本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，特別是一種用于收集電滲排水的裝置及其處理方法。

背景技術(shù)：

在河口海岸、沖積平原等地進(jìn)行的土體處理工程中通常會(huì)遇到軟黏土地基的排水固結(jié)問(wèn)題。在黏性土分布地區(qū)進(jìn)行的一些海洋疏浚和內(nèi)陸疏浚、吹填造地等工程也會(huì)產(chǎn)生軟黏土地基，由于施工過(guò)程擾動(dòng)將大量水分混入黏性土而形成含水量較高的土體。我國(guó)軟黏土地基分布廣泛，隨著社會(huì)生產(chǎn)力和人民生活水平的迅速發(fā)展，對(duì)土地的需求十分迫切，因而在土地的開(kāi)發(fā)使用過(guò)程中不可避免的需要面對(duì)軟黏土的地質(zhì)條件。

常用真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓等排水固結(jié)方法受限于軟黏土的低水力傳導(dǎo)系數(shù)和高黏粒含量等因素，而工期較長(zhǎng)，且難以達(dá)到預(yù)期效果。電滲是電動(dòng)現(xiàn)象之一，指在電場(chǎng)作用下水相對(duì)于和它接觸的固體顆粒作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，具有電滲透系數(shù)與土顆粒粒徑無(wú)關(guān)以及對(duì)土體中的結(jié)合水同樣有效的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)正適宜對(duì)軟黏土地基進(jìn)行處理。為了避免金屬電極腐蝕等一系列問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外提出了電動(dòng)土工合成材料這一概念，并根據(jù)工程需要制造出不同的外觀形狀，如導(dǎo)電塑料排水板，使電滲法進(jìn)入新的發(fā)展階段。

電滲法在軟黏土地基現(xiàn)場(chǎng)加固中存在電滲排水收集困難、陰陽(yáng)極間土體固結(jié)不均勻等問(wèn)題，常與真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法等工法進(jìn)行聯(lián)合。聯(lián)合后的方法不僅使施工工序變得繁瑣復(fù)雜，而且增加了工程造價(jià)和電能消耗，不利于電滲法的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的之一是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種操作簡(jiǎn)單、排水效率高的用于收集電滲排水的裝置。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種電滲排水收集處理方法。本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一種軟黏土地基處理裝置。

