CN203821369U - 一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置 - Google Patents

Abstract

一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置，将复合排水板用紧固螺栓与快速接头卡扣连接，将紧固螺栓穿过长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜与复合排水板内芯连接，将电渗导线接入紧固螺栓中，将快速接头卡扣插入快速卡扣接入槽连接可接导线型密闭式快速板管连接器，将电渗导线穿过导线穿出孔，将同排的复合排水板所引出的电渗导线接入到阳极导线，再铺设密闭式真空排水耐压波纹支管中的下穿主管的支管和连接主管的支管，将下穿主管的支管和连接主管的支管用可接导线型密闭式快速板管连接器连接复合排水板。结构简单、操作简便、稳定性好，不易耗损，实用性强，排水效率高，灵活度和适应性强，具有广泛的应用前景。

Description

一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置

技术领域

本实用新型属于超软淤泥土排水固结地基处理技术领域，更具体涉及一种双通道可变极真空电渗加速超软淤泥土排水固结地基处理的装置，该装置不仅适用于各类灵敏度高的饱和软粘土地基加固，而且尤其适用于以超细颗粒为主且初始承载力极低的各类疏浚淤泥吹填土地基的深层和浅层全范围内的同时加固。 

背景技术

由于近年来，工程建设用地渐趋紧张，为了缓解土地供应的矛盾，此类超软弱地基的处理已经成为工程建设中重要的一环，其核心技术难题是如何快速、高效、经济地进行处理加固。 

超软淤泥土一般是由港池和航道的疏浚淤泥经水力吹填于围堰之内而形成，这类土具有以下几个特点：1、含水率一般高达90％以上，如果是新近吹填场地则可高达170％左右；2、黏粒含量高，通常颗粒直径小于0.005m的占比50％左右；3由于黏粒含量高，渗透系数非常低，一般小于10^-6cm/s；4、此类土颗粒间连接非常弱，呈絮凝状浮泥状态，土骨架结构尚未形成，流动性强，强度及承载力极低。 

超软淤泥土的上述特性，导致采用传统软基加固装置来处理时遇到了难以克服的困难或缺点。主要困难有如：①待处理超软淤泥土工作面无法上人或机械设备；②由于渗透系数极低，导致传统真空预压排水固结排水效率低，导致荷载持续时间长，单位能耗大；③由于无法采用砂垫层，导致真空度的传递效率低，只能在表层形成小于1m的硬壳层，要处理深层软土，需要二次加固处理；④采用排水板作竖向排水通道时，板体周围极易形成密实度相对较高的土柱，此时土体的渗透系数降低至10^-8cm/s，甚至10^-9cm/s，可称之为“围阻效应”，此效应导致真空预压系统的排水效率降低，电能损失增大。 

为了克服先前上述4个主要缺点和不足，有必要设计一种能有的效减少单一阳极的损耗，降低单位时间能耗，避免“围阻效应”，密封性好，真空传递效率高，提高排水固结效率，能同时浅层和深层土体加固的装置。 

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种双通道可变极真空电渗加速超软土 固结的装置，该装置设计结构简单、操作简便、稳定性好、各组构件经久耐用，不易耗损，实用性强，并可根据土体的实时加固情况配置实时变换极性和排水通道，排水效率高，灵活度和适应性强，具有广泛的应用前景。 

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施： 

一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置，它包括复合排水板、快速接头卡扣、复合排水板内芯、可接导线型密闭式快速板管连接器、导线穿出孔、快速卡扣接入槽、密闭式真空排水耐压波纹支管、下穿主管的支管、连接主管的支管、密闭式真空排水PVC主管甲、密闭式真空排水PVC主管乙、真空排水主管甲的控制阀门、总控制阀门、PVC三通管、广粘度型涡轮流量计，将复合排水板用紧固螺栓与快速接头卡扣连接，将紧固螺栓穿过长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜与复合排水板内芯连接，将电渗导线接入紧固螺栓中，将快速接头卡扣插入快速卡扣接入槽连接可接导线型密闭式快速板管连接器，将电渗导线穿过导线穿出孔，将同排的复合排水板所引出的电渗导线接入到阳极导线，再通过阳极导线接入到可变极电渗系统的正极中，再将相邻排的电渗导线通过阴极导线接入到可变极电渗系统的负极中；再铺设密闭式真空排水耐压波纹支管中的下穿主管的支管和连接主管的支管，将下穿主管的支管和连接主管的支管用可接导线型密闭式快速板管连接器连接复合排水板。 

