CN114575329A - 一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法，本发明采用电渗和劈裂注浆交替进行的方法，实现间歇注浆和间歇通电，使得化学溶液深入土体深处，影响范围大，减缓了电势的衰减速率，从而提升了电化学排水效率，有利于抑制电渗后期土体裂缝的开展，保证土体的导电性，并提高土体排水在空间上的均匀性。本发明通过EKG管和0.5mol/LCaCl2和Na2SiO3溶液将劈裂注浆与电化学加固软基技术有机结合在一起，阳极兼作注浆管，阴极兼作排水管，两种方法相辅相成，相互促进，能够使得土中自由水的排出和土体颗粒胶结，能够有效改善排水固结的效果，从而形成一种新的软基加固方案。
Description
技术领域
本发明涉及劈裂注浆联合电化学加固技术在软土地基中的应用，属于地基土体加固的技术领域。
背景技术
目前工程上加固软弱地基的常规处理方法有申请号为2018100839880，发明名称为一种带电溶胶结合真空-电渗加固软基的方法，重复注胶然后通电，再然后通过使用真空预压法加固软土地基，排出土体孔隙中的部分自由水，使土体产生固结，减少后期沉降，提高地基承载力；最后再边抽真空边通电，该方法所使用的化学TiO2溶胶很难进入土体深部地区，扩散范围较小，往往局限在电极附近，对于电渗的提升效果有限，后期排水效果下降，且TiO2溶胶成本高。
发明内容
为了解决现有技术所用化学溶液扩散能力有限的问题，本发明提出一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法。
一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法，该方法包括步骤如下：
（1）在待加固软基区间隔开设竖孔，并在每个孔中灌入封闭泥浆，在每个孔中插入单向密封EKG阀管或EKG管，EKG阀管与EKG管间隔布置；
（2）通过导线将单向密封EKG阀管与直流电源的阳极相连接作为阳极管，EKG管与直流电源的阴极相连接作为阴极管，从而构成阴极管与阳极管成列间隔布置；
（3）待封闭泥浆完全凝固后，在单向密封EKG阀管中插入密封注浆芯管，并通过软管连接注浆泵；
（4）打开注浆泵，使得预先准备好的0.5mol/LCaCl2和Na2SiO3溶液通过软管进入单向密封EKG阀管中；
（5）加大注浆压力，使得溶液挤破封闭泥浆，在土体产生劈裂，并沿着裂缝扩散；
（6）关闭注浆泵，打开直流电源的开关，在阴极管与阳极管之间的区域内形成直流电场，在直流电场作用4h后，切断直流电源的开关；
（7）重复步骤（4）~（6）使劈裂注浆和电渗交替进行，实现间歇注浆和间歇通电，每电渗处理4小时断电注浆一次，直至待加固软基区沉降稳定，孔隙水无法继续有效排出时，停止间歇劈裂注浆联合电化学加固软基。
原理是：通过单向EKG密封阀管，向待加固软基区注入CaCl2和Na2SiO3溶液，在电场作用下，土中的孔隙水从阳极流向阴极并在阴极将其排出，与此同时，溶液中的钙离子和硅酸根离子在电场作用下进一步扩散，提供可移动阳离子，提升导电性，利用劈裂注浆法，使得化学溶液能够深入土体缝隙，大范围提供可移动阳离子，大面积提升土体的导电性，从而提高了电渗的排水固结效率，提高土体强度。
本发明先通过劈裂注浆方法能够将化学溶液注入深处土体缝隙，大范围提高土体导电性，提高电化学排水的均匀性和效率。
通过电渗使化学溶液进一步扩散并发生化学反应，胶结土体颗粒，提升土体强度。
劈裂注浆和电渗交替进行，实现间歇注浆和间歇通电，每电渗处理4小时断电注浆一次，维持土体导电性、电化学排水效率和溶液扩散效率，从而使得土体强度的提升分布均匀。
阳极使用EKG单向密封阀管，兼作注浆管；阴极使用EKG管，兼作排水管，操作简单，避免了仪器的拆除安装等冗余工作。
CaCl2和Na2SiO3溶液既能劈裂注入土体缝隙，又能提高电渗排水固结效率，将劈裂注浆与电化学加固软基有机结合，两者相辅相成，CaCl2和Na2 SiO3具有较高的化学稳定性，热稳定性和非迁移性，且无味、无毒、无刺激性，对软土地基的扰动较小，且绿色、环保、无污染。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用电渗和劈裂注浆交替进行的方法，实现间歇注浆和间歇通电，使得化学溶液深入土体深处，影响范围大，减缓了电势的衰减速率，从而提升了电化学排水效率，有利于抑制电渗后期土体裂缝的开展，保证土体的导电性，并提高土体排水在空间上的均匀性。本发明通过EKG管和0.5mol/LCaCl2和Na2SiO3溶液将劈裂注浆与电化学加固软基技术有机结合在一起，阳极兼作注浆管，阴极兼作排水管，两种方法相辅相成，相互促进，能够使得土中自由水的排出和土体颗粒胶结，能够有效改善排水固结的效果，从而形成一种新的软基加固方案。
