本发明专利技术公开了一种淤泥地基真空预压-电渗联合加固装置及方法，它通过联合无砂垫层真空预压和电渗两种方式将超软淤泥地基下的孔隙水和空气。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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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
技术介绍
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lnT3m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。
技术实现思路
专利技术目的针对上述现有存在的问题和不足，本专利技术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专利技术目的，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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SOkPa以上； 步骤三、无砂垫层真空预压-电渗联合施工开启直流电源，使阳极钢筋和塑料排水板中的阴极铜丝的直流电压为0. 5V 2V/cm，与此同时继续保持抽真空，该过程保持I 2周，施工结束。作为优选，所述塑料排水板的露出端卷在透水软管上，并用无纺土工布和扎带固定。作为优选，所述塑料排水板的间距为I. 0 I. 6m，成正方形分布。作为优选，步骤一中所述无纺土工布的厚度不小于200g/m2。作为优选，步骤二所述无砂垫层真空预压施工时间为2 5个月。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1)充分发挥了无砂垫层真空预压技术和电渗技术的优点，土体未加固时，含水率较高，通过无砂真空预压技术排出大部分土体中的自由水，然后再进行电渗，排出单纯真空预压难以排出的部分自由水和弱结合水，从而可以更有效的提高土体加固效果。加固效果要大幅优于单纯的真空预压法或电渗法。2)电渗过程中会在阳极和阴极产生气泡从而增加界面电阻，影响电渗加固效果，真空预压作用下的土体收缩以及真空吸力可以迅速排出阳极和阴极逸出的气泡，并使土体与阳极、阴极更紧密接触，降低界面电阻，提高加固效果。3)电渗是在施工后期才介入，总的耗电量增加不多，而加固效果有大幅提高。在单纯的真空预压法基础上增加的工序不多，可充分利用已有的技术、工序，是性价比很高的软土处理方法。4)塑料排水板中的铜丝除了具备作为阴极的功能外，还可用于塑料排水板的测深，即确定塑料排水板的实际打设深度。5)电渗在密封膜下进行，避免了雨水等天气变化的影响。附图说明图I为本专利技术所述加固装置的结构示意 图2为本专利技术所述设在地表的透水软管与塑料排水板的连接结构示意 图3为本专利技术所述安装完毕后的透水软管与塑料排水板的连接结构示意 图4为本专利技术所述塑料排水板的剖视结构示意 图5为本专利技术实施例中埋设好以后深层滤管系统与地表滤管系统的结构 图6为本专利技术实施例中埋设好以后深层滤管系统与地表滤管系统后底层断面图。其中，透水软管I、塑料排水板2、射流真空泵3、直流电源4、金属丝5、钢筋6、无纺土工布7、扎带8、密封膜9。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图I 6所示，本专利技术提供了一种加固超软淤泥地基的无砂垫层真空预压-电渗联合方法及其装置。其通过以下步骤实现 步骤一、真空预压前的准备工作 I)铺设编织布在待加固区地表人工铺设一层编织布，编织布主要起到隔淤或隔泥的作用。2)插设塑料排水板用常规的塑料排水板插板机将带导线的塑料排水板按照设计间距插设到设计深度，并露出地表0.5m。塑料排水板的间距一般为I. (Tl. 6m，成正方形分布，插设深度根据加固区软土层厚度决定。3)布置滤管系统滤管系统由多根横向平行布置分布的带本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种淤泥地基的真空预压-电渗联合加固装置，其特征在于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。2.根据权利要求I所述淤泥地基的真空预压-电渗联合加固装置，其特征在于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。3.一种利用权利要求I所述淤泥地基的真空预压-电渗联合加固装置对淤泥地基进行加固的方法，其特征在于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...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭劼，熊雄，宋恩润，洪雷，何钜，苏波，张文彬，姬文广，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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