所述的下穿主管的支管接入到密闭式真空排水PVC主管乙中，相邻排的连接主管的支管接入到密闭式真空排水PVC主管甲，接头部分注意用玻璃胶等密封以防止漏气，其中需要确认的是，当密闭式真空排水PVC主管甲的控制阀门打开、且密闭式真空排水PVC主管乙的控制阀门关闭时，与密闭式真空排水PVC主管甲所连接的密闭式真空排水耐压波纹支管上所有的复合排水板的极性状态为阴极；同样，当密闭式真空排水PVC主管乙的控制阀门打开、且密闭式真空排水PVC主管甲的控制阀门关闭时，与密闭式真空排水PVC主管乙所连接的密闭式真空排水耐压波纹支管上所有的复合排水板的极性状态为阴极，密闭式真空排水PVC主管甲和密闭式真空排水PVC主管乙通过PVC三通管及广粘度型涡轮流量计连接真空泵，总控制阀门接入到PVC三通管中。上述特征连接特征即构成了双通道可变极的横-纵-深封闭式真空电渗加速超软土固结系统。 

所述的复合排水板，其复合了导电炭黑，金属粉末(银、铜、铝、锌、 铁、镍等皆可)和金属丝于聚丙烯和聚乙烯材质中作为内芯，外部滤膜采用长纤热扎无纺布包裹形成，排水板具体构造如图3、图4所示，复合排水板通过快速接头卡扣与真空预压排水系统中的可接导线型密闭式快速板管连接器连接。复合板一般可插入软土的深度为35m内，如需处理更深的软土层，需将复合板的内芯尺寸进行调整。 

所述的电渗变极系统装置，其包括交流-直流转换器(常规交流-直流转换器，市场均能购置)、可编程相控直流电源、稳压器(直流稳压器，市场均能购置)、极性变换回路装置(正负极变换开关，市场能购置配件组合而成)、电流电压显示记录器(常规液晶面板，市场均能购置)等，电流电压显示记录器提供电流电压参数，电流电压参数达到阈值时，极性变换回路改变连接电渗装置上复合排水板的极性，上述电渗变极系统放置于专业配电箱中(此处可随意放置，不作要求，视上述部件的空间大小而布置)； 

所述的双通道(含甲、乙两个通道)真空预压及排水系统装置，由真空泵(真空射流泵或机械泵均可)、PVC三通管、广粘度型涡轮流量计(广粘度型，可在市场购买)、密闭式真空排水PVC主管甲的控制阀门(常规球阀，可在市场购买)、密闭式真空排水PVC主管乙的控制阀门(常规球阀，可在市场购买)、密闭式真空排水PVC主管、密闭式真空排水耐压波纹支管(内含钢丝加固、可在市场购买)、复合排水板(同前所述)、可接导线型密闭式快速板管连接器(含快速卡扣接入槽及导线孔，可在市场定制购买)组成。其中复合排水板用紧固螺栓与快速接头卡扣连接，再将紧固螺栓穿过长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜与复合排水板内芯连接，并将电渗导线接入紧固螺栓中，再将快速接头卡扣插入快速卡扣接入槽中使复合排水板与可接导线型密闭式快速板管连接器连接，再用上述可接导线型密闭式快速板管连接器连接密闭式真空排水耐压波纹支管(包括下穿主管的支管、连接主管的支管)，再将下穿主管的支管接入到密闭式真空排水PVC主管乙中，相邻排的连接主管的支管接入到密闭式真空排水PVC主管甲，接头部分注意用玻璃胶等密封以防止漏气。密闭式真空排水PVC主管甲和密闭式真空排水PVC主管乙通过PVC三通管及广粘度型涡轮流量计连接真空泵，总控制阀门接入到PVC三通管中。 

本实用新型具有以下优点和积极效果： 

1)排水板施工不需在密封膜上开孔，密封性好，其特点是负压直接通过管道和排水板向深层传递，真空度沿深度方向损失很小； 

2)双通道的真空电渗配套变极系统，在同时真空预压与电渗的条件下，能够动态控制土体中电场和真空压力场的转换,使真空压力场与电场产生有利于水分迁移的“有效叠加”，减少或避免能量抵消效应，在相同单位能耗的情况下可以使水分迁移速率提高数倍； 

3)一次加固即可处理深层软土，浅层和深层承载力均可达到80kPa以上； 

4)采用上述系统能有效减少单一阳极的损耗、降低单位能耗、避免“围阻效应”，提高排水固结效率，具有地基处理均匀、施工简便、负载时间短，经济节约的明显优势。 

总之，本实用新型双通道可变极真空电渗加速超软土固结的装置，可以方便灵活地处理不同含水率、不同黏粒含量等各类超软淤泥土。且除了可以同时真空电渗联合作业加速超软淤泥土排水固结地基处理外，也可以进行传统真空、电渗的分别单独作业，或先真空预压，后真空电渗的联合作业，适用范围广，操作简便。 

