高压电脉冲增强真空预压软地基处理法
【专利摘要】高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，通过在真空预压软地基处理区域设置高压电脉冲作业井，安装高压脉冲电源，在高压电脉冲作业井中垂直向放置放电电极，将高压脉冲电源与放电电极的地面端用高压电缆相连接，在真空预压施工期间启动高压脉冲电源，使高压脉冲电源输出高压直流脉冲电流，高压直流脉冲电流通过高压电缆传输到放电电极，放电电极向放电电极四周的软地基处理区域的软土层释放高压直流脉冲电流，对软地基处理区域的软土层进行高压电脉冲处理。本发明能显著增强淤泥质土的真空预压软地基处理的施工效果，充分利用真空预压软地基处理工法的技术优势，实现降低施工能耗和施工成本、缩短施工工期的目的。
【专利说明】高压电脉冲增强真空预压软地基处理法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种软地基处理工法，尤其是一种高压电脉冲增强真空预压软地基处理法。
【背景技术】
[0002]真空预压工法是软地基处理工程施工的主要工法。现有的真空预压工法在对淤泥质土进行软地基处理时存在普遍的困难，主要原因是:
1)、淤泥质土的渗透率极低，在淤泥质土中传递真空度和进行排水固结非常困难；
2)、淤泥质土的固体颗粒物极为细小，且含有大量的呈絮状或胶状的有机物，淤泥质土中细小的固体颗粒和有机物在真空预压排水固结期间易堵塞土体中的毛细排水通道和塑料排水板的滤布；
3)、对淤泥质土进行真空预压软地基处理的区域大部分是在沿海滩涂地区或近海地区，淤泥中的盐碱含量高，在真空预压期间盐碱成份析出后会产生结晶体堵塞土体中的毛细排水通道和塑料排水板的滤布。
[0003]根据检测，对淤泥质土进行真空预压软地基处理时，塑料排水板的滤布在开始抽真空30天后会出现明显的堵塞现象，以塑料排水板为中心的半径20cm以外的淤泥质土区域的真空度传递和排水固结效果会明显下降。
[0004]为了加强对淤泥质土的真空预压软地基处理效果，满足工程设计要求，现有的真空预压软地基处理技术通常是增加塑料排水板的插板密度并延长真空预压软地基处理的施工工期，但仍然不能解决淤泥质土土层和塑料排水板滤布的堵塞现象，对淤泥质土的真空预压软地基处理的施工效果仍然不好。近年来，有人研究用电渗工法联合真空预压工法或用电渗工法联合真空预压工法、堆载工法施工，对淤泥质土的软地基处理能取得较好的效果，但这种同时采用两种以上的软地基处理工法联合施工的技术方案的施工能耗过大，施工成本过高，施工工期过长，难以软地基处理工程施工中实施。
[0005]本发明结合淤泥质土的特点和现有的对淤泥质土进行真空预压软地基处理技术存在的问题，并借鉴石油采油行业的高聚能电震爆排堵增油技术，从疏通、排堵的角度提出利用高压电脉冲来增强真空预压软地基处理效果的新的技术方案，能够显著地增强淤泥质土的真空预压软地基处理的施工效果，充分利用真空预压软地基处理工法的技术优势，实现降低施工能耗和施工成本、缩短施工工期的目的。
【发明内容】
[0006]本发明的具体技术方案如下。
[0007]1、高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征在于包括以下步骤:
1)、在真空预压软地基处理区域设置高压电脉冲作业井；
2)、在真空预压软地基处理区域安装高压脉冲电源，在高压电脉冲作业井中垂直向放置放电电极，将高压脉冲电源与放电电极的地面端用高压电缆相连接； 3)、在真空预压施工装置进行抽真空和排水固结的施工作业期间，启动高压脉冲电源，高压脉冲电源输出高压直流脉冲电流，高压直流脉冲电流通过高压电缆传输到放电电极，放电电极向放电电极四周的的软地基处理区域的软土层释放高压直流脉冲电流，对软地基处理区域的软土层进行高压电脉冲处理。
[0008]2、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:在真空预压软地基处理区域设置I个或若干个高压电脉冲作业井，任何一个高压电脉冲作业井到真空预压软地基处理区域的任何一条边线的垂直距离均超过10m。
[0009]3、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:设置高压电脉冲作业井时以向地下垂直向埋设塑料管或金属管的方式设置高压电脉冲作业井，所述的塑料管或金属管的朝下的一端的端部密封，塑料管或金属管的管壁上设有若干个透水孔，透水孔外设有滤布或滤网或滤膜。
