高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法
【專利摘要】高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，通過在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井，安裝高壓脈沖電源，在高壓電脈沖作業(yè)井中垂直向放置放電電極，將高壓脈沖電源與放電電極的地面端用高壓電纜相連接，在真空預(yù)壓施工期間啟動高壓脈沖電源，使高壓脈沖電源輸出高壓直流脈沖電流，高壓直流脈沖電流通過高壓電纜傳輸?shù)椒烹婋姌O，放電電極向放電電極四周的軟地基處理區(qū)域的軟土層釋放高壓直流脈沖電流，對軟地基處理區(qū)域的軟土層進(jìn)行高壓電脈沖處理。本發(fā)明能顯著增強(qiáng)淤泥質(zhì)土的真空預(yù)壓軟地基處理的施工效果，充分利用真空預(yù)壓軟地基處理工法的技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)降低施工能耗和施工成本、縮短施工工期的目的。
【專利說明】高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軟地基處理工法，尤其是一種高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空預(yù)壓工法是軟地基處理工程施工的主要工法?，F(xiàn)有的真空預(yù)壓工法在對淤泥質(zhì)土進(jìn)行軟地基處理時(shí)存在普遍的困難，主要原因是:
1)、淤泥質(zhì)土的滲透率極低，在淤泥質(zhì)土中傳遞真空度和進(jìn)行排水固結(jié)非常困難；
2)、淤泥質(zhì)土的固體顆粒物極為細(xì)小，且含有大量的呈絮狀或膠狀的有機(jī)物，淤泥質(zhì)土中細(xì)小的固體顆粒和有機(jī)物在真空預(yù)壓排水固結(jié)期間易堵塞土體中的毛細(xì)排水通道和塑料排水板的濾布；
3)、對淤泥質(zhì)土進(jìn)行真空預(yù)壓軟地基處理的區(qū)域大部分是在沿海灘涂地區(qū)或近海地區(qū)，淤泥中的鹽堿含量高，在真空預(yù)壓期間鹽堿成份析出后會產(chǎn)生結(jié)晶體堵塞土體中的毛細(xì)排水通道和塑料排水板的濾布。
[0003]根據(jù)檢測，對淤泥質(zhì)土進(jìn)行真空預(yù)壓軟地基處理時(shí)，塑料排水板的濾布在開始抽真空30天后會出現(xiàn)明顯的堵塞現(xiàn)象，以塑料排水板為中心的半徑20cm以外的淤泥質(zhì)土區(qū)域的真空度傳遞和排水固結(jié)效果會明顯下降。
[0004]為了加強(qiáng)對淤泥質(zhì)土的真空預(yù)壓軟地基處理效果，滿足工程設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)有的真空預(yù)壓軟地基處理技術(shù)通常是增加塑料排水板的插板密度并延長真空預(yù)壓軟地基處理的施工工期，但仍然不能解決淤泥質(zhì)土土層和塑料排水板濾布的堵塞現(xiàn)象，對淤泥質(zhì)土的真空預(yù)壓軟地基處理的施工效果仍然不好。近年來，有人研究用電滲工法聯(lián)合真空預(yù)壓工法或用電滲工法聯(lián)合真空預(yù)壓工法、堆載工法施工，對淤泥質(zhì)土的軟地基處理能取得較好的效果，但這種同時(shí)采用兩種以上的軟地基處理工法聯(lián)合施工的技術(shù)方案的施工能耗過大，施工成本過高，施工工期過長，難以軟地基處理工程施工中實(shí)施。
[0005]本發(fā)明結(jié)合淤泥質(zhì)土的特點(diǎn)和現(xiàn)有的對淤泥質(zhì)土進(jìn)行真空預(yù)壓軟地基處理技術(shù)存在的問題，并借鑒石油采油行業(yè)的高聚能電震爆排堵增油技術(shù)，從疏通、排堵的角度提出利用高壓電脈沖來增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理效果的新的技術(shù)方案，能夠顯著地增強(qiáng)淤泥質(zhì)土的真空預(yù)壓軟地基處理的施工效果，充分利用真空預(yù)壓軟地基處理工法的技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)降低施工能耗和施工成本、縮短施工工期的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下。
[0007]1、高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征在于包括以下步驟:
1)、在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井；
2)、在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域安裝高壓脈沖電源，在高壓電脈沖作業(yè)井中垂直向放置放電電極，將高壓脈沖電源與放電電極的地面端用高壓電纜相連接； 3)、在真空預(yù)壓施工裝置進(jìn)行抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)期間，啟動高壓脈沖電源，高壓脈沖電源輸出高壓直流脈沖電流，高壓直流脈沖電流通過高壓電纜傳輸?shù)椒烹婋姌O，放電電極向放電電極四周的的軟地基處理區(qū)域的軟土層釋放高壓直流脈沖電流，對軟地基處理區(qū)域的軟土層進(jìn)行高壓電脈沖處理。
[0008]2、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置I個(gè)或若干個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井，任何一個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井到真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域的任何一條邊線的垂直距離均超過10m。
[0009]3、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井時(shí)以向地下垂直向埋設(shè)塑料管或金屬管的方式設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井，所述的塑料管或金屬管的朝下的一端的端部密封，塑料管或金屬管的管壁上設(shè)有若干個(gè)透水孔，透水孔外設(shè)有濾布或?yàn)V網(wǎng)或?yàn)V膜。
[0010]4、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述的高壓脈沖電源包括工頻電源系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、高壓升壓系統(tǒng)、高壓充電開關(guān)系統(tǒng)、聞壓儲能電容系統(tǒng)、聞壓脈沖放電開關(guān)系統(tǒng)。