附图说明

图1为一种双通道可变极真空电渗及排水系统工作模式A(甲通道开，乙通道关，电渗开)示意图； 

图2为一种双通道可变极真空电渗及排水系统工作模式B(乙通道开，甲通道关，电渗开)示意图； 

图3为一种可接导线型密闭式快速板管连接器及连接的复合排水板(含快速接头)示意图； 

图4为一种复合排水板及快速接头卡扣截面图； 

图5为一种工作模式A中支管与主管布置A-A截面示意图； 

双通道可变极真空电渗加速超软淤泥土排水固结装置附图中的标记说明：1-复合排水板；1a-紧固螺栓(也作导线接点用)；1b-快速接头卡扣；1c-电渗导线；1d-复合排水板内芯；1e-长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜；2-可接导线型密闭式快速板管连接器(由普通塑料板管连接器附加快速卡扣接入槽及导线孔而成，可定制)；2a-导线穿出孔2b-快速卡扣接入槽，3-密闭式真空排水耐压波纹支管(3a- 下穿主管的支管；3b-连接主管的支管)；4-密闭式真空排水PVC主管(甲)；5-密闭式真空排水PVC主管乙；6-真空排水主管甲的控制阀门(球阀)；7-真空排水主管乙的控制阀门(球阀)；8-总控制阀门(球阀)；9-真空泵(真空射流泵或机械泵均可)；10-可变极电渗系统(常规交流-直流转换器、可编程相控直流电源、稳压器、极性变换回路装置，电流电压显示记录器，市场能购置配件组合而成)；11-阳极导线；12-阴极导线；13-PVC三通管；13a-广粘度型涡轮流量计(广粘度型，可在市场购买)。 

具体实施方式： 

本实用新型结合附图和实施例对具体实施方式作进一步描述。 

实施例1： 

位于湖北鄂州某吹填区，吹填平均深度约为3～6m。新近吹填淤泥具有含水率高，压缩性大，透水性差，初始承载力极低的特点。处理前试验区土土体含水率大于150％，湿密度1.43g/cm³,液限92.6％,塑限39.1％；颗粒组成大于0.075mm占比2.7％，0.075mm～0.005mm占比52.1％，小于0.005mm占比45.2％；此吹填淤泥土呈流动状态，初始承载力接近于0，需要进行处理后作为地基使用，要求处理后地基承载力大于55kPa，除了形成1m左右的浅层硬壳层外，还要求加固深度至少为2m。 

一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置，它由复合排水板1、紧固螺栓1a(也作导线接点用)、快速接头卡扣1b、电渗导线1c、复合排水板内芯1d、长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜1e、密闭式快速板管连接器2、导线穿出孔2a、快速卡扣接入槽2b、密闭式真空排水耐压波纹支管3、下穿主管的支管3a、连接主管的支管3b、密闭式真空排水PVC主管甲4、密闭式真空排水PVC主管乙5、真空排水主管甲4控制阀门6、真空排水主管乙5控制阀门7、总控制阀门8、真空泵9、可变极电渗系统10(常规交流-直流转换器、可编程相控直流电源、稳压器、极性变换回路装置，电流电压显示记录器，市场能购置配件组合而成)、阳极导线11、阴极导线12、PVC三通管13、广粘度型涡轮流量计13a组成。 

根据图1、图2可知，其连接关系是：将复合排水板1用紧固螺栓1a与快速接头卡扣1b连接，将紧固螺栓1a穿过长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜1e 与复合排水板内芯1d连接，并将电渗导线1c接入紧固螺栓1a中，将快速接头1b插入快速卡扣接入槽2b连接可接导线型密闭式快速板管连接器2(由普通塑料板管连接器附加快速卡扣接入槽及导线孔而成，本领域的普通技术人员均可制备)，并将电渗导线1c穿过板管连接器预留小孔2a，注意最后小孔需要用玻璃胶等密封，再将同排的复合排水板1引出的电渗导线1c接入到阳极导线11，再通过阳极导线11接入到可变极电渗系统10的正极中，另外再将相邻排的电渗导线1c通过阴极导线12接入到可变极电渗系统10的负极中；再铺设密闭式真空排水耐压波纹支管3中下穿主管的支管3a和连接主管的支管3b，将下穿主管的支管3a和连接主管的支管3b用可接导线型密闭式快速板管连接器2连接复合排水板1，接头部分注意用玻璃胶等密封以防止漏气，再将下穿主管的支管3a接入到密闭式真空排水PVC主管乙5中，相邻排的连接主管的支管3b接入到密闭式真空排水PVC主管甲4，其中需要注意的是，当密闭式真空排水PVC主管甲4的控制阀门6打开、且密闭式真空排水PVC主管乙5控制阀门7关闭时，与密闭式真空排水PVC主管甲4所连接主管的支管3b上所有的复合排水板1的极性状态必须为阴极，如图1所示；同样，当密闭式真空排水PVC主管乙5控制阀门7打开、且密闭式真空排水PVC主管甲4控制阀门7关闭时，与密闭式真空排水PVC主管乙5所连接的下穿主管的支管3a上所有的复合排水板1的极性状态必须为阴极，如图2所示。密闭式真空排水PVC主管甲4和密闭式真空排水PVC主管乙5通过PVC三通管13及广粘度型涡轮流量计13a连接真空泵9，总控制阀门8接入到PVC三通管13中。 

