[实用新型]一种流塑状态软黏土电动化学加固装置

说明书

本实用新型涉及岩土工程地基处理软黏土加固技术领域，具体涉及一种流塑状态软黏土电动化学加固装置。经过电动化学加固法对流塑状态的软黏土进行加固，使软黏土的流塑状态变到软塑或可塑状态，使软黏土的强度得到显著的提高，可以有效减少该类软黏土的处理费用；本实用新型的工法所需的能耗低、效率高、工期短、不需要大型施工设备、施工方法简单，易于操作；所用化学浆液以及发生化学反应后生成的盐和沉淀物对周围环境不造成污染，且原材料价格相对较便宜。

技术领域

本发明涉及岩土工程地基处理软黏土加固技术领域，具体涉及一种流塑状态软黏土电动化学加固装置。

背景技术

在我国沿海地区广泛分布着软黏土，为解决软黏土的工程性能较差、不能满足工程需要的问题，需要对软黏土进行专项地基处理，尤其是建筑基坑软黏土的边坡滑移和基底涌土问题。

软黏土的特点是高含水量、高压缩性、低渗透性、低抗剪强度、高含盐量及显著的结构性与流变性。常规软土地基处理存在着工期较长、加固费用较高、处理效果有时不理想，尤其是塑性指数较高的软黏土，甚至难以达到预期设计要求。

电动化学加固软黏土，是在常规电渗法和电动硅化法的基础上发展起来的，在阴、阳金属电极管中分别灌入化学浆液，在直流电场的作用下，土体内发生一系列物理化学反应，包括电渗、电泳、电解、水解、水化、氧化还原反应、离子扩散、离子交换、离子迁移、矿物分解、离子沉淀等，其中电渗、电解、离子交换和盐的沉淀对软黏土的加固效果最为明显。Katti于1967年首先应用电渗化学硬化方法稳定海底沉泥，此后许多学者开始使用不同化学试剂对不同土壤进行室内试验研究。S.Ozkan等人于1990年在高岭土中灌入铝离子与磷酸根离子进行电渗化学加固，其加固强度相比于原始强度增加了5倍，液性限度增加30％。A.N.Alshawabkeh和Thomas C.Sheahan于2003年分别在土体中灌入氮酸及硝酸进行电渗化学试验，其结果为灌入硝酸溶液进行电渗的土体强度增加5.6倍，Asavadorndeja和Glawe于2005年对于灌入氯化钙溶液时胶结区域仅限于负极区域的问题，采取灌入碱性浆液使整体碱性区域扩大，达到胶结区域向正极延伸的结果，提出钙离子与土体胶结反应与土体pH值有绝对性的关系。

以上的研究成果是基于室内试验得到的结果，并且普遍存在着能耗过高、电极腐蚀严重和加固效率较低的缺点，在工程中难以得到推广和应用。

针对以上室内试验存在的问题，本发明通过电动化学装置和加固方法的改进，较好的解决能耗过高、电极腐蚀严重和加固效率较低的问题，使该方法在实际工程中得到应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明针对在流态软黏土提供一种流塑状态软黏土电动化学加固装置，能耗低、加固效果快、金属电极腐蚀较低。

具体技术方案如下：

一种流塑状态软黏土电动化学加固装置，包括直流电源控制器、注浆管、阳极导线、绝缘材料区、花孔、金属电极注浆管、阴极浆液泵、阳极浆液泵、阴极导线、阳极注浆管、阴极注浆管、化学浆液和电源；注浆管与金属电极注浆管的顶部相连；所述金属电极注浆管的上部区域为绝缘材料区，在距离金属电极注浆管底部h的位置处均匀开设花孔；排列时阳极排和阴极排相间排列，所有位于阳极排(即+号排)的金属电极注浆管用阳极导线连接到直流电源控制器的阳极；将所有位于阴极排(即-号排)的金属电极注浆管用阴极导线连接到直流电源控制器的阴极；所有位于阳极排(即+号排)的金属电极注浆管用阳极注浆管串联后与阳极浆液泵相连，所有位于阴极排(即-号排)的金属电极注浆管用阴极注浆管串联后与阴极浆液泵相连；所述阴极浆液泵和阳极浆液泵中装入化学浆液。

所述金属电极注浆管的数量以及布置方式根据前期地质勘察和场地状况设计，按照1-4m的纵横间距布置在待加固区域土体中，并露出地表0.1-0.4m的距离。

所述电源为直流稳压电源，所述导线分别与直流电源控制器的阳极极和阴极连接。