[0011]5、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述的高壓脈沖電源的輸出的直流電的額定電壓為10— 200千伏。
[0012]6、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述的放電電極為銅棒。
[0013]7、根據(jù)技術(shù)方案6所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述的銅棒的外部部分地包裹有絕緣體。
[0014]8、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:高壓脈沖電源在同一時(shí)間通過高壓電纜連接一個(gè)或若干個(gè)放電電極進(jìn)行高壓電脈沖處理，一個(gè)放電電極只放置在固定的一個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行高壓電脈沖處理或設(shè)定不同時(shí)間放置在不同的高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行高壓電脈沖處理。
[0015]9、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案是:在真空預(yù)壓施工裝置進(jìn)行抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)期間，對軟地基處理區(qū)域的軟土層間歇性地分為若干次進(jìn)行高壓電脈沖處理。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案中，高壓脈沖電源和高壓儲能電容均為現(xiàn)有的技術(shù)，在石油采油、化工、環(huán)境保護(hù)、食品行業(yè)均有應(yīng)用。根據(jù)測試，高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法優(yōu)選的高壓脈沖電源的輸出電壓為10— 200千伏，脈沖頻率為低頻、中頻、高頻均可，優(yōu)選輸出電壓、脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖頻率、脈沖輸出個(gè)數(shù)可調(diào)的高壓脈沖電源，高壓儲能電容優(yōu)選的儲能量為50— 600千焦耳。
[0017]本發(fā)明公開的技術(shù)方案將高壓電脈沖處理作為真空預(yù)壓軟地基處理施工效果的有效增強(qiáng)措施，利用了高壓電脈沖電流對真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域內(nèi)的軟土層中傳遞介質(zhì)的電震爆、空化、電離和升溫效應(yīng)。在對淤泥質(zhì)土的軟地基處理區(qū)域進(jìn)行真空預(yù)壓施工裝置的抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)期間使用高壓電脈沖對真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域內(nèi)的軟土層進(jìn)行處理，能有效排除真空預(yù)壓施工裝置的抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)時(shí)軟土層內(nèi)的毛細(xì)排水通道和塑料排水板濾布的堵塞現(xiàn)象，并在軟土層中迅速建立新的毛細(xì)排水通道，加快水和空氣的流速，顯著提高真空預(yù)壓施工效果、節(jié)省施工能耗和施工成本、縮短施工工期。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案不僅適合對淤泥質(zhì)土進(jìn)行的真空預(yù)壓軟地基處理施工，對鹽堿成份高或有機(jī)質(zhì)含量大以及因其他因素存在真空預(yù)壓施工過程中軟土層和塑料排水板濾布堵塞現(xiàn)象的軟地基處理區(qū)域的真空預(yù)壓軟地基處理施工也同樣適用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法的施工示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0021]實(shí)施例
如圖1所示，對一個(gè)場地邊長為200mX 200m面積為40000m2的正方形的淤泥質(zhì)土的真
空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域I實(shí)施高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法的施工作業(yè)按以下實(shí)施步驟進(jìn)行:
1)、在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域I設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井2；
2)、在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域I安裝高壓脈沖電源3，在高壓電脈沖作業(yè)井2中垂直向放置放電電極4，將高壓脈沖電源3與放電電極4的地面端用高壓電纜5相連接；
3)、在真空預(yù)壓施工裝置6進(jìn)行抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)期間，啟動高壓脈沖電源3，高壓脈沖電源3輸出高壓直流脈沖電流，高壓直流脈沖電流通過高壓電纜5傳輸?shù)椒烹婋姌O4，放電電極4向放電電極四周的的軟地基處理區(qū)域的軟土層7釋放高壓直流脈沖電流，對軟地基處理區(qū)域的軟土層7進(jìn)行高壓電脈沖處理。
[0022]本實(shí)施例中，在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域呈正方形共設(shè)置4個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井，每個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井到距離最近的真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域場地的邊線的垂直距離均為50m。
[0023]本實(shí)施例中，以向地下垂直向埋設(shè)塑料管的方式設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井，所述的塑料管的朝下的一端的端部密封，塑料管的管壁上設(shè)有若干個(gè)透水孔，透水孔外設(shè)有濾網(wǎng)。
