一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统及其加固方法与流程

1.本发明涉及一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统及其加固方法。适用于对 场地不能满足设计所需承载力，特别是淤泥质软土地基的加固处理，通过本方法可快 速提高地基承载力，有效消除工后沉降等。属地基处理技术领域。


背景技术：

2.自1809年俄罗斯学者reuss在实验室首次发现通过在试管两端插入直流电正、负 极，会使试管内的自由水由正极向负极流动这一现象，reuss将此称为“电渗”法，此 后各国学者在此领域展开了大量的研究。1939年cassagrandeu首次将此方法成功应用 于德国某铁路挖方边坡工程中。随后电渗降水法一直被尝试应用于降水工程及其他领 域。
3.在我国各地基建蓬勃展开，对下卧层淤泥地质，因其强度低、含水量高，渗透系 数小等物理力学性质。进行了电渗降水适用性及大面积施工进行了研究和探索，其中 以“双控动力固结法”“大面积软地基处理分层分遍电渗降水联合真空降水方法”以 及第11届全国地基处理学术讨论会，均产生了电渗降水在软土地基加固处理的指导意 义。
4.但是，电渗降水由于其专业性较强，成本较高，其实施的难度较大。小规模意义 上的成功率高，大面积施工则失败率较大。因此在实质意义上的电渗降水应用于大面 积施工仍存在不可控。
5.究其原因主要是以下两个方面：
6.1、由于电渗降水采用的负极井点是利用在钢管中设置滤水孔，外包尼龙滤网作为 吸水井点，而电渗降水主要是应用于淤泥质土质，由于淤泥质土颗粒细密，当电渗降 水工作后不到6小时，吸水井点就因淤泥的涂抹作用产生抽不出水。在实践中拨出井 点，可见井管内满管是水，但水就是出不来的现象，外包的尼龙滤网均被淤泥堵塞， 行业内称之为“死管”，影响了电渗降水的质量。
7.2、根据电渗的原理，电渗期间，土体内含水量是由正极流向负极，当正极端地下 水位及土体含水率明显低于负极端时，正极端周边土体产生裂隙，造成了负极井点抽 真空的漏气，无法抽取经电渗时土体内结合水转换成自由水，从而使电渗降水失败。 该问题的主要原因是淤泥质土的物理力学所造成。根据实践，当淤泥质土在电渗的作 用下将土体内的含水量快速下降，一般在24h～48h内，正极端土体周边产生裂隙，直 观可以看到负极水位高于地平面，此时负极进行抽真空降水，负极水位将进一步降低， 但土体含水率仍高于原状，其原因是正极土体的结合水在不断转换为自由水，并在真 空吸力和电渗作用下，源源不断的供给负极管。当正极周边土体含水率降低到一定值 时，土体即产生裂隙，随着裂隙的增大，负极抽真空漏气，此时负极周边土体含水量 仍高，甚至高于原土，其主要原因就在于负极因真空漏气而抽不出水。
8.从以上两个方面来看，在淤泥土层中进行电渗降水，一是会产生井点涂抹而无法 抽水，二是因地面裂隙造成真空漏气而抽不出水。这二点是造成电渗降水失败的根本 原因。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种大面积软土地基电渗分离井点降水系 统及其加固方法，解决电渗降水无法实施的困境。
10.本发明的目的是这样实现的：
11.一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统，其特征在于包括电渗网格以及井点 网格，电渗网格用于电渗，井点网格用于降水，所述电渗网格包括阵列布置的电渗极 棒，电渗极棒通过导线连接到电渗仪正负极端，电渗极棒的正负极接通为正负极阵列 对称布置，所述井点网格包括阵列布置的井点，所述电渗网格以及井点网格错位布置。
12.作为一种优选，电渗极棒采用钢筋或钢管。
13.作为一种优选，所述井点网格为轻型、深层井点网格或者是轻型与深层井点网格 的组合。作为扩展，井点网格的井点类型还可以是喷射井点、电渗井点、管井井点、 深井井点等。
14.作为一种优选，所述井点采用pvc管、砂滤管或尼龙管制作。
15.一种大面积软土地基电渗分离井点降水加固方法，采用一种大面积软土地基电渗 分离井点降水系统进行作业，在需加固的软弱地基区域，根据土质条件及设计要求， 先进行降水再进行动力加固；降水形式有以下几种：