附图说明
图1显示了本方法所述各设备的连接结构；
图中：1-注浆泵，2-软管，3-单向密封EKG阀管，4-密封注浆芯管，5溶胶，6- EKG管，7-电场方向，8-待加固软基区，9-直流电源，10-裂缝。
具体实施方式
一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法，该方法步骤如下：
（1）在待加固软基区8上钻孔并灌入封闭泥浆，其中一个孔中插入单向密封EKG阀管3，另一个孔中插入EKG管6，EKG管与EKG阀管成列间隔布置；
（2）通过导线将单向密封EKG阀管3与直流电源9的阳极相连接作为阳极管，EKG管6与直流电源9的阴极相连接作为阴极管，从而构成阴极管与阳极管成列间隔布置；
（3）待封闭泥浆完全凝固后，在单向密封EKG阀管3中插入密封注浆芯管4并连接注浆泵1；
（4）打开注浆泵1，使得预先准备好的0.5mol/LCaCl2和Na2SiO3的混合溶胶5通过软管2进入单向密封EKG阀管3中；
（5）加大注浆压力，使得溶液挤破封闭泥浆，在土体产生劈裂，并沿着裂缝10扩散；
（6）关闭注浆泵1，打开直流电源9的开关，在阴极管与阳极管之间的区域内形成直流电场7。在电场作用下，土中的孔隙水从阳极流向阴极并在阴极将其排出，与此同时，溶液中的钙离子和硅酸根离子在电场作用下进一步扩散，提供可移动阳离子，提升导电性，并发生化学反应，胶结土体颗粒，提高土体强度。在直流电场作用4h后，切断直流电源9的开关；
（7）重复步骤（4）~（6）直至待加固软基区8沉降稳定，孔隙水无法继续有效排出时，停止间歇劈裂注浆联合电化学加固软基。
在本例中，一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的加固机理为：1.通过单向EKG密封阀管向待加固软基区注入化学溶胶（0.5mol/LCaCl2和Na2SiO3溶液），利用劈裂注浆法，使得化学溶液能够深入土体缝隙，大范围提高土体导电性；2.土中自由水和弱结合水因自身分子的极性而在直流电场作用下被拖拽向阴极移动并排出；3.化学溶液中的离子在电场作用下进一步扩散并发生化学反应，使土体颗粒胶结，提升了土体强度；4.劈裂注浆联合电化学使化学溶液深入土体深处，影响范围大，减缓了电势的衰减速率，从而提升了电化学排水效率；5.劈裂注浆和电渗交替进行，实现间歇注浆和间歇通电，每电渗处理4小时断电注浆一次，维持土体导电性、电化学排水效率和溶液扩散效率，从而使得土体强度的提升分布均匀；6.CaCl2和Na2SiO3溶液既能劈裂注入土体缝隙，又能提高电渗排水固结效率，将劈裂注浆与电化学加固软基有机结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：
（1）在待加固软基区间隔开设竖孔，并在每个孔中灌入封闭泥浆，在每个孔中插入单向密封EKG阀管或EKG管，EKG阀管与EKG管间隔布置；
（2）通过导线将单向密封EKG阀管与直流电源的阳极相连接作为阳极管，EKG管与直流电源的阴极相连接作为阴极管，从而构成阴极管与阳极管成列间隔布置；
（3）待封闭泥浆完全凝固后，在单向密封EKG阀管中插入密封注浆芯管，并通过软管连接注浆泵；
（4）打开注浆泵，使得预先准备好的CaCl2和Na2SiO3混合溶液通过软管进入单向密封EKG阀管中；
（5）加大注浆压力，使得溶液挤破封闭泥浆，在土体产生劈裂，并沿着裂缝扩散；
（6）关闭注浆泵，打开直流电源的开关，在阴极管与阳极管之间的区域内形成直流电场，在直流电场作用一段时间后，切断直流电源的开关；
（7）重复步骤（4）~（6）使劈裂注浆和电渗交替进行，实现间歇注浆和间歇通电，直至待加固软基区沉降稳定，孔隙水无法继续有效排出时，停止间歇劈裂注浆联合电化学加固软基。
2.根据权利要求1所述的间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法，其特征在于：每电渗处理4小时断电注浆一次。
3.根据权利要求1所述的间歇劈裂注浆联合电化学加固软基的方法，其特征在于：CaCl2和Na2SiO3混合溶液中CaCl2的浓度为0.5mol/L。
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