一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置和加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置和加固方法，適用于軟土、淤泥土的加固處理，屬于巖土工程的地基加固技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自從19世紀(jì)初Reuss發(fā)現(xiàn)粘土中的電滲現(xiàn)象以來，電滲處理軟土技術(shù)逐漸被廣泛地運用到工程實踐中。電滲是通過對土體施加直流電場，由于土顆粒表面通常都帶負(fù)電荷，導(dǎo)致孔隙水中存在與其平衡的陽離子，在電場作用下陽離子向負(fù)極移動，并帶動水分子一起移動從而實現(xiàn)排水。
[0003]現(xiàn)有研宄表明，通過電滲法可以快速排出土中的自由水和部分弱結(jié)合水，適合于滲透系數(shù)低的淤泥、淤泥質(zhì)粘土以及污泥的排水等，但是單純的電滲法存在加固效果不均勻的現(xiàn)象，即陰極附近土體的加固效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電滲聯(lián)合陰極真空的軟土加固裝置和加固方法，改善電滲加固效果。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，包括射流泵、電源、鋼管、鋼筋以及連接鋼管和射流泵的排水導(dǎo)管，所述鋼管和鋼筋分別通過導(dǎo)線與電源的負(fù)極和正極相連并且均插入到軟土中，所述鋼管的底部封閉且側(cè)壁上形成有若干排水孔，所述鋼管由濾布包裹。
[0007]為了方便操作，前述濾布為一端開口的袋形，濾布的開口端高出鋼管最上方的排水孔20?25cm，且:前述濾布的開口端與鋼管通過彈性圈箍緊，箍緊位置位于濾布開口端下方10?15cm處。
[0008]優(yōu)選地，前述鋼管的外徑為8?10cm，壁厚為3?6mm ;所述鋼筋直徑為4?5cm。
[0009]優(yōu)選地，前述電源為直流電源，陽極鋼管和陰極鋼筋之間的電壓為I?2V/cm。
[0010]更優(yōu)選地，前述排水導(dǎo)管與鋼管通過高粘性材料粘結(jié)，接口處還可再使用膠結(jié)材料膠結(jié)，以確保接口處的密封性。
[0011]此外，本發(fā)明還公開了利用前述的加固裝置進(jìn)行軟土加固的方法，包括如下步驟:
[0012]S1、陰極和陽極孔位放樣，孔位放樣點之間的間隔距離為I?2m ;
[0013]S2、鉆機(jī)在孔位放樣點進(jìn)行鉆孔，控制孔位偏差< 5cm，控制垂直度< 3% ;
[0014]S3、將包裹好濾布的鋼管插入陰極孔，鋼筋插入陽極孔，同時確保鋼管和鋼筋均沒入軟土中，確保陰極抽真空時保持密封且陽極處于不排水的狀態(tài)；需要注意的是，步驟S2中的鉆孔直徑宜略小于電極直徑，以使電極與土體能緊密接觸；
[0015]S4、陰極鋼管和陽極鋼筋通過導(dǎo)線分別與電源的負(fù)極和正極相連；
[0016]S5、射流泵與陰極鋼管通過排水導(dǎo)管連接；
[0017]S6、開啟電源，相隔I?2h后再啟動射流泵，射流泵運行過程中保持陰極管內(nèi)的真空度在_40kpa?-80kpa之間，實現(xiàn)軟土加固。
[0018]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的軟土加固裝置和加固方法利用了電滲聯(lián)合陰極抽真空的技術(shù)，可用于加固低承載力的地基，主要具有以下優(yōu)點:
[0019](I)、采用鋼管作為陰極，鋼筋作為陽極，使得軟土中的孔隙水在電場作用下向陰極移動，陽極附近的軟土得到加固；在啟動射流泵后，射流泵對陰極鋼管內(nèi)產(chǎn)生真空，進(jìn)一步促進(jìn)陰極附近的孔隙水在真空和電滲雙重作用下匯入陰極鋼管內(nèi)，使陰極附近的軟土得到加固，改善了現(xiàn)有技術(shù)中加固效果不均勻的問題；
[0020](2)、與普通的電滲聯(lián)合抽真空加固法相比，不需要鋪設(shè)砂墊層和布設(shè)密封膜，工序更加簡單，簡化了施工過程，降低了施工成本且縮短了施工工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是圖1中的陰極鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是圖2中A處的局部放大示意圖；
[0024]圖4是圖2中的陰極鋼管包裹濾布后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、排水導(dǎo)管，2、連接處，3、導(dǎo)線，4、濾布，5、鋼管，6、鋼筋，7、軟土，8、彈性圈，9、排水孔。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0027]本發(fā)明的軟土加固裝置的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖1，利用該裝置對軟土 7進(jìn)行加固的方法為:
[0028]S1、陰極和陽極孔位放樣，孔位放樣點之間的間隔距離為I?2m ;
[0029]S2、鉆機(jī)在孔位放樣點進(jìn)行鉆孔，控制孔位偏差< 5cm，控制垂直度< 3% ;
[0030]S3、將包裹好濾布4的鋼管5插入陰極孔，鋼筋6插入陽極孔，同時確保鋼管5和鋼筋6均沒入軟土 7中，這樣能夠保證陰極抽真空時保持密封且陽極處于不排水的狀態(tài)；需要注意的是，步驟S2中的鉆孔直徑宜略小于電極直徑，以使電極與土體能緊密接觸；
[0031]S4、陰極鋼管5和陽極鋼筋6通過導(dǎo)線3分別與電源的負(fù)極和正極相連；
