高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法
【專利摘要】高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，通過在真空預壓軟地基處理區(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)域的軟土層進行高壓電脈沖處理。本發(fā)明能顯著增強淤泥質(zhì)土的真空預壓軟地基處理的施工效果，充分利用真空預壓軟地基處理工法的技術(shù)優(yōu)勢，實現(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】高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法
【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真空預壓軟地基處理法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空預壓工法是軟地基處理工程施工的主要工法?，F(xiàn)有的真空預壓工法在對淤泥質(zhì)土進行軟地基處理時存在普遍的困難，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小，且含有大量的呈絮狀或膠狀的有機物，淤泥質(zhì)土中細小的固體顆粒和有機物在真空預壓排水固結(jié)期間易堵塞土體中的毛細排水通道和塑料排水板的濾布；
3)、對淤泥質(zhì)土進行真空預壓軟地基處理的區(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)土進行真空預壓軟地基處理時，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]為了加強對淤泥質(zhì)土的真空預壓軟地基處理效果，滿足工程設(shè)計要求，現(xiàn)有的真空預壓軟地基處理技術(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)合真空預壓工法或用電滲工法聯(lián)合真空預壓工法、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施。
[0005]本發(fā)明結(jié)合淤泥質(zhì)土的特點和現(xiàn)有的對淤泥質(zhì)土進行真空預壓軟地基處理技術(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真空預壓軟地基處理效果的新的技術(shù)方案，能夠顯著地增強淤泥質(zhì)土的真空預壓軟地基處理的施工效果，充分利用真空預壓軟地基處理工法的技術(shù)優(yōu)勢，實現(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、高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，其特征在于包括以下步驟:
1)、在真空預壓軟地基處理區(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)、在真空預壓施工裝置進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真空預壓軟地基處理法，一個優(yōu)選的技術(shù)方案是:在真空預壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置I個或若干個高壓電脈沖作業(yè)井，任何一個高壓電脈沖作業(yè)井到真空預壓軟地基處理區(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真空預壓軟地基處理法，一個優(yōu)選的技術(shù)方案是:設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井時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)有若干個透水孔，透水孔外設(shè)有濾布或濾網(wǎng)或濾膜。
[0010]4、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，一個優(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真空預壓軟地基處理法，一個優(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真空預壓軟地基處理法，一個優(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真空預壓軟地基處理法，一個優(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真空預壓軟地基處理法，一個優(yōu)選的技術(shù)方案是:高壓脈沖電源在同一時間通過高壓電纜連接一個或若干個放電電極進行高壓電脈沖處理，一個放電電極只放置在固定的一個高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進行高壓電脈沖處理或設(shè)定不同時間放置在不同的高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進行高壓電脈沖處理。
[0015]9、根據(jù)技術(shù)方案I所述的高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，一個優(yōu)選的技術(shù)方案是:在真空預壓施工裝置進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、食品行業(yè)均有應用。根據(jù)測試，高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法優(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壓軟地基處理施工效果的有效增強措施，利用了高壓電脈沖電流對真空預壓軟地基處理區(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。在對淤泥質(zhì)土的軟地基處理區(qū)域進行真空預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壓軟地基處理區(qū)域內(nèi)的軟土層進行處理，能有效排除真空預壓施工裝置的抽真空和排水固結(jié)的施工作業(yè)時軟土層內(nèi)的毛細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排水通道，加快水和空氣的流速，顯著提高真空預壓施工效果、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)土進行的真空預壓軟地基處理施工，對鹽堿成份高或有機質(zhì)含量大以及因其他因素存在真空預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是高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法的施工示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
[0021]實施例
如圖1所示，對一個場地邊長為200mX 200m面積為40000m2的正方形的淤泥質(zhì)土的真
空預壓軟地基處理區(qū)域I實施高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法的施工作業(yè)按以下實施步驟進行:
1)、在真空預壓軟地基處理區(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)、在真空預壓施工裝置6進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進行高壓電脈沖處理。
[0022]本實施例中，在真空預壓軟地基處理區(qū)域呈正方形共設(shè)置4個高壓電脈沖作業(yè)井，每個高壓電脈沖作業(yè)井到距離最近的真空預壓軟地基處理區(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)有若干個透水孔，透水孔外設(shè)有濾網(wǎng)。
[0024]本實施例中，在真空預壓軟地基處理區(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]本實施例中，在真空預壓軟地基處理區(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]本實施例中，放電電極為長15m直徑為1.2cm的黃銅棒。
[0027]本實施例中，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]本實施例中，高壓脈沖電源在通過高壓電纜連接一個放電電極進行高壓電脈沖處理，放電電極在一個高真空作業(yè)井內(nèi)進行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高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進行高壓電脈沖處理。
[0029]本實施例中，在同一個高真空作業(yè)井內(nèi)進行高壓電脈沖處理時，每次完成持續(xù)10分鐘的高壓電脈沖處理后間隔30分鐘再進行下一次的高壓電脈沖處理。
[0030]本實施例中，當真空預壓施工裝置的實際排水量低于施工方案確定的標準排水量的80%時啟動高壓脈沖電源對真空預壓軟地基處理區(qū)域的軟土層進行高壓電脈沖處理，當真空預壓施工裝置的實際排水量達到或超過施工方案確定的標準排水量的80%時關(guān)閉高壓脈沖電源對真空預壓軟地基處理區(qū)域的軟土層暫停進行高壓電脈沖處理。
【權(quán)利要求】
1.高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，其特征在于包括以下步驟: 1)、在真空預壓軟地基處理區(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)、在真空預壓施工裝置進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真空預壓軟地基處理法，其特征是:在真空預壓軟地基處理區(qū)域設(shè)置I個或若干個高壓電脈沖作業(yè)井，任何一個高壓電脈沖作業(yè)井到真空預壓軟地基處理區(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真空預壓軟地基處理法，其特征是:設(shè)置高壓電脈沖作業(yè)井時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)有若干個透水孔，透水孔外設(shè)有濾布或濾網(wǎng)或濾膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，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真空預壓軟地基處理法，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真空預壓軟地基處理法，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真空預壓軟地基處理法，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真空預壓軟地基處理法，其特征是:高壓脈沖電源在同一時間通過高壓電纜連接一個或若干個放電電極進行高壓電脈沖處理，一個放電電極只放置在固定的一個高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進行高壓電脈沖處理或設(shè)定不同時間放置在不同的高壓電脈沖作業(yè)井內(nèi)進行高壓電脈沖處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電脈沖增強真空預壓軟地基處理法，其特征是:在真空預壓施工裝置進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