[發(fā)明專利]軟土電化學(xué)加固的三角形排列復(fù)合電極

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910272537.2
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN101701458A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余飛;陳善雄;程昌炳;王小剛;韓卓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): E02D3/11
• 分類號(hào): E02D3/11
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軟土加固技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種軟土電化學(xué)加固的三角形排列復(fù)合電極，適用于軟土電化學(xué)膠結(jié)成樁加固，為提高軟土人工膠結(jié)樁的樁徑提供了一種有效的方法。?

背景技術(shù)

我國幅員遼闊，工程地質(zhì)情況十分復(fù)雜，其中沿海、江、河、湖相沉積的軟土作為不良工程地質(zhì)體，普遍存在。隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的快速推進(jìn)，大量的鋁路、公路、機(jī)場和房屋需修建在軟土地基之上，但由于軟土自身的承載能力低，壓縮性大，極易引起過大的基礎(chǔ)變形和建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。因此，必須對軟土地基進(jìn)行處理，以保證工程建設(shè)的安全穩(wěn)定。?

軟土電化學(xué)膠結(jié)成樁加固法，是基于土體膠結(jié)成分的提高會(huì)引起其力學(xué)性質(zhì)的明顯改善這一認(rèn)識(shí)，而提出的一種人工膠結(jié)樁加固法，即將金屬電極插入軟土中，并施以直流電，電極在直流電的作用下發(fā)生電解、水解、氧化和脫水反應(yīng)后形成膠結(jié)物，以達(dá)到加固軟土的目的。該方法不需要添加水泥、砂等建筑材料，不需要大型施工機(jī)械，無粉塵、噪音污染，且對加固區(qū)域環(huán)境無擾動(dòng)，是一種無污染的環(huán)保型地基處理方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。?

目前該方法還未在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用，其中一個(gè)重要的原因是電化學(xué)人工膠結(jié)樁的成樁半徑較小，很難滿足實(shí)際工程的需求。已有的研究和試驗(yàn)成果表明，通常采用的鐵質(zhì)電極經(jīng)過電解后與土體反應(yīng)，在電極周圍形成強(qiáng)度高、質(zhì)地硬的膠結(jié)土層-膠結(jié)樁，其樁徑一般為單根電極直徑的6～8倍。在軟土地基加固的實(shí)際工程中，雖然采用直徑較大的電極也可擴(kuò)大膠結(jié)樁的樁徑，但由于受到金屬電極鈍化作用的影響，電極的實(shí)際電解厚度是很有限的，大直徑電極的主體并未電解，使得電化學(xué)膠結(jié)樁對地基承載力的貢獻(xiàn)還不如未電解完的金屬電極，這樣不僅造成建筑材料的浪費(fèi)，而且也使得電化學(xué)加固軟土失去了其原有的意義。而采用較小直徑的電極，其膠結(jié)樁的半徑有限，加固后樁-土復(fù)合地基很難?達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求。經(jīng)檢索中國專利(專利申請?zhí)枺?00710052637.5，發(fā)明專利名稱：電化學(xué)成樁法加固軟土模型試驗(yàn)裝置)公開了一種電化學(xué)成樁法加固軟土模型試驗(yàn)裝置，中國專利(專利申請?zhí)枺?00810048489，發(fā)明專利名稱：軟巖的電化學(xué)加固方法)公開了一種軟巖的電化學(xué)加固方法，這兩個(gè)專利都是采用單根鐵棒作為電極，均存在膠結(jié)樁徑較小的問題。?

軟土電化學(xué)成樁加固的過程中，影響金屬電極周圍膠結(jié)土層范圍大小的一個(gè)主要因素是電極的比表面積。因此，從增大電極的比表面積考慮，探索合理的電極型式和布置方式，對于擴(kuò)大軟土電化學(xué)膠結(jié)土層的范圍，提高加固后軟土復(fù)合地基的整體承載能力具有重要的意義。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種軟土電化學(xué)加固的三角形排列復(fù)合電極，該復(fù)合電極采用多根金屬棒電極按三角形排列構(gòu)成，擴(kuò)大了電極電解表面面積，經(jīng)過電解反應(yīng)后形成復(fù)合膠結(jié)樁，能有效增大電化學(xué)膠結(jié)樁的成樁半徑，形成滿足實(shí)際工程承載力需求的復(fù)合地基。該方法與軟土電化學(xué)加固過程中物理化學(xué)反應(yīng)規(guī)律相適應(yīng)，操作方便、費(fèi)用低廉，主要用于人工膠結(jié)成樁法加固軟土地基。?

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施：?

一種軟土電化學(xué)加固的三角形排列復(fù)合電極，它包括電極型式和尺寸、電極的組合方式和布置間距，其特征在于：單根電極型式為圓柱形金屬棒，每個(gè)正、負(fù)級均為單根電極組合形成的復(fù)合電極，復(fù)合電極是由三根圓柱形金屬棒按三角形排列構(gòu)成，金屬棒之間留有一定的間距，將三根金屬棒插入軟土地基后通過電纜線串聯(lián)形成復(fù)合電極；軟土地基加固區(qū)域內(nèi)的復(fù)合正電極與復(fù)合負(fù)電極按等間距進(jìn)行分組排列，每一排的復(fù)合電極通過電纜線進(jìn)行串聯(lián)，排與排之間為正負(fù)極交錯(cuò)排列。?

軟土電化學(xué)加固的三角形排列復(fù)合電極，采用三根圓柱形金屬棒按等腰三角形排列構(gòu)成，等腰三角形的底角控制在30°～60°，以保證復(fù)合膠結(jié)樁具有較好的穩(wěn)定性；每根金屬棒的直徑為10mm～20mm，金屬棒之間的間距為150mm～300mm；三根金屬棒通過電纜線串聯(lián)，形成復(fù)合電極，即通電電解過程中的一個(gè)復(fù)合正極或復(fù)合負(fù)極；加固區(qū)域內(nèi)的復(fù)合正電極與復(fù)合負(fù)電極按等間距進(jìn)行分組排列，排列間距為1.0m～2.0m，每一排的復(fù)合電極通過電纜線進(jìn)行串聯(lián)后接入專用電源的正極或負(fù)極，排與排之間為正負(fù)極交錯(cuò)排列。?

根據(jù)已有的研究成果，采用正負(fù)極定時(shí)倒向方式通電加固后，金屬棒周圍會(huì)形成膠結(jié)樁，其半徑約為單根金屬棒直徑的6～8倍，即80mm～120mm左右，對于三角形排列復(fù)合電極而言，三根金屬棒周圍分別形成膠結(jié)樁，由于樁間距較小，可以作為共同承載的復(fù)合膠結(jié)樁考慮，復(fù)合膠結(jié)樁的直徑可達(dá)到250mm～550mm。?