技術(shù)方案：一種用于收集電滲排水的裝置，包括沿縱向設(shè)有若干通孔的預(yù)壓板、固定于所述預(yù)壓板上表面并可調(diào)節(jié)內(nèi)部水量的水囊袋，以及連通各通孔及抽水泵的管體。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述預(yù)壓板的上表面設(shè)置有用于固定所述水囊袋的連接扣，所述水囊袋可分拆地連接于預(yù)壓板?？刹鹦痘蛘叻植鹗皆O(shè)計(jì)便于安裝和運(yùn)輸，同時(shí)便于更換不同容積的水囊袋，或者更換破損的水囊袋。分開(kāi)運(yùn)輸，也更容易保證預(yù)壓板和水囊袋的安全，防止運(yùn)輸安裝過(guò)程中破損。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述預(yù)壓板的下表面設(shè)置有卡槽，所述卡槽包括沿通孔周向布設(shè)的若干個(gè)環(huán)形卡槽和沿預(yù)壓板縱向設(shè)置并連通環(huán)形卡槽的縱向卡槽；所述環(huán)形卡槽內(nèi)連接有若干個(gè)向開(kāi)孔中心傾斜延伸的突出嘴，所述縱向卡槽與環(huán)形卡槽與所述管體適配。通過(guò)設(shè)置卡槽，管體（例如氣管或水管）能夠嵌設(shè)于其中，使之在工作狀態(tài)下形成一個(gè)整體，保證管體與預(yù)壓板之間的配合精度，使之能夠準(zhǔn)確地抽取通孔處的積水，同時(shí)卡槽與管體配合后，具有一定的作用力，能夠防止管體在抽水泵的作用下發(fā)生偏移或分離，使其工作更加穩(wěn)定，減少了維護(hù)。同時(shí)，這種方式也便于管體與預(yù)壓板之間的分拆和運(yùn)輸。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述突出嘴傾斜設(shè)置，突出嘴中軸線與水平面的夾角為10°～30°。突出嘴沿環(huán)形卡槽的周向布設(shè)，其一端向預(yù)壓板的下表面延伸的同時(shí)向通孔的中軸線靠攏。突出嘴的端口，即進(jìn)水口處設(shè)置有土工布等過(guò)濾裝置。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述管體包括若干個(gè)與所述環(huán)形卡槽適配的環(huán)形管體部和連通相鄰環(huán)形管體部的線型管體部，所述環(huán)形管體部與突出嘴中的管體連通。在該實(shí)施例中，管體本身可以為一體式或者分離拆裝式，其中環(huán)形管體與連通的直線型管體，以及環(huán)形管體與突出嘴內(nèi)的管體或者突出嘴本身之間的連接方式可以為任何密接方式，例如扣合、螺接或者類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。管體（例如PU氣管或水管）亦可以采用其他方式延伸至通孔處，以吸取電滲陰極處的積水。例如管體采用與預(yù)壓板一體成型的方式，或者在預(yù)壓板內(nèi)開(kāi)設(shè)有連接各通孔或者環(huán)形卡槽或者突出嘴的通道或管道，在進(jìn)水端加上過(guò)濾裝置，出水端與抽水泵連接即可。這種方式亦可以實(shí)現(xiàn)抽水的目的，解決上述技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)性效果。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述預(yù)壓板為金屬板或者塑料板，預(yù)壓板的承載力大于等于0.1PMa；所述突出嘴的長(zhǎng)度為2～4cm；所述水囊袋為PVC或TPU材質(zhì)的袋體，所述管體為PU氣管。由于在工程環(huán)境中，裝置的使用環(huán)境較為惡劣，預(yù)壓板、管體和水囊袋的材質(zhì)選擇和尺寸選擇是非常重要的，要根據(jù)成本、使用壽命、安裝運(yùn)輸便利等因素，為此，申請(qǐng)人進(jìn)行了深入的研究和優(yōu)選設(shè)計(jì)，對(duì)預(yù)壓板等進(jìn)行了多方面的考慮和設(shè)計(jì)，形成了最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。預(yù)壓板的厚度較薄為0.2～1cm，為了制造、運(yùn)輸及安裝的方便預(yù)壓板的長(zhǎng)度為5～10m，寬度為電滲陰陽(yáng)電極之間的間距，一般為1～1.5m。水囊袋采用PVC滌綸復(fù)合材料或TPU夾網(wǎng)布，具有良好的密封性和耐腐蝕性，不受季節(jié)的影響，水囊袋上有閥門(mén)開(kāi)關(guān)，不用時(shí)可將其內(nèi)部空氣及液體抽出，旋緊閥門(mén)，減少空間占用量。PU氣管外徑為8mm，內(nèi)徑為5mm，固定于預(yù)壓板下表面的卡槽中，在環(huán)形卡槽中放置環(huán)形PU氣管，并與突起嘴中的PU氣管連接，突起嘴中的PU氣管端口采用土工布濾膜封口，再通過(guò)縱向卡槽中的PU氣管將環(huán)形PU氣管串通連接，PU氣管之間的連接可采用氣動(dòng)接頭，應(yīng)做好密封處理，防止漏氣漏水，PU氣管的終端連接抽水泵。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述水囊袋設(shè)置有閥門(mén)。

一種軟黏土地基處理裝置，包括上述任一實(shí)施例中的用于收集電滲排水的裝置，以及縱橫布設(shè)于黏土地基中的電極和與電極連接的電源，其中預(yù)壓板的通孔中貫穿有電滲陰極。電滲加固中使用的電極為導(dǎo)電塑料排水板或金屬電極，軟黏土地基的滲透系數(shù)為10^－6～10^－8cm/s。預(yù)壓板沿縱軸線所開(kāi)孔的直徑為10～15cm。

一種電滲排水收集的處理方法，基于上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的用于收集電滲排水的裝置實(shí)現(xiàn)并包括如下步驟：

S1、在預(yù)加固軟黏土地基中按照電滲法的施工方法，以長(zhǎng)方形或梅花形方式插入電極，對(duì)陰極周?chē)耐馏w進(jìn)行處理形成預(yù)定規(guī)模的排水坑；

S2、將管體安裝在預(yù)壓板下表面的卡槽中，將水囊袋通過(guò)連接扣安裝固定在預(yù)壓板的上表面，將多組用于收集電滲排水的裝置放置于電滲場(chǎng)地中，電滲陰極從預(yù)壓板的開(kāi)孔中穿出，預(yù)壓板開(kāi)孔處的突出嘴伸入排水坑圍繞電滲陰極；

S3、通過(guò)導(dǎo)線將電極連接電源的正負(fù)極，通電后，待陰極處排水坑有水冒出時(shí)，開(kāi)啟抽水泵，通過(guò)管體將陰極處排水坑中的水排出；