[0010]4、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:所述的高压脉冲电源包括工频电源系统、整流系统、高压升压系统、高压充电开关系统、闻压储能电容系统、闻压脉冲放电开关系统。
[0011]5、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:所述的高压脉冲电源的输出的直流电的额定电压为10— 200千伏。
[0012]6、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:所述的放电电极为铜棒。
[0013]7、根据技术方案6所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:所述的铜棒的外部部分地包裹有绝缘体。
[0014]8、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:高压脉冲电源在同一时间通过高压电缆连接一个或若干个放电电极进行高压电脉冲处理，一个放电电极只放置在固定的一个高压电脉冲作业井内进行高压电脉冲处理或设定不同时间放置在不同的高压电脉冲作业井内进行高压电脉冲处理。
[0015]9、根据技术方案I所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，一个优选的技术方案是:在真空预压施工装置进行抽真空和排水固结的施工作业期间，对软地基处理区域的软土层间歇性地分为若干次进行高压电脉冲处理。
[0016]本发明的技术方案中，高压脉冲电源和高压储能电容均为现有的技术，在石油采油、化工、环境保护、食品行业均有应用。根据测试，高压电脉冲增强真空预压软地基处理法优选的高压脉冲电源的输出电压为10— 200千伏，脉冲频率为低频、中频、高频均可，优选输出电压、脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲输出个数可调的高压脉冲电源，高压储能电容优选的储能量为50— 600千焦耳。
[0017]本发明公开的技术方案将高压电脉冲处理作为真空预压软地基处理施工效果的有效增强措施，利用了高压电脉冲电流对真空预压软地基处理区域内的软土层中传递介质的电震爆、空化、电离和升温效应。在对淤泥质土的软地基处理区域进行真空预压施工装置的抽真空和排水固结的施工作业期间使用高压电脉冲对真空预压软地基处理区域内的软土层进行处理，能有效排除真空预压施工装置的抽真空和排水固结的施工作业时软土层内的毛细排水通道和塑料排水板滤布的堵塞现象，并在软土层中迅速建立新的毛细排水通道，加快水和空气的流速，显著提高真空预压施工效果、节省施工能耗和施工成本、缩短施工工期。
[0018]本发明的技术方案不仅适合对淤泥质土进行的真空预压软地基处理施工，对盐碱成份高或有机质含量大以及因其他因素存在真空预压施工过程中软土层和塑料排水板滤布堵塞现象的软地基处理区域的真空预压软地基处理施工也同样适用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是高压电脉冲增强真空预压软地基处理法的施工示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图通过实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0021]实施例
如图1所示，对一个场地边长为200mX 200m面积为40000m2的正方形的淤泥质土的真
空预压软地基处理区域I实施高压电脉冲增强真空预压软地基处理法的施工作业按以下实施步骤进行:
1)、在真空预压软地基处理区域I设置高压电脉冲作业井2；
2)、在真空预压软地基处理区域I安装高压脉冲电源3，在高压电脉冲作业井2中垂直向放置放电电极4，将高压脉冲电源3与放电电极4的地面端用高压电缆5相连接；
3)、在真空预压施工装置6进行抽真空和排水固结的施工作业期间，启动高压脉冲电源3，高压脉冲电源3输出高压直流脉冲电流，高压直流脉冲电流通过高压电缆5传输到放电电极4，放电电极4向放电电极四周的的软地基处理区域的软土层7释放高压直流脉冲电流，对软地基处理区域的软土层7进行高压电脉冲处理。
[0022]本实施例中，在真空预压软地基处理区域呈正方形共设置4个高压电脉冲作业井，每个高压电脉冲作业井到距离最近的真空预压软地基处理区域场地的边线的垂直距离均为50m。
[0023]本实施例中，以向地下垂直向埋设塑料管的方式设置高压电脉冲作业井，所述的塑料管的朝下的一端的端部密封，塑料管的管壁上设有若干个透水孔，透水孔外设有滤网。
