CN112878309A - 一种电解减饱和预制管桩复合桩基及使用方法 - Google Patents

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李长春
张鑫磊
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倪松涛
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蒋可欣
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Abstract

本发明公开了一种电解减饱和预制管桩复合桩基，包括至少两个混凝土桩，所述混凝土桩沿其长度方向间隔设置有多个惰性电极环，所述惰性电极环通过绝缘导线连接有分析供电终端。本发明公开了一种电解减饱和预制管桩复合桩基的使用方法，包括：将至少两个混凝土桩插入土体中；分析供电终端监测混凝土桩周围土体的电阻率，并换算为地基饱和度；当地基饱和度高于预设值时，分析供电终端对混凝土桩进行通电。可以应用于既有建筑物下，能够持续量化监测地基的饱和度变化情况，并能够长期、多次对建筑物下地基进行电解减饱和抗液化处理。

Description

一种电解减饱和预制管桩复合桩基及使用方法
技术领域
本发明涉及抗液化地基处理技术领域，尤其涉及一种电解减饱和预制管桩复合桩基及使用方法。
背景技术
在地震中，如饱和砂土等可液化地基容易发生液化灾害，造成建筑物的破坏损毁和人员伤亡，常见的地基抗液化处理方法有强夯法、换填/固化法、水泥搅拌桩、钻孔灌注桩等，但是这些方法往往成本高昂，需要大型机械，且会对环境造成破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解减饱和预制管桩复合桩基及使用方法，可以应用于既有建筑物下，能够持续量化监测地基的饱和度变化情况，并能够长期、多次对建筑物下地基进行电解减饱和抗液化处理。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
本发明提供了一种电解减饱和预制管桩复合桩基，包括至少两个混凝土桩，所述混凝土桩沿其长度方向间隔设置有多个惰性电极环，所述惰性电极环通过绝缘导线连接有分析供电终端。
进一步地，所述混凝土桩内部中空，所述混凝土桩对应所述惰性电极环的位置开设有与所述混凝土桩内腔相连通的出线孔，所述绝缘导线穿入所述出线孔并从所述混凝土桩内腔顶部穿出与所述分析供电终端连接。
进一步地，所述混凝土桩沿其长度方向等间距的设置有多圈凹槽，所述出线孔位于所述凹槽内，所述惰性电极环安装在所述凹槽内。
进一步地，所述混凝土桩包括混凝土桩身及混凝土桩头，所述混凝土桩头呈圆锥形。
进一步地，所述混凝土桩身包括至少两段，且相邻两段通过法兰螺栓连接。
本发明提供了一种电解减饱和预制管桩复合桩基的使用方法，包括：
将至少两个混凝土桩插入土体中；
分析供电终端监测计算混凝土桩周围土体的电阻率，并换算为地基饱和度；
当地基饱和度高于预设值时，分析供电终端对混凝土桩进行通电。
进一步地，分析供电终端监测桩周土体的电阻率的方法包括：
分析供电终端分别测量混凝土桩上相邻的四个惰性电极环A、惰性电极环B、惰性电极环M、惰性电极环N间的电阻；
按照下式计算混凝土桩周围土体电阻率：
Figure BDA0002889673940000011
Figure BDA0002889673940000021
式中，ρ为此处桩周土体电阻率；ΔV为分析供电终端施加的电压；I为通过的电流；d为惰性电极环外半径；rC、rM以及rN分别为惰性电极环AB、AM和AN间的电阻。
进一步地，换算为地基饱和度的公式如下包括：
ρ＝αSr -n
式中，Sr为地基土体饱和度，α、n为与砂土自身性质有关的参数。
进一步地，当地基饱和度高于预设值，分析供电终端对混凝土桩进行通电的方法包括：
分析供电终端判断此处地基饱和度高于预设值95％时，将此混凝土桩与相邻混凝土桩作为电源两极进行通电。
进一步地，分析供电终端监测混凝土桩周围土体的电阻率的时间间隔为5-7天。
本发明的有益效果如下：
可以应用于既有建筑物下，能够持续量化监测地基的饱和度变化情况，并能够长期、多次对建筑物下地基进行电解减饱和抗液化处理；
智能化、自动化程度高，进行抗液化地基处理的过程不需要操作人员，整体成本低廉，后期维护费用小，且对环境友好，无污染；
适用于可液化地基，尤其适用于颗粒易破碎难以采用强夯等方法的吹填钙质砂地基，对于重要的军用、民用建筑物，可以有效的降低其地基的液化风险。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的一种电解减饱和预制管桩复合桩基中的单桩结构示意图；
图2为根据本发明实施例提供的一种电解减饱和预制管桩复合桩基中的单桩横截面示意图；
图3为根据本发明实施例提供的一种电解减饱和预制管桩复合桩基的实施示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1-3，本发明提供的一种适用于可液化地基的电解减饱和抗液化预制管桩复合桩基，包括至少两个混凝土桩(混凝土桩身1、混凝土桩头7)、惰性电极环2、绝缘导线4、法兰盘5、法兰螺栓6以及分析/供电终端8(本实施方式所采用的分析/供电终端8由计算机和SBW-50KVA全自动数控直流稳压电源组成，使用E4FCS计算机系统，利用CONEPLOT和CLEANUP软件得到电阻率数据列表)，混凝土桩身1为固定长度的空心圆柱形混凝土预制构件，桩身间隔一定距离均匀设置凹槽，凹槽内设有贯通桩身的出线孔；所述惰性电极环2与绝缘导线4连接，安装在混凝土桩身的凹槽内；所述绝缘导线4通过混凝土桩身凹槽内的出线孔从混凝土桩身空心3伸出；所述法兰盘5位于接桩处，通过法兰螺栓6连接两段混凝土桩身1；所述混凝土桩头7为圆锥形，与打桩时所用第一根混凝土桩身1一体浇筑成型；所述分析/供电终端8与绝缘导线4连接，持续监测桩周土体的电阻率，并换算为地基饱和度，当地基饱和度高于预设值，分析/供电终端8则开始对预制管桩进行通电，降低地基饱和度，提高地基抗液化能力。