S4、電滲后期，待陰極處的排水坑無(wú)水排出，可向電滲排水收集裝置的水囊袋中注水作為預(yù)壓荷載，進(jìn)一步促進(jìn)陰極處的水排出；

S5、電滲處理結(jié)束后，回收電滲排水收集裝置。

有益效果：本發(fā)明的電滲排水收集裝置不僅為電滲陰極處排出水提供了排水通道，而且可以通過(guò)向水囊袋中注水作為預(yù)壓荷載，進(jìn)一步促進(jìn)電滲陰極排水，使陰陽(yáng)電極之間的土體固結(jié)更為均勻，本裝置能夠解決軟黏土地基電滲排水收集困難的難題。同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，便于回收重復(fù)利用，能夠快速而高效的實(shí)現(xiàn)軟黏土的電滲排水加固。

附圖說(shuō)明

圖1是電滲排水裝置在施工現(xiàn)場(chǎng)的使用狀態(tài)平面圖。

圖2是電滲排水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是PU氣管的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，參照附圖1至3描述本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)和工作原理。

在圖1中，軟黏土地基1中設(shè)置有縱橫排列的陰極2和陽(yáng)極3，本發(fā)明的裝置即用于此工況中。以下詳細(xì)描述本發(fā)明的電滲排水收集裝置，其主要包括預(yù)壓板4、水囊袋6和管體8。如圖1或圖2所示，預(yù)壓板上開(kāi)有若干等距離的通孔11，開(kāi)孔的大小與間距由軟黏土地基電滲加固中的陰極間距決定。預(yù)壓板的下表面和通孔處設(shè)置有卡槽。在開(kāi)孔周?chē)臑榄h(huán)形卡槽，連接相鄰環(huán)形卡槽的為縱向卡槽。上述環(huán)形卡槽和縱向卡槽用于保護(hù)管體，例如PU氣管。從圖1或圖2中可見(jiàn)，環(huán)形卡槽上設(shè)置有若干個(gè)突出嘴5。突出嘴的末端向預(yù)壓板的下表面及通孔的中軸線方向延伸，形成一個(gè)傾斜的吸水部。

從圖2可知，預(yù)壓板的上表面設(shè)置有連接扣9，水囊袋6上設(shè)置有與之適配的結(jié)合部（未示出）。水囊袋與預(yù)壓板之間形成一種可分拆或者說(shuō)可拆卸的連接方式。在圖2的下部，可以看到水囊袋設(shè)置有閥門(mén)10。通過(guò)閥門(mén)控制水囊袋中的水量或者氣量。

如圖3所示，管體的另一端與水泵7連通，即與水泵7的進(jìn)水端連通。

在使用時(shí)，將管體扣在預(yù)壓板中的卡槽內(nèi)，管體的各進(jìn)水端與突出嘴或者突出嘴內(nèi)的管體或者通孔連通，管體中部密封，管體的另一端與抽水泵連通，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。通過(guò)連接扣將水囊袋與預(yù)壓板固定連接，充預(yù)定量的水。當(dāng)通孔內(nèi)有水時(shí)，通過(guò)抽水泵將水抽出。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，對(duì)預(yù)壓板和管體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的描述。如圖1所示，通孔沿預(yù)壓板的縱軸線均勻設(shè)置，其開(kāi)孔間距為電滲陰極的間距。在預(yù)壓板的下表面及通孔的周?chē)鷮?duì)應(yīng)設(shè)置卡槽。在通孔周?chē)目ú蹫榄h(huán)形卡槽，其形狀與大小與通孔適配。同樣如圖3所示的，管體的形狀亦分為縱向直線型管體和環(huán)形管體。其中環(huán)形管體與環(huán)形卡槽適配，并在工作時(shí)設(shè)置于其中?？v向直線型的管體與縱向卡槽適配并設(shè)置于其中。

卡槽用于保護(hù)管體（例如PU管），防止預(yù)壓板移動(dòng)時(shí)，管體被撕扯或者破壞。也防止抽水泵抽水時(shí)對(duì)管體造成的牽引位移，從而使管體進(jìn)水端發(fā)生偏離，導(dǎo)致抽水效果不好。

環(huán)形卡槽周?chē)O(shè)置的突出嘴伸向開(kāi)孔的中心，并向預(yù)壓板的下表面延伸，從而能夠準(zhǔn)確的抽取陰極處的積水，為了保證抽水效果，防止堵塞，延長(zhǎng)使用壽命，可以在突出嘴的端部設(shè)置土工布等過(guò)濾裝置。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，環(huán)形管體及縱向的直線型管體可以采用分體式設(shè)計(jì)，環(huán)形管體通過(guò)直線型管體連通，連通方式可以為包括扣合、螺接或者采用連接件的方式進(jìn)行密封連接。環(huán)形管體可以通過(guò)設(shè)置與突出嘴適配的配合管體與突出嘴連通。例如將配合管體插接在突出嘴的內(nèi)部。突出嘴內(nèi)部設(shè)置亦可以設(shè)置管體，環(huán)形管體與其進(jìn)行連接。