根据图3可知，将复合排水板1用紧固螺栓1a与快速接头卡扣1b连接，将快速接头1b插入快速卡扣接入槽2b连接密闭式快速板管连接器2，并将电渗导线1c接入紧固螺栓1a中，再将电渗导线1c穿过导线穿出孔2a，最后将可接导线型密闭式快速板管连接器2同下穿主管的支管3a或连接主管的支管3b连接。 

根据图4可知，将复合排水板1用紧固螺栓1a与快速接头卡扣1b连接，将紧固螺栓1a穿过长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜1e与复合排水板内芯1d连接，并将电渗导线1c接入紧固螺栓1a。 

根据图5可知，下穿主管的支管3a从密闭式真空排水PVC主管甲4下部穿过，然后接入到密闭式真空排水PVC主管乙5中，相邻排的连接主管的支 管3b接入到密闭式真空排水PVC主管甲4。 

按照上述双通道可变极真空电渗加速超软淤泥土排水固结地基处理的装置，工作时间为32天，并检测地基承载力，浅层地基承载力已达到80-90kPa,且3-6m超软淤泥土的地基承载力(经十字板剪切和静力触探换算)均已达到70-85kPa，达到了预期的处理目标。 

经初步估算，本实施例施工费用为常规真空预压或纯电渗的65％-75％，且施工工期可以减少50％左右，能耗降低45％左右，真空度损失减少40％左右，加固后浅层和深层地基承载力平均达到80kPa左右，达到加速超软淤泥土排水固结的目的，同时具有地基处理均匀、施工简便、负载时间短，经济节约的明显优势。 

以上已对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的发明创造做出多种变化，凡是依据本实用新型技术方案的精神实质和核心内容、原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的变换方式，这些方式均属于本实用新型权利要求所限定的保护范围内。 

Claims (2)

1.一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置，它包括复合排水板（1）、快速接头卡扣（1b）、复合排水板内芯（1d）、可接导线型密闭式快速板管连接器（2）、导线穿出孔（2a）、快速卡扣接入槽（2b）、密闭式真空排水耐压波纹支管（3）、下穿主管的支管（3a）、连接主管的支管（3b）、密闭式真空排水PVC主管甲（4）、密闭式真空排水PVC主管乙（5）、真空排水主管甲的控制阀门（6）、总控制阀门（8）、PVC三通管（13）、广粘度型涡轮流量计（13a），其特征在于：将复合排水板（1）用紧固螺栓（1a）与快速接头卡扣（1b）连接，将紧固螺栓（1a）穿过长纤热扎无纺布包裹形成的滤膜（1e）与复合排水板内芯（1d）连接，将电渗导线（1c）接入紧固螺栓（1a）中，将快速接头卡扣（1b）插入快速卡扣接入槽（2b）连接可接导线型密闭式快速板管连接器（2），将电渗导线（1c）穿过导线穿出孔（2a），将同排的复合排水板（1）所引出的电渗导线（1c）接入到阳极导线（11），再通过阳极导线（11）接入到可变极电渗系统（10）的正极中，再将相邻排的电渗导线（1c）通过阴极导线（12）接入到可变极电渗系统（10）的负极中；再铺设密闭式真空排水耐压波纹支管（3）中的下穿主管的支管（3a）和连接主管的支管（3b），将下穿主管的支管（3a）和连接主管的支管（3b）用可接导线型密闭式快速板管连接器（2）连接复合排水板（1）。

2.根据权利要求1所述的一种双通道可变极真空电渗加速超软土固结装置，其特征在于：所述的下穿主管的支管（3a）接入到密闭式真空排水PVC主管乙（5）中，相邻排的连接主管的支管（3b）接入到密闭式真空排水PVC主管甲（4）中，密闭式真空排水PVC主管甲（4）和密闭式真空排水PVC主管乙（5）通过PVC三通管（13）及广粘度型涡轮流量计（13a）连接真空泵（9），总控制阀门（8）接入到PVC三通管（13）。