如图1、3所示，所述混凝土桩身1外径400mm，内径100mm，单段桩长度为12m。
如图1、3所示，所述混凝土桩身1的凹槽间隔为250mm，厚度为3mm，宽度为50mm，打桩间距1.5m。
如图1、3所示，所述惰性电极环2厚度为2.5mm，宽度为48mm。
如图2所示，所述法兰盘5内径100mm，外径420mm，厚度20mm。
如图2所示，所述法兰螺栓6直径20mm。
如图1、3所示，本发明提供的一种适用于可液化地基的电解减饱和抗液化预制管桩复合桩基的使用方法，包括：
将至少两个混凝土桩插入土体中；
分析/供电终端8监测混凝土桩身1周围土体的电阻率，并换算为地基饱和度；
当地基饱和度高于预设值时，分析/供电终端8对混凝土桩身1进行通电。
具体地，所述分析/供电终端8通过分别测量混凝土桩身1上相邻的4个惰性电极环2(A、M、N、B)间的电阻，按照下式计算此处桩周土体电阻率：
Figure BDA0002889673940000031
Figure BDA0002889673940000032
式中，ρ为此处桩周土体电阻率，ΔV为分析/供电装置施加的电压，I为通过的电流，d为惰性电极环外半径，rC、rM以及rN分别为惰性电极环AB、AM和AN间的电阻。
所述分析/供电终端8按照下式换算此处地基土体饱和度：
ρ＝αSr -n
式中，Sr为地基土体饱和度，α、n为与砂土土性、密实度、孔隙率等土体自身性质有关的参数。
所述分析/供电终端8判断此处地基饱和度高于预设值95％时，将此桩与相邻桩作为电源两极进行通电，恒定电流选择1.5A，通电时间选择12h。
所述分析/供电终端8监测桩周土电阻率的时间间隔为7d。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电解减饱和预制管桩复合桩基，其特征在于，包括至少两个混凝土桩，所述混凝土桩沿其长度方向间隔设置有多个惰性电极环，所述惰性电极环通过绝缘导线连接有分析供电终端。
2.根据权利要求1所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基，其特征在于，所述混凝土桩内部中空，所述混凝土桩对应所述惰性电极环的位置开设有与所述混凝土桩内腔相连通的出线孔，所述绝缘导线穿入所述出线孔并从所述混凝土桩内腔顶部穿出与所述分析供电终端连接。
3.根据权利要求2所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基，其特征在于，所述混凝土桩沿其长度方向等间距的设置有多圈凹槽，所述出线孔位于所述凹槽内，所述惰性电极环安装在所述凹槽内。
4.根据权利要求1所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基，其特征在于，所述混凝土桩包括混凝土桩身及混凝土桩头，所述混凝土桩头呈圆锥形。
5.根据权利要求4所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基，其特征在于，所述混凝土桩身包括至少两段，且相邻两段通过法兰螺栓连接。
6.一种基于权利要求1至5任一项所述的电解减饱和预制管桩复合桩基的使用方法，其特征在于，包括：
将至少两个混凝土桩插入土体中；
分析供电终端监测计算混凝土桩周围土体的电阻率，并换算为地基饱和度；
当地基饱和度高于预设值时，分析供电终端对混凝土桩进行通电。
7.根据权利要求6所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基的使用方法，其特征在于，分析供电终端监测计算桩周土体的电阻率的方法包括：
分析供电终端分别测量混凝土桩上相邻的四个惰性电极环A、惰性电极环B、惰性电极环M、惰性电极环N间的电阻；
按照下式计算混凝土桩周围土体电阻率：
Figure FDA0002889673930000011
Figure FDA0002889673930000012
式中，ρ为此处桩周土体电阻率；ΔV为分析供电终端施加的电压；I为通过的电流；d为惰性电极环外半径；rC、rM以及rN分别为惰性电极环AB、AM和AN间的电阻。
8.根据权利要求7所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基，其特征在于，换算为地基饱和度的公式如下包括：
ρ＝αSr -n
式中，Sr为地基土体饱和度，α、n为与砂土自身性质有关的参数。
9.根据权利要求8所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基的使用方法，其特征在于，当地基饱和度高于预设值，分析供电终端对混凝土桩进行通电的方法包括：
分析供电终端判断此处地基饱和度高于预设值95％时，将此混凝土桩与相邻混凝土桩作为电源两极进行通电。
10.根据权利要求6所述的一种电解减饱和预制管桩复合桩基的使用方法，其特征在于，分析供电终端监测混凝土桩周围土体的电阻率的时间间隔为5-7天。
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