[发明专利]一种淤泥地基的真空预压-电渗联合加固装置及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种加固大面积超软淤泥地基的方法，适用于超软淤泥地基或吹填地基的处理，属于土木工程技术领域。

背景技术

无砂垫层真空预压技术，真空预压是由瑞典科学家W.Kjellman与1952年提出，1958年美国费城机场首次应用于飞机跑道扩建中的地基处理工程。我国在20世纪80年代开始对该方法进行研究应用，在施工工艺和加固理论方面均做了不少工作。在土木工程、港口工程和交通工程领域的软土地基处理中得到了较多的应用。

电渗降水技术，Reuss最早于1809年发现了粘土中的电渗现象，Casagrande于1939年首次将电渗法应用到土木工程中。之后各国学者在电渗机理和应用方面开展了一些研究工作。电渗是通过对土体施加直流电场，由于细粒土通常都带负电荷，导致孔隙水中存在与其平衡的水化阳离子，在电场作用下水化阳离子向负极移动，并带动水分子一起移动从而实现排水。电渗法的施工荷载小，排水速度主要取决于电力渗透性能而非土体的水力渗透性能，可以快速排出土中的自由水和部分弱结合水，因此适合于渗透系数低的淤泥、淤泥质粘土以及污泥的排水等。由于我国砂资源缺乏，同时由于未处理的超软淤泥地基上砂垫层施工比较困难，因此用透水软管和无纺土工布代替砂垫层，从而形成了无砂垫层真空预压技术。目前，超软淤泥地基的加固处理一般采用真空预压加固法，

但是工程实践表明，无砂垫层真空预压技术虽然是一种经济有效的软基处理方法，但是由于真空度沿塑料排水板随深度衰减较快，在渗透系数较小的超软淤泥中，较深处的处理效果较差，即除了地表厚度为1m~3m的硬壳层外，以下的土体加固效果不如人意。而且加固后的地基承载力难以超过80kPa。而单纯的电渗法存在电量和电极消耗较大、成本相对较高、电渗过程中逸出的气泡影响排水效果、电渗过程中主要发生渗流排水而土体不固结等缺点。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种淤泥地基真空预压-电渗联合加固装置及方法，从而对超软淤泥地基具有良好的加固效果，且成本低。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种淤泥地基真空预压-电渗联合加固装置，包括铺设在淤泥地基地表的网状结构的透水软管、插入淤泥地基的塑料排水板、射流真空泵和直流电源，其中塑料排水板露出淤泥地基的一端与透水软管连接，所述射流真空泵与透水软管连接；所述透水软管和塑料排水板内沿轴向均设有金属丝，并相连接，同时网状结构透水软管形成的网格淤泥地基分别插有钢筋并且相连，且所述金属丝和钢筋分别于直流电源的正极和负极相连，使电渗引起的空隙水流动方向与真空作用下孔隙水流动方向一致。

本发明工作原理：是首先进行真空预压，抽出软土中的孔隙水，使软土固结压缩、强度提高，当抽真空一段时间后，加固效果无法再提高时，开始同时进行电渗，电渗引起的孔隙水流动方向与真空作用下孔隙水的流动方向一致，并在带导线的塑料排水板中汇集然后被抽至透水软管中而排出。电渗作用可以排出单纯真空预压作用下难以排出的土体中部分自由水和弱结合水，土体进一步固结压缩、强度提高。当联合作用至出水量很小时可结束施工。由于真空预压在前期作用，排出土体中的大部分自由水，电渗介入后可进一步排出单纯真空预压作用无法排出的部分自由水和弱结合水，加固效果可大幅提高，而造价在真空预压基础上增加不多，经济性明显。

作为优选，所述透水软管中金属丝为两根10号铁丝，而塑料排水板中金属丝为两根铜丝。

本发明的另一个目的是提供一种利用权利要求无砂垫层真空预压-电渗联合加固装置对淤泥地基进行加固的方法，包括以下步骤：

步骤一、加固装置的安装：在待加固区地表铺设编织布，并将内部沿轴向设有金属丝的塑料排水板插入淤泥地基中形成网格，并在地表留有露出端；再将内部沿轴向设有金属丝的透水软管铺设在待加固区地表形成网状结构的整体，并将塑料排水板的露出端与透水软管连接，且透水软管与射流真空泵连接，同时塑料排水板和排水软管内的金属丝相连形成整体；接着在塑料排水板形成的淤泥地基网格的中心分别插入钢筋，并通过导线连接，此时将上述步骤的金属丝和钢筋分别于直流电源的正极和负极连接导通；然后再继续铺设无纺土工布，最后再铺设聚氯乙烯膜作为密封膜；

步骤二、无砂垫层真空预压施工：启动射流真空泵，将密封膜下的空气和水抽出，直到密封膜下真空度稳定在80kPa以上；