[0032]S5、射流泵與陰極鋼管5通過排水導(dǎo)管I連接，連接處2采用膠結(jié)材料進(jìn)行膠結(jié)；
[0033]S6、開啟電源，相隔I?2h后再啟動射流泵，射流泵運行過程中保持陰極管內(nèi)的真空度在_40kpa?-80kpa之間，實現(xiàn)軟土 7加固。
[0034]陰極鋼管5的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖2和圖4，其底壁封閉、側(cè)壁上分布有圓形排水孔9，排水孔直徑為3?5mm，間距20?30mm。濾布4為一端開口的袋形，按照圖3的方式包裹于陰極鋼管5的周壁外側(cè)，濾布4的開口端高出鋼管5最上方的排水孔9約20?25cm，且濾布4的開口端與鋼管5通過彈性圈8箍緊，箍緊位置位于濾布4開口端下方10?15cm處。
[0035]綜上，本發(fā)明的軟土加固裝置和加固方法可用于加固低承載力的地基，采用鋼管5作為陰極，鋼筋6作為陽極，使得軟土 7中的孔隙水在電場作用下向陰極移動，陽極附近的軟土 7得到加固；在啟動射流泵后，射流泵對陰極鋼管5內(nèi)產(chǎn)生真空，使得陰極附近的孔隙水在真空作用下被吸入陰極鋼管5內(nèi)，陰極附近的軟土 7也得到了加固，使得陰極和陽極的軟土 7均得到了加固，改善了現(xiàn)有技術(shù)中加固效果不均勻的問題；而且該加固方法不需要鋪設(shè)砂墊層和布設(shè)密封膜，工序更加簡單，簡化了施工過程，降低了施工成本且縮短了施工工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0036] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，其特征在于，包括射流泵、電源、鋼管、鋼筋以及連接鋼管和射流泵的排水導(dǎo)管，所述鋼管和鋼筋分別通過導(dǎo)線與電源的負(fù)極和正極相連并且均插入到軟土中，所述鋼管的底部封閉且側(cè)壁上形成有若干排水孔，所述鋼管由濾布包裹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，其特征在于，所述濾布為一端開口的袋形，濾布的開口端高出鋼管最上方的排水孔20?25cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，其特征在于，所述濾布的開口端與鋼管通過彈性圈箍緊，箍緊位置位于濾布開口端下方10?15cm處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，其特征在于，所述鋼管的外徑為8?10cm，壁厚為3?6mm ;所述鋼筋直徑為3?5cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，其特征在于，所述電源為直流電源，陽極鋼管和陰極鋼筋之間的電壓為I?2V/cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項所述的一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置，其特征在于，所述排水導(dǎo)管與鋼管粘結(jié)以確保密封。
7.利用權(quán)利要求1?6任一項所述的加固裝置的軟土加固方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、陰極和陽極孔位放樣； 52、鉆機(jī)在孔位放樣點進(jìn)行鉆孔； 53、將包裹好濾布的鋼管插入陰極孔，鋼筋插入陽極孔，確保鋼管和鋼筋均沒入軟土中； 54、陰極鋼管和陽極鋼筋通過導(dǎo)線分別與電源的負(fù)極和正極相連； 55、射流泵與陰極鋼管通過排水導(dǎo)管連接； 56、開啟電源，相隔I?2h后再啟動射流泵，實現(xiàn)軟土加固。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟土加固方法，其特征在于，步驟SI中，孔位放樣點之間的間隔距離為I?2m。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟土加固方法，其特征在于，步驟S2中，控制孔位偏差(5cm，控制垂直度彡3%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟土加固方法，其特征在于，步驟S6中，射流泵運行過程中保持陰極管內(nèi)的真空度在_40kpa?-80kpa之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電滲聯(lián)合陰極抽真空的軟土加固裝置和加固方法，可用于加固低承載力的地基，采用鋼管作為陰極，鋼筋作為陽極，使得軟土中的孔隙水在電場作用下向陰極移動，陽極附近的軟土得到加固；在啟動射流泵后，射流泵對陰極鋼管內(nèi)產(chǎn)生真空，使得陰極附近的孔隙水在真空作用下被吸入陰極鋼管內(nèi)，陰極附近的軟土也得到了加固，改善了現(xiàn)有技術(shù)中加固效果不均勻的問題；而且本發(fā)明不需要鋪設(shè)砂墊層和布設(shè)密封膜，工序更加簡單，簡化了施工過程，降低了施工成本且縮短了施工工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】E02D3-11
【公開號】CN104831704
【申請?zhí)枴緾N201510258100
【發(fā)明人】彭劼, 葉漢明, 李能, 金浩然, 何想, 胡建斌, 謝高強(qiáng)
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月19日