[發(fā)明專利]一種化學(xué)溶液注入電滲法聯(lián)合碎石樁處理軟土地基的施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110083345.4
• 申請(qǐng)日: 2011-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN102182174A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔綱強(qiáng);王磊;胡慶春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D3/08
• 分類號(hào): E02D3/08;E02D3/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軟弱土地基處理技術(shù)和復(fù)合地基領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)溶液注入電滲法聯(lián)合碎石樁復(fù)合地基方法。主要適應(yīng)于沿海、沿江高速公路軟土地基處理等工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

復(fù)合地基處理軟土地基中，碎石樁等柔性樁復(fù)合地基往往因?yàn)闃吨芡列詮?qiáng)度較低，樁體側(cè)向鼓出明顯，從而導(dǎo)致整體沉降過大；混凝土樁等剛性樁復(fù)合地基往往由于樁-土剛度差異大造成樁頂應(yīng)力集中、樁-土應(yīng)力比過大，從而無法發(fā)揮土體的承載作用，失去復(fù)合地基樁-土協(xié)調(diào)共同作用的目的。在本發(fā)明之前，中國專利“振沖壓漿碎石樁施工方法及所用的設(shè)備”（ZL?99109216）公開了一種在采用常規(guī)振沖施工方法形成碎石樁的基礎(chǔ)上，在離樁頭3-5米部位插入射漿管并注射水泥漿；該法可以提高碎石樁樁頭強(qiáng)度，但是無法處理深部碎石樁及樁間土，且壓漿處理的效果因樁周土體性質(zhì)的差異而處理效果差異顯著，從而導(dǎo)致質(zhì)量控制相對(duì)較難。中國專利“一種樁土互動(dòng)漿固散體材料樁復(fù)合地基施工工法”（ZL?200510038903）公開了一種采用鉆機(jī)成孔、泥漿護(hù)壁，并在樁孔內(nèi)注入水泥漿液和骨料，兩者固結(jié)形成樁體，漿液滲入樁周土體中，對(duì)樁周土體起到一定的加固作用，在樁頂鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基。該法雖然提高了碎石樁的整體剛度，但是泥漿對(duì)樁周土的滲入加固因土質(zhì)的差異而處理效果差異顯著（砂性土滲入明顯、黏性土滲入困難），從而導(dǎo)致質(zhì)量控制相對(duì)較難；同時(shí)泥漿護(hù)壁等施工工藝容易對(duì)環(huán)境造成污染。中國專利“電化學(xué)成樁法加固軟土模型試驗(yàn)裝置”（ZL?200710052637.5）公開了一種利用電滲法提高軟土強(qiáng)度的模型試驗(yàn)裝置；普通電滲法環(huán)保、低能耗，但是往往處理周期相對(duì)較長，且整體土體強(qiáng)度提高有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有柔性樁復(fù)合地基整體沉降過大；剛性樁復(fù)合地基樁-土應(yīng)力比過大，而無法發(fā)揮土體的承載作用；普通電滲法處理周期相對(duì)較長、且處理后強(qiáng)度提高有限等問題，提出一種化學(xué)溶液注入電滲法聯(lián)合碎石樁復(fù)合地基方法。本發(fā)明通過同時(shí)在土體內(nèi)增設(shè)豎向增強(qiáng)體和化學(xué)電滲土體，協(xié)調(diào)樁-土剛度比，經(jīng)濟(jì)有效地提高復(fù)合地基處理強(qiáng)度。本發(fā)明不僅具有碎石樁復(fù)合地基和普通電滲法的優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅提高滲透速率、縮短工期，提高處理后地基強(qiáng)度，降低工后沉降。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

在軟弱土地基中打入碎石樁，在碎石樁內(nèi)插入金屬電極并注入化學(xué)溶液，然后通以直流電，在直流電場作用下，帶正電荷的水及陽離子溶液向陰極流動(dòng)，帶負(fù)電荷的陰離子溶液向陽極流動(dòng)，形成電滲和化學(xué)反應(yīng)；軟弱土體中的水從碎石樁頂部排出，加速土體固結(jié)壓密、提高土體強(qiáng)度；化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的沉淀物對(duì)碎石樁體和土體都起到一定的膠結(jié)作用；最后，在樁頂鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基。

本發(fā)明的金屬電極為鋼筋，其直徑為10?mm左右、長度根據(jù)軟土處理深度來定，可以大于、等于或者小于碎石樁處理深度。為了方便連接電纜線和鋪設(shè)褥墊層，電極鋼筋一般露出地面0.2?m左右。

本發(fā)明采用的加速電滲速度的化學(xué)溶液為氯化鈣溶液（CaCl₂）和硅酸鈉溶液（Na₂SiO₃），分別加入陽、陰電極所在的碎石樁體內(nèi)后，使其現(xiàn)場溶液濃度分別達(dá)到10?%和20?%左右。在直流電場力作用下，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下公式所示。

（1）

（2）

本發(fā)明技術(shù)方案的施工方法，其主要技術(shù)步驟為：

(1)?????????????場地平整，測量放線，利用常規(guī)振沖施工法在設(shè)計(jì)位置打入碎石樁；

(2)?????????????依次在碎石樁體內(nèi)插入鋼筋作為金屬電極，并沿鋼筋往碎石樁內(nèi)交錯(cuò)注入氯化鈣溶液和硅酸鈉溶液；

(3)?????????????將樁機(jī)撤離場地，在碎石樁附近土體表面挖排水溝；

(4)?????????????在處理范圍周邊建立圍欄和警示牌，利用電纜線連接各個(gè)陽、陰電極，并分別與直流電電源連接；

(5)?????????????通以直流電進(jìn)行聯(lián)合化學(xué)溶液注入電滲法施工；

(6)?????????????當(dāng)陰極所在碎石樁頂部排出水量較之前明顯減小且趨于零時(shí)，反轉(zhuǎn)陰、陽電極，并繼續(xù)通電滲透；

(7)?????????????隨著通電時(shí)間的持續(xù)，陽極所在碎石樁頂部附近周邊土體將出現(xiàn)泛白、開裂等現(xiàn)象，陰極所在碎石樁頂部流出水量趨于零時(shí)，停止聯(lián)合溶液注入電滲法施工；或者也可以根據(jù)地基承載力處理要求來確定停止施工的時(shí)間；