[0024]本实施例中，在真空预压软地基处理区域中安装的高压脉冲电源包括工频电源系统、整流系统、高压升压系统、高压充电开关系统、高压储能电容系统、高压脉冲放电开关系统。
[0025]本实施例中，在真空预压软地基处理区域中安装的高压脉冲电源输出的直流电的额定电压为35千伏，高压储能电容器储能400千焦耳。
[0026]本实施例中，放电电极为长15m直径为1.2cm的黄铜棒。
[0027]本实施例中，黄铜棒的外部每隔5cm的长度包裹有45cm长度的高压绝缘胶布。
[0028]本实施例中，高压脉冲电源在通过高压电缆连接一个放电电极进行高压电脉冲处理，放电电极在一个高真空作业井内进行20次每次持续10分钟的高压电脉冲处理后放置在下一个高压电脉冲作业井内进行高压电脉冲处理。
[0029]本实施例中，在同一个高真空作业井内进行高压电脉冲处理时，每次完成持续10分钟的高压电脉冲处理后间隔30分钟再进行下一次的高压电脉冲处理。
[0030]本实施例中，当真空预压施工装置的实际排水量低于施工方案确定的标准排水量的80%时启动高压脉冲电源对真空预压软地基处理区域的软土层进行高压电脉冲处理，当真空预压施工装置的实际排水量达到或超过施工方案确定的标准排水量的80%时关闭高压脉冲电源对真空预压软地基处理区域的软土层暂停进行高压电脉冲处理。
【权利要求】
1.高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征在于包括以下步骤: 1)、在真空预压软地基处理区域设置高压电脉冲作业井； 2)、在真空预压软地基处理区域安装高压脉冲电源，在高压电脉冲作业井中垂直向放置放电电极，将高压脉冲电源与放电电极的地面端用高压电缆相连接； 3)、在真空预压施工装置进行抽真空和排水固结的施工作业期间，启动高压脉冲电源，高压脉冲电源输出高压直流脉冲电流，高压直流脉冲电流通过高压电缆传输到放电电极，放电电极向放电电极四周的的软地基处理区域的软土层释放高压直流脉冲电流，对软地基处理区域的软土层进行高压电脉冲处理。
2.根据权利要求1所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:在真空预压软地基处理区域设置I个或若干个高压电脉冲作业井，任何一个高压电脉冲作业井到真空预压软地基处理区域的任何一条边线的垂直距离均超过10m。
3.根据权利要求1所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:设置高压电脉冲作业井时以向地下垂直向埋设塑料管或金属管的方式设置高压电脉冲作业井，所述的塑料管或金属管的朝下的一端的端部密封，塑料管或金属管的管壁上设有若干个透水孔，透水孔外设有滤布或滤网或滤膜。
4.根据权利要求1所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:所述的高压脉冲电源包括工频电源系统、整流系统、高压升压系统、高压充电开关系统、高压储能电容系统、高压脉冲放电开关系统。
5.根据权利要求1或4所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:所述的高压脉冲电源的输出的直流电的额定电压为10— 200千伏。
6.根据权利要求1所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:所述的放电电极为铜棒。
7.根据权利要求6所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:所述的铜棒的外部部分地包裹有绝缘体。
8.根据权利要求1所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:高压脉冲电源在同一时间通过高压电缆连接一个或若干个放电电极进行高压电脉冲处理，一个放电电极只放置在固定的一个高压电脉冲作业井内进行高压电脉冲处理或设定不同时间放置在不同的高压电脉冲作业井内进行高压电脉冲处理。
9.根据权利要求1所述的高压电脉冲增强真空预压软地基处理法，其特征是:在真空预压施工装置进行抽真空和排水固结的施工作业期间，对软地基处理区域的软土层间歇性地分若干次进行高压电脉冲处理。
【文档编号】E02D3/11GK103711118SQ201310692142
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】邓立新 申请人:邓立新