[发明专利]复合电渗、真空降水和真空预压加固地基的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积地基处理的方法及其装置，更具体地说，本发明是针对浅、深层超软土地基的处理方法及其装置。

背景技术

一)真空预压技术

真空预压是我国80年代后逐渐发展起来的主要针对软土渗透系数≥10^-5cm/s的一种大面积软基加固技术，目前主要已发展为真空预压、堆载预压等技术。

但这些技术存在一些传统难以克服的缺点，以致在某种程度上限制了该它们的深入推广和应用，其主要缺点如下：

1、真空预压，所能加固的土体范围极为有限：对于渗透系数＜10^-5cm/s的土体，其加固基本无能为力；对于渗透系数≥10^-5cm/s的土体，也只能部分加固处理有效。

2、由于传统真空预压，只能把土体中的自由水排出，而不能把结合水排出，经过处理之后的土体含水量仍在液限以上，因此被处理过的土层很难作为硬壳层，也不能被强夯、土袋等地基工程技术来进行进一步处理与地基承载力提升。

3、由于是真空膜、真空膜下沙垫层、竖直混合排水真空系统、密封沟等，与土体之间形成一个统一的整体性真空系统，而这种真空系统真空度传递效率低、真空度分布不均匀，以及真空度监测不准确等问题与不足，大大影响真空预压的效果。

4、由于传统的真空预压系统采用单一的整体性封闭膜，为了不刺破真空膜，这样也会导致一些不足：①竖向排水真空系统只能采用柔性体系，而柔性的竖直混合排水真空系统不能被重复利用；②真空膜下的沙垫层中的水平排水系统可能会被真空预压产生的不均匀沉降拉断，并可能刺破真空膜，而且这种布设也增加了水平排水系统与密封沟之间的复杂性与不可控性。

5、真空预压对被加固软土的承载力提高有限，一般难以超过80kPa，满足不了较大型承载力场地的要求。

6、由于设备等综合因素的制约，传统真空预压所需的时间很长，需3个月或更长时间，处理造价较高，而且质量不稳定。

二)真空电渗与低能量强夯相结合技术

真空电渗与低能量强夯相结合技术，是近一年多以来，在电渗降水技术基础上逐渐发展来的一种可以处理超软土的新技术。其基本思路是：利用传统电渗方法，通过将正负电极插入土中，使水由正极向负极移动，从而增大土体的渗透性，并通过真空井点管，将其排出场地；并通过在此基础上进一步低能量强夯，挤密被电渗处理过软土层的孔隙，从而构建起一个硬壳持力层。但由于电渗技术涉及土力学、电学、化学以及材料科学等许多科学，是一个相互耦合的极端非线性问题，整个原理与机理很不清楚，目前该工艺也只有在地表有1～2米厚沙性土覆盖的、且非雨季节的小范围工程项目中获得成功，总结起来其主要缺点如下：

1、由于是先进行露天式电渗降水处理、然后再进行低能量强夯，对于多雨地区，在电渗过程中，电渗效果会导致土体中产生大量分布式裂隙，在低能量强夯还没来得及挤密土体的时候，降雨已回灌土体中，大大抵消电渗效果，导致前期工作基本无效。

2、由于工艺流程中要进行电渗降水处理、然后再进行低能量强夯的几次反复，这样施工难度大，也更复杂。

3、成孔施工采用高压水冲孔，存在缺陷，二次成孔会导致现场冲孔水回灌，影响已有的场地电渗效果。

4、采用简单井点管外包反渗层作为阴阳极，兼之土体通电深度很难超过6米，因此实际成孔深度极为有限，导致地基处理深度有限，实际效果难超5米。

5、施工工艺机械化作业程度不高，对技术员依赖较大，无法适应大规模软土处理。

6、低能量的点夯，会导致整个加固场地在平面分布和深度分布上受荷不均匀，导致不均匀地基。

7、由于低能量强夯是快速加载的动力荷载，因此土体中孔隙压力消散效果作用受到限制，影响了地基处理效果。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种针对大面积的各类土体渗透系数＜10^-5cm/s的软土地基进行加固处理，且处理均衡、施工简便、工期短、性价比高的复合电渗、真空降水、真空预压加固地基的方法及其装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过下述技术方案予以实现的。

一种复合电渗、真空降水和真空预压加固地基的方法所用的装置，主要包括：电渗装置、真空降水装置、真空预压装置，本发明用复合管统一替换电渗装置中的阴阳电极与刚性排水管，以及真空预压装置中的集成负压传递与排水的塑料排水板，用开孔冗余膜或网状帽眼膜或带连接器的网状帽眼真空膜替换真空预压装置中的整体式真空膜，用膜上电渗通电线路替换膜下电渗通电线路。