[0024]本實(shí)施例中，在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域中安裝的高壓脈沖電源包括工頻電源系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、高壓升壓系統(tǒng)、高壓充電開關(guān)系統(tǒng)、高壓儲能電容系統(tǒng)、高壓脈沖放電開關(guān)系統(tǒng)。
[0025]本實(shí)施例中，在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域中安裝的高壓脈沖電源輸出的直流電的額定電壓為35千伏，高壓儲能電容器儲能400千焦耳。
[0026]本實(shí)施例中，放電電極為長15m直徑為1.2cm的黃銅棒。
[0027]本實(shí)施例中，黃銅棒的外部每隔5cm的長度包裹有45cm長度的高壓絕緣膠布。
[0028]本實(shí)施例中，高壓脈沖電源在通過高壓電纜連接一個(gè)放電電極進(jìn)行高壓電脈沖處理，放電電極在一個(gè)高真空作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行20次每次持續(xù)10分鐘的高壓電脈沖處理后放置在下一個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行高壓電脈沖處理。
[0029]本實(shí)施例中，在同一個(gè)高真空作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行高壓電脈沖處理時(shí)，每次完成持續(xù)10分鐘的高壓電脈沖處理后間隔30分鐘再進(jìn)行下一次的高壓電脈沖處理。
[0030]本實(shí)施例中，當(dāng)真空預(yù)壓施工裝置的實(shí)際排水量低于施工方案確定的標(biāo)準(zhǔn)排水量的80%時(shí)啟動高壓脈沖電源對真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域的軟土層進(jìn)行高壓電脈沖處理，當(dāng)真空預(yù)壓施工裝置的實(shí)際排水量達(dá)到或超過施工方案確定的標(biāo)準(zhǔn)排水量的80%時(shí)關(guān)閉高壓脈沖電源對真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域的軟土層暫停進(jìn)行高壓電脈沖處理。
【權(quán)利要求】
1.高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征在于包括以下步驟: 1)、在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井； 2)、在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域安裝高壓脈沖電源，在高壓電脈沖作業(yè)井中垂直向放置放電電極，將高壓脈沖電源與放電電極的地面端用高壓電纜相連接； 3)、在真空預(yù)壓施工裝置進(jìn)行抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)期間，啟動高壓脈沖電源，高壓脈沖電源輸出高壓直流脈沖電流，高壓直流脈沖電流通過高壓電纜傳輸?shù)椒烹婋姌O，放電電極向放電電極四周的的軟地基處理區(qū)域的軟土層釋放高壓直流脈沖電流，對軟地基處理區(qū)域的軟土層進(jìn)行高壓電脈沖處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:在真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置I個(gè)或若干個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井，任何一個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井到真空預(yù)壓軟地基處理區(qū)域的任何一條邊線的垂直距離均超過10m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井時(shí)以向地下垂直向埋設(shè)塑料管或金屬管的方式設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井，所述的塑料管或金屬管的朝下的一端的端部密封，塑料管或金屬管的管壁上設(shè)有若干個(gè)透水孔，透水孔外設(shè)有濾布或?yàn)V網(wǎng)或?yàn)V膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:所述的高壓脈沖電源包括工頻電源系統(tǒng)、整流系統(tǒng)、高壓升壓系統(tǒng)、高壓充電開關(guān)系統(tǒng)、高壓儲能電容系統(tǒng)、高壓脈沖放電開關(guān)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:所述的高壓脈沖電源的輸出的直流電的額定電壓為10— 200千伏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:所述的放電電極為銅棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:所述的銅棒的外部部分地包裹有絕緣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:高壓脈沖電源在同一時(shí)間通過高壓電纜連接一個(gè)或若干個(gè)放電電極進(jìn)行高壓電脈沖處理，一個(gè)放電電極只放置在固定的一個(gè)高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行高壓電脈沖處理或設(shè)定不同時(shí)間放置在不同的高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進(jìn)行高壓電脈沖處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強(qiáng)真空預(yù)壓軟地基處理法，其特征是:在真空預(yù)壓施工裝置進(jìn)行抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)期間，對軟地基處理區(qū)域的軟土層間歇性地分若干次進(jìn)行高壓電脈沖處理。
【文檔編號】E02D3/11GK103711118SQ201310692142
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】鄧立新 申請人:鄧立新