本發(fā)明涉及一種真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)東南沿海和某些內(nèi)陸、海相、湖相及河相沉積的軟弱黏性土層分布廣泛。黏性土層的特點(diǎn)是含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透性差，且不少情況下埋藏很深。高壓縮性會(huì)導(dǎo)致地基將有相當(dāng)大的沉降和沉降差；低滲透性使得沉降的持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，很可能影響建筑物的正常使用；低強(qiáng)度使得地基承載力和穩(wěn)定性往往不能滿足工程要求。因此軟黏土地基在進(jìn)行工程建設(shè)之前必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

對(duì)于高含水率淤泥地基，如果采用單純的電滲法處理，電能和電極均消耗較大，用電滲來(lái)排出淤泥中的自由水是不經(jīng)濟(jì)的。電滲法與其它加固方法聯(lián)合的有井點(diǎn)降水聯(lián)合電滲，但其處理淤泥效果較差，堆載聯(lián)合電滲需要有堆載荷載。對(duì)于吹填、疏浚淤泥和污泥等這類場(chǎng)地來(lái)說(shuō)，含水率高、滲透性差、強(qiáng)度低是它們的共同特點(diǎn)，因此可以考慮在加固初期利用真空預(yù)壓排出土中的自由水，無(wú)需使用電滲；到了加固后期，同時(shí)進(jìn)行電滲排出部分自由水和弱結(jié)合水，這就是真空預(yù)壓-電滲聯(lián)合法，該方法結(jié)合了真空預(yù)壓法與電滲排水法的優(yōu)點(diǎn)，能夠做到快速排水固結(jié)，但是，在電滲過(guò)程中，土體中的離子分別向陰陽(yáng)兩極移動(dòng)，而隨著陰極抽真空排水帶走大量的離子，土體的電阻不斷增大，這會(huì)影響到電滲的排水加固效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能有效增大電滲過(guò)程中的排水量的真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的系統(tǒng)，其特征在于：包括導(dǎo)電排水板、水平排水管、直流電源、真空泵、導(dǎo)電塑料管和水平注漿管；

其中所述導(dǎo)電排水板按1.0m～1.5m的間距、正方形布置方式插入待加固區(qū)的土體，并在地表留有露出端；所述水平排水管布置在地表，導(dǎo)電排水板露出地表的露出端與水平排水管連接后與真空泵連接；所有導(dǎo)電排水板中的導(dǎo)電金屬絲用導(dǎo)線連接在一起后作為陰極與直流電源的負(fù)極連接；

所述導(dǎo)電塑料管內(nèi)設(shè)有金屬電極和注漿管，導(dǎo)電塑料管也插入待加固區(qū)的土體內(nèi)，且每個(gè)正方形的導(dǎo)電排水板中心插設(shè)一根導(dǎo)電塑料管，所有導(dǎo)電塑料管內(nèi)的金屬電極均連接在一起后作為陽(yáng)極與直流電源的正極連接；

所述注漿管與水平注漿管連接，水平注漿管設(shè)置在地表。

一種真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的方法，其特征在于：包含如下步驟

步驟一、平整場(chǎng)地，在待加固區(qū)地表人工鋪設(shè)一層編織布；

步驟二、利用打板機(jī)打插導(dǎo)電排水板，將導(dǎo)電排水板按照間隔1.0m～1.5m插入待加固區(qū)的土體內(nèi)，并在地表留有露出端，露出地表0.3m～0.6m，導(dǎo)電排水板呈正方形布置；導(dǎo)電排水板露出地面部分與布置在編織布上方的水平排水管連接后與真空泵連接；所有導(dǎo)電排水板中的導(dǎo)電金屬絲用導(dǎo)線連接在一起后作為陰極與直流電源的負(fù)極連接；用防水粘合劑將導(dǎo)電排水板中裸露的導(dǎo)電金屬絲密封以防止短路、漏電；