當(dāng)然，管體也可以采用一體成型的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。

在上述實(shí)施例中，水囊袋上設(shè)置有閥門(mén)開(kāi)關(guān)，不用時(shí)可將其內(nèi)部空氣及液體抽出，旋緊閥門(mén)，減少空間占用量。在其他實(shí)施例中，可以由多個(gè)水囊袋子單元形成，或者水囊袋分割成多個(gè)獨(dú)立的水囊袋，每個(gè)水囊袋設(shè)置有一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)，形成多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)控的單元。同時(shí)由于水囊袋與預(yù)壓板之間為可拆分的連接方式，因此可以更換容積不同的水囊袋或者破損的水囊袋。

在其他實(shí)施例中，管體為PU氣管，該P(yáng)U氣管固定于預(yù)壓板下表面的卡槽中，在環(huán)形卡槽中放置環(huán)形PU氣管，并與突起嘴中的PU氣管連接，突起嘴中的PU氣管端口采用土工布濾膜封口，再通過(guò)縱向卡槽中的PU氣管將環(huán)形PU氣管串通連接，PU氣管的終端連接抽水泵。

在本實(shí)施例中的工況下，預(yù)壓板為輕質(zhì)金屬或塑料板，承載力不低于0.1MPa，厚度較薄為0.2～1cm，為了制造、運(yùn)輸及安裝的方便預(yù)壓板的長(zhǎng)度為5～10m，寬度為電滲陰極和陽(yáng)極之間的間距，一般為1～1.5m。預(yù)壓板沿縱軸線所開(kāi)孔的直徑為10～15cm，突出嘴的長(zhǎng)度為2～4cm，突出嘴與水平面的夾角為10⁰～30⁰；水囊袋采用PVC滌綸復(fù)合材料或TPU夾網(wǎng)布，具有良好的密封性和耐腐蝕性，不受季節(jié)的影響。PU氣管外徑為8mm，內(nèi)徑為5mm，PU氣管之間的連接可采用氣動(dòng)接頭，做好密封處理，防止漏氣漏水。

以下詳細(xì)描述本發(fā)明電滲排水收集的處理方法，主要包括以下步驟：

步驟S1：在預(yù)加固軟黏土地基中按照電滲法的施工方法，長(zhǎng)方形或梅花形等布置方式插入電極，對(duì)陰極周?chē)耐馏w稍作處理預(yù)定規(guī)模的排水坑；

步驟S2：將PU氣管安裝在預(yù)壓板下表面的卡槽中，將水囊袋通過(guò)連接扣安裝固定在預(yù)壓板的上表面，將多組該收集電滲排水的裝置放置于電滲場(chǎng)地中，電滲陰極從預(yù)壓板的開(kāi)孔中穿出，預(yù)壓板開(kāi)孔處的突出嘴伸入排水坑圍繞陰極；

步驟S3：通過(guò)導(dǎo)線將電極與電源的正負(fù)極連接，通電后，待陰極處排水坑有水冒出，即可開(kāi)啟抽水泵，通過(guò)PU氣管將陰極處的水抽出；

步驟S4：電滲后期，待陰極處的排水坑無(wú)水排出，可向電滲排水收集裝置的水囊袋中注水作為預(yù)壓荷載，進(jìn)一步促進(jìn)陰極處的水排出。

步驟S5：電滲處理結(jié)束后，回收電滲排水收集裝置，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

需要注意的是，本發(fā)明的裝置及處理方法在含水量較高的軟黏土地基電滲加固中有顯著的排水加固效果。在步驟S1中，所述預(yù)定規(guī)模的排水坑，其直徑（寬度）和深度一般為10～15cm。在步驟S3中，所述的電極可進(jìn)行電極轉(zhuǎn)換，需將電滲排水收集裝置重新置于陰極處。

總之，本發(fā)明提供用于加固軟黏土地基的電滲排水收集裝置及處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，為電滲陰極處排出水提供了排水通道，而且可以通過(guò)向水囊袋中注水作為預(yù)壓荷載，進(jìn)一步促進(jìn)電滲陰極排水，使陰陽(yáng)電極之間的土體固結(jié)均勻，能夠解決軟黏土地基電滲排水收集困難的難題。第二，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，便于回收重復(fù)利用，快速而高效，不需要將電滲法與其他方法聯(lián)合，節(jié)省造價(jià)。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。