[發明專利]聯合化學溶液注入電滲法處理軟土地基及其施工方法

有效

• 申請號: 201110083840.5
• 申請日: 2011-04-02
• 公開（公告）號: CN102162239A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 孔綱強
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D3/11
• 分類號: E02D3/11
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種軟弱土地基處理技術領域，尤其涉及一種聯合化學溶液注入電滲法處理軟土地基及其施工方法。主要適應于濱海灘涂、洼地等吹填造地軟基處理等工程技術領域。

背景技術

隨著國民經濟及基礎設施建設的快速發展，圍海造地是目前緩解沿海城市土地資源緊缺的有效途徑之一。吹填造陸方法是航道疏浚與陸域形成一舉兩得的好方法，也是目前我國圍海造地陸域形成的主要方法。由于地域差別，吹填土性質各有不同，但是一般含水率較高，要達到工程建設所需的處理費用相對較高。針對吹填淤泥質土、砂性土等地基，目前常用的幾種加固技術方法有：深層攪拌樁、真空/堆載預壓法、塑料板/碎石樁排水聯合強夯法等。不同的加固方法有各自的特點和適用范圍，但都需要相對大型的機械設備或者耗費大量的建筑材料。電滲法是在地基中插入金屬電極并通以直流電，在直流電場作用下，土中水將從陽極流向陰極形成電滲；不讓水在陽極補充而從陰極的井點抽水，使地下水位降低，土中含水率減少，提高土體有效應力。該法無需水泥、砂石等建筑材料，施工中對環境無粉塵污染、無噪音，且無需笨重的施工機械；但是普通電滲法處理周期相對較長、且處理后強度提高有限。

在本發明之前，中國專利“電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置”（ZL?200710052637.5）公開了一種利用電滲法提高軟土強度的模型試驗裝置；續而在考慮上覆荷載模型試驗裝置改進、電極及布置形式改良上做了些工作（如中國專利申請號：200910272435.0，200910272536.8和200910272537.2）。該模型試驗裝置可以有效模擬電滲法成樁機理，但是小比尺室內模型試驗裝置設備及結果運用到實際工程應用尚有一段距離；普通電滲法可以有效地處理軟弱土地基，但是處理周期往往相對較長。中國專利“一種軟土地基的加固方法”（ZL?200810018498.9）公開了一種適用于以超細顆粒為主且固結系數極小的流泥、淤泥質土地基的軟基加固組合方法：首先利用低位真空自載聯合預壓對場地軟土一次加固；其次真空預壓電滲法對場地軟土二次加固；然后利用真空電滲降水對泥封層加固；最后振動碾壓整平場地。該法雖然綜合處理效果理想，但是多種處理技術、多次加固處理組合應用，工藝復雜且工期長。中國專利“混合吹填軟土地基的預加固處理方法及其裝置”（ZL?200910061919.0）公開了一種混合吹填軟土地基的預加固處理方法及其裝置，在混合吹填過程設置水平向排水通道，并結合采用真空預壓聯合電滲法施工，在吹填過程中和吹填初期即對超軟土固結進行干預和預處理。該法主要應用為預處理，處理后的地基承載力仍然相對較低，工程建設時，還需要進行二次處理。

發明內容

本發明的目的是針對現有深層攪拌樁等處理軟土地基時耗費建筑材料量大，處理成本高；普通電滲法處理周期相對較長、且處理后強度提高有限等問題，提出一種聯合化學溶液注入電滲法處理軟土地基的方法。本發明不僅具有普通電滲法的優點，而且可以大幅提高滲透速率、縮短工期，提高處理后土體強度。

本發明的技術方案是：

在軟弱土地基中插入金屬電極并分別在陽、陰電極中注入不同的化學溶液，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，帶負電荷的離子溶液向陽極流動，形成電滲和化學反應；同時從陰極頂部抽排水，降低土中含水率，加速地基土固結壓密，提高土體強度；化學反應所產生的沉淀物對土體顆粒起到一定的膠結作用。

本發明的金屬電極為多孔銅管（或者鋼管），其外徑在40-60?mm之間，壁厚在2-5?mm之間，銅管下部四面對稱均勻分布間距在40-60?mm之間、孔徑在5-10?mm之間的小孔，銅管上部采用絕緣涂料進行保護（避免暴雨等因素造成水位上升而使電極連通導致短路），并設置排水/排氣孔；銅管下端連接錐形鋼靴，銅管上端加蓋絕緣皮套。陽、陰電極采用相同的銅管方便施工和電極反轉；金屬電極的布置間距在2-6?m之間，且陽、陰電極相互交叉布置。電極的工作長度根據軟土的處理深度要求來確定，絕緣段長度根據現場上部土層厚度和地下水位的情況確定，為了方便排水和連接電纜線，電極一般露出地面0.4?m左右。

本發明采用直流電來形成土體電場，根據現場土性、含水率的不同確定工作電壓和電流，一般電壓在80-120?V之間，電流在60-200?A之間。