步驟三、將導(dǎo)電塑料管也插入待加固區(qū)的土體內(nèi)，其平面位置在導(dǎo)電排水板組成的正方形中心處，插入深度與導(dǎo)電排水板相同，并露出地表0.1m～0.3m，導(dǎo)電塑料管內(nèi)設(shè)有金屬電極和注漿管，用導(dǎo)線將所有導(dǎo)電塑料管的金屬電極連接在一起后作為陽(yáng)極與電源控制系統(tǒng)連接；用防水粘合劑將裸露的金屬電極密封以防止短路、漏電；

步驟四、在編織布上方布置水平排水管；

步驟五、在水平排水管上鋪設(shè)一層土工布，在土工布上方布置水平注漿管，將水平注漿管與導(dǎo)電塑料管內(nèi)的注漿管連接；在土工布上鋪設(shè)密封膜，將密封膜壓入密封溝然后回填粘土并壓實(shí)，保證密封膜不漏氣；

步驟六、將陽(yáng)極和陰極分別與直流電源的正負(fù)極連接，啟動(dòng)真空泵，開始抽真空，將密封膜下的空氣和水抽出，直到密封膜下真空度穩(wěn)定在80kPa以上，開啟直流電源開始電滲，同時(shí)向水平注漿管中加入鹽溶液，使注漿和電滲同時(shí)進(jìn)行，直至施工結(jié)束。

作為改進(jìn)，電滲過(guò)程采用間歇通電的方式，直流電源工作4～5小時(shí)，停止3小時(shí)。

較好的，所述鹽溶液為硅酸鹽溶液或氯化鈣溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)在電滲過(guò)程中向注漿管中加入氯化鈣溶液，增大了電滲過(guò)程中的排水量，加強(qiáng)了電滲的處理效果，充分發(fā)揮了電滲在加固后期的作用，從而可以更有效的提高土體加固效果；電滲中注氯化鈣溶液是在施工后期才介入，總的耗電量增加不多，而加固效果有較大提高，經(jīng)濟(jì)性明顯；電滲注漿在密封膜下進(jìn)行，排除了雨水影響氯化鈣加固軟基的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)電排水板、水平排水管、導(dǎo)電塑料管和水平注漿管的連接示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中設(shè)在地表的水平排水管與導(dǎo)電排水板的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中安裝完畢后的水平排水管與導(dǎo)電排水板的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)電排水板的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中所述的導(dǎo)電塑料管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1、2所示的真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的系統(tǒng)，其包括導(dǎo)電排水板2、水平排水管1、直流電源4、真空泵3、導(dǎo)電塑料管6和水平注漿管12；

其中所述導(dǎo)電排水板2按1.0m～1.5m的間距、正方形布置方式插入待加固區(qū)的土體，并在地表留有露出端；所述水平排水管1布置在地表，導(dǎo)電排水板2露出地表的露出端與水平排水管連接后與真空泵連3接；所有導(dǎo)電排水板2中的導(dǎo)電金屬絲5用導(dǎo)線11連接在一起后1作為陰極與直流電源的負(fù)極連接；

所述導(dǎo)電塑料管6內(nèi)設(shè)有金屬電極9和注漿管10，導(dǎo)電塑料管6也插入待加固區(qū)的土體內(nèi)，且每個(gè)正方形的導(dǎo)電排水板中心插設(shè)一根導(dǎo)電塑料管6，所有導(dǎo)電塑料管內(nèi)的金屬電極9均連接在一起后作為陽(yáng)極與直流電源的正極連接；

