水平排水板系统1，将水平排水板系统1上的支管17与竖直总管4连接，在排水板系统上再覆盖一层淤泥至第二层阳极钢筋层位置；

（4）接着，在第二层阳极钢筋层上直接吹入淤泥至预定高度，再铺设第二层排水板系统1，将第二层水平排水板系统上的支管与竖直总管连接，再在第二层排水系统1上覆盖淤泥至下一层的阳极钢筋层，水平排水系统设置于相邻阳极钢筋层之间，重复操作直到淤泥装满真空预压槽2。

(5)淤泥装满真空预压槽后，铺设一层土工布，在土工布的外层再铺设密封膜，完成密封处理，正极导线7和负极导线8穿出密封膜与电源连接；

（6）两侧竖直总管4伸出密封膜与真空泵连接进行抽排施工，当出水量较少时连接电源9进行通电加固淤泥，当水分聚集在阴极时在开启真空泵抽排水，两个操作不断循环直至水量较少，测试其强度是否达到施工要求，结束加固。

上述步骤用于真空预压槽高度小于2米的情况，真空预压槽高度大于2米的操作步走如下：

（1）将多个排水板按一定间距排列并通过铁丝固定，排水板上层和下层均铺设土工布，排水板两段均与两侧的水平支管导通连接，水平支管上具有与之导通的支管，所述上层土工布与下层土工布缝合好，所述支管一端置于土工布内与水平支管导通，支管另一端伸出土工布外，阴极钢筋固定在土工布上并于排水板垂直，水平排水板系统预制完成，所述阴极钢筋上通过支导线连接并汇总于负极导线上；

（2）将竖向绝缘组件依次设立于真空预压槽的相对两侧的边缘处，阳极钢筋依次水平固定在相对设置竖向绝缘组件之间组成阳极钢筋层，阳极钢筋层按照预定高度分层依次固定，阳极钢筋通过支导线连接并依次分层汇总于正极导线；

（3）竖向绝缘组件底部设置有第一层阳极钢筋层，再向真空预压槽内放入一层淤泥至预定高度，水平铺设第一层的水平排水板系统，将水平排水板系统上的支管与竖直总管连接，在排水板系统上再覆盖一层淤泥至第二层阳极钢筋层位置；

（4）进行铺设土工布和密封膜进行一层的密封处理并连接真空泵直接抽排水处理，待出水量较少时，开启电源进行通电排水，当水分聚集在阴极时在开启真空泵抽排水，两个操作不断循环直至这一层淤泥产生一定强度便于施工时就停止加固；

（5）重复上第（3）和第（4）步操作直至操作直到处理至真空预压槽的高度，完成加固。

参照图2、图3、图6和图7所示，本发明实施例二提供的一种水平排水板-真空预压联合电渗系统，与第一实施例基本相同，区别在于：所述竖向绝缘组件5包括竖向绝缘板22，所述竖向绝缘板22内侧面设有导轨23，所述导轨23上按照预定高度设置有多个卡槽24，卡槽24内卡入卡块25，阳极钢筋10沿导轨23向下移动卡入卡块25内，所述卡块朝向阳极钢筋10的方向设有与阳极钢筋适配的卡接槽26，阳极钢筋10卡入卡接槽26内，阳极钢筋层的每根阳极钢筋10通过导轨23卡入卡块25内，安装更为方便，提高安装效率，省事省力，安装时，先将底层卡槽24内放置卡块25，阳极钢筋10依次沿竖向绝缘板22内侧导轨23向下滑动至第一层卡块的卡接槽26内，完成第一层阳极钢筋层的安装，再将卡块置入第二层卡槽内，依次完成第二层阳极钢筋层，重复操作直到至铺设完所有的阳极钢筋层，大大降低了安装的难度。

实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种水平排水板-真空预压联合电渗系统的淤泥处理方法，其特征是：操作步骤如下：

(1)将多个排水板按一定间距排列并通过铁丝固定，且相邻排水板之间间距相同，排水板上层和下层均铺设土工布，排水板两段均与两侧的水平支管导通连接，水平支管上具有与之导通的支管，所述上层土工布与下层土工布缝合好，上层和下层土工布四边密封连接，所述支管一端置于土工布内与水平支管导通，支管另一端伸出土工布外，阴极钢筋固定在上层土工布上并于排水板垂直，水平排水板系统预制完成，均匀排布的多个阴极钢筋组成阴极钢筋层，所述阴极钢筋上通过支导线连接并汇总于负极导线上；

(2)将竖向绝缘组件依次设立于真空预压槽的相对两侧的边缘处，多个均匀排布的阳极钢筋依次水平固定在相对设置竖向绝缘组件之间组成阳极钢筋层，阳极钢筋层按照预定高度分层依次固定，阳极钢筋通过支导线连接并依次分层汇总于正极导线；

所述绝缘组件通过多个三角支撑架固定在真空预压槽横向边缘处，所述竖向绝缘组件由两根绝缘杆组成，两根绝缘杆与阳极钢筋通过双向三孔接头连接，所述双向三孔接头包括接头本体，所述接头本体设置有并列排布的两个第一扣环和与第一扣环垂直设置的第二扣环，所述并列排布的两个第一扣环环扣并固定两根绝缘杆，阳极钢筋端部环套并固定在第二扣环内，阳极钢筋与绝缘杆垂直设置；

(3)竖向绝缘组件底部设置有第一层阳极钢筋层，再向真空预压槽内放入一层淤泥至预定高度，水平铺设第一层的水平排水板系统，将水平排水板系统上的支管与竖直总管连接，在排水板系统上再覆盖一层淤泥至第二层阳极钢筋层位置，水平排水系统设于相邻阳极钢筋层之间；

（4）接着，在第二层阳极钢筋层上直接吹入淤泥至预定高度，再铺设第二层排水板系统，将第二层水平排水板系统上的支管与竖直总管连接，再在第二层排水系统上覆盖淤泥至下一层的阳极钢筋层，水平排水系统设置于相邻阳极钢筋层之间，重复操作直到淤泥装满真空预压槽；

(5)淤泥装满真空预压槽后，铺设一层土工布，在土工布的外层再铺设密封膜，完成密封处理，正极导线和负极导线穿出密封膜与电源连接；

（6）两侧竖直总管伸出密封膜与真空泵连接进行抽排施工，当出水量较少时连接电源进行通电加固淤泥，当水分聚集在阴极时在开启真空泵抽排水，两个操作不断循环直至水量较少，测试其强度是否达到施工要求，结束加固。

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