所述注漿管10與水平注漿管12連接，水平注漿管12設(shè)置在地表。

本發(fā)明提供的真空預(yù)壓聯(lián)合電滲加固軟土地基的方法，其包含如下步驟

步驟一、平整場(chǎng)地，在待加固區(qū)地表人工鋪設(shè)一層編織布；

步驟二、利用打板機(jī)打插導(dǎo)電排水板2，將導(dǎo)電排水板2按照間隔1.0m～1.5m插入待加固區(qū)的土體內(nèi)，并在地表留有露出端，露出地表0.3m～0.6m，導(dǎo)電排水板2呈正方形布置；導(dǎo)電排水板露出地面部分與布置在編織布上方的水平排水管1連接后與真空泵3連接；所有導(dǎo)電排水板2中的導(dǎo)電金屬絲5用導(dǎo)線11連接在一起后作為陰極與直流電源的負(fù)極連接；用防水粘合劑將導(dǎo)電排水板中裸露的導(dǎo)電金屬絲密封以防止短路、漏電，導(dǎo)電排水板2和水平排水管1之間用無(wú)紡?fù)凉げ?和扎帶固定連接在一起，參見圖3、4所示；導(dǎo)電排水板2采用塑料制成，其結(jié)構(gòu)參見圖5所示，導(dǎo)電排水板包含兩面均設(shè)有排水凹槽的基板、金屬絲和濾膜，其中，基板由導(dǎo)電塑料制成，導(dǎo)電金屬絲5貫穿插入基板中且與排水凹槽平行，濾膜包裹基板；

步驟三、將導(dǎo)電塑料管6也插入待加固區(qū)的土體內(nèi)，其平面位置在導(dǎo)電排水板組成的正方形中心處，插入深度與導(dǎo)電排水板相同，并露出地表0.1m～0.3m，導(dǎo)電塑料管內(nèi)設(shè)有金屬電極和注漿管，參見圖6所示，用導(dǎo)線將所有導(dǎo)電塑料管的金屬電極連接在一起后作為陽(yáng)極與電源控制系統(tǒng)連接；用防水粘合劑將裸露的金屬電極密封以防止短路、漏電；

步驟四、在編織布上方布置水平排水管1；

步驟五、在水平排水管上鋪設(shè)一層土工布，在土工布上方布置水平注漿管12，將水平注漿管與導(dǎo)電塑料管內(nèi)的注漿管連接；在土工布上鋪設(shè)密封膜，將密封膜壓入密封溝然后回填粘土并壓實(shí)，保證密封膜不漏氣；

步驟六、將陽(yáng)極和陰極分別與直流電源的正負(fù)極連接，啟動(dòng)真空泵，開始抽真空，將密封膜下的空氣和水抽出，直到密封膜下真空度穩(wěn)定在80kPa以上，開啟直流電源開始電滲，同時(shí)向水平注漿管中加入鹽溶液，鹽溶液可以為硅酸鹽溶液或氯化鈣溶液，使注漿和電滲同時(shí)進(jìn)行，直至施工結(jié)束；電滲過(guò)程采用間歇通電的方式，直流電源工作4～5小時(shí)，停止3小時(shí)。

本發(fā)明通過(guò)聯(lián)合真空預(yù)壓和電滲注漿兩種方式，可加速排出軟土地基中的孔隙水，同時(shí)加速氯化鈣溶液在土壤中的運(yùn)移；真空預(yù)壓在前期起到主要作用，排出土體中的大部分自由水，使得土體的含水率降低，土體壓縮固結(jié)、強(qiáng)度提高，隨著真空預(yù)壓的進(jìn)行，后期出水量少，加固效果顯著下降。因此在后期啟動(dòng)電滲注漿，啟動(dòng)后在電滲作用下，可進(jìn)一步排出真空預(yù)壓作用下無(wú)法排出的部分自由水和弱結(jié)合水，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)電塑料注漿管注入氯化鈣溶液，在電滲作用下氯化鈣溶液從注漿管向?qū)щ娕潘宸较蜻w移，可使加固效果得到加強(qiáng)；電滲的同時(shí)繼續(xù)抽真空，電滲時(shí)土中的部分自由水和弱結(jié)合水會(huì)從陽(yáng)極流向陰極，流動(dòng)方向與真空預(yù)壓作用下土中水流動(dòng)的方向一致，真空預(yù)壓會(huì)使土體收縮，加上真空吸力作用，可以迅速排出陽(yáng)極和陰極上產(chǎn)生的氣泡，從而減小界面電阻提高電滲效率，氯化鈣溶液在電場(chǎng)以及真空吸力雙重作用下從陽(yáng)極向陰極滲透，跟土壤混合后能夠提高土體強(qiáng)度。在真空預(yù)壓-電滲注漿作用下，土體會(huì)進(jìn)一步得到加固，抽出的土體孔隙水排水量增加，直至施工結(jié)束。