16.c、电渗辅以轻型井点降水；
17.d、电渗辅以深层管井降水；
18.e、电渗辅以轻型井点结合深层管井降水。
19.作为一种优选，所述大面积软土地基电渗分离井点降水系统的电渗网格以及井点 网格布置次序为：先布置电渗网格再布置井点网格或者先布置井点网格再布置电渗网 格或者同时布置。
20.在电渗降水期间，布置一定数量的井点，其作用是利用电渗期间可对土体形成裂 隙，即土体渗透系数加大的有利条件，利用电渗可将土体内结合水转换形成自由水的 特点，通过深层管井排出土体。由此电渗负极其作用就仅是电极用途，经电渗后产生 的高于自然地坪的地下水，在电渗作用和“水往低处”流入深层井点内。既解决了电 渗负极因涂抹而产生的抽不出水，又可解决因电渗造成的土体裂隙而无法抽真空降水， 同时又利用了电渗降水土体产生裂隙增加了土体的渗透系数，从而为深井降水在淤泥 降水创造了条件，解决了现行井点降水不适用于渗透系数较小土质的限制。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1、解决了淤泥质土电渗效果不明显的问题：
23.电渗经实践证明对淤泥质土能有效的增大土体渗透系数，将土体结合水转换为自 由水。但由于淤泥质土的物理力学指标使负极无法满足对土体降低含水量的要求，大 量的自由水仍积聚在负极管周边土体内，因此电渗降水后的需加固土体其含水量并没 有降低，适得其反的是负极土体含水量高于原来的土体，使其在工程适用性上大打折 扣。
24.通过在电渗过程中电渗不降水，降水另行增设井点降水，使电渗为纯电渗工况， 此时在电渗的作用下土体产生裂隙渗透系数加大，土体内结合水在电渗的作用下转换 成自由水流入井点并被潜水泵或真空泵排出土体，地下水位急剧下降，电渗区域的土 体含水率下降，土体电阻明显增大，随着土体内结合水经电渗后转换成自由水不断地 被井点降水
大量排出土体，土体孔隙比增大，在此条件下进行动力加固则可使需加固 土体孔隙比减小，土体达到密实效果，从而使土体物理力学指标得到根本性的改善。
25.2、解决了电渗降水成本高，时间长、质量差的问题：
26.现有的电渗降水技术是应用于淤泥质土或渗透系数≦10
‑4的土层中采用负极真空 抽水的方法，其电渗降水结束是根据电阻增大、电流降低这一技术指标来控制的，由 于负极管处于饱和水状态下，其电阻值根本达不到增大这一要求，为达到电阻值和电 流值的控制要求，因此电渗工作时间长，抽真空时间长，为了解决这一困扰，施工时 采取正负极互换电渗降水，以期解决负极土地体饱和的问题，造成了劳动强度大电渗 工作时间性更长，效果仍然不理想。其实此时负极端周边土体含水率仍处于较高状态， 其真实原因是经电渗后产生的大量自由水仍包含在负极端周边土体中，白白浪费了时 间和电力。
27.根据低渗透系数的淤泥质土电渗降水实践，利用电渗对低渗透系数能增大其渗透 系数的特点，解决负极井点因“死管”或土体裂隙真空无法形成降水，因此，电渗降 水的根本问题就在于负极管的抽水上。
28.采用电渗分离井点降水这一技术，有效的解决了因负极井管“死管”和正极端裂 隙无法真空降水的问题。用电渗这一技术对需加固区域土体进行电渗，使渗透系数低 的淤泥质土在电渗作用下增大渗透系数，同时在电渗作用下将渗透系数低的土体内的 结合水转换成自由水，被排入深层管井内，由管井内的潜水泵排出土体。由于土体内 大量的自由水被降水网格排出土体，地下水位下降，土体含水率下降，土体比电阻增 大，缩短了电渗时间，从面使电渗成本降低。
29.由于本技术的电渗降水将电渗和降水分离，因此需加固区域的电渗其作用仅电渗， 排水则由井点负责。经电渗后，土体内的结合水在电渗作用下转换成自由水，由井点 降水网格排出，区域内的含水量得到降低，形成结合水
‑
电渗
‑
自由水
‑
排出土体
‑
电渗
‑
自 由水
‑
排出土体这一过程。使负极管周边土体的自由水不断得到释放，从而满足电渗降 水的控制要求，即土体电阻接近无限大，随着土体电阻增大，电渗电流减小。
30.3、首创电渗结合深井各司其职，解决了电渗降水的弊病。
31.原有电渗降水技术，利用了电渗“水往负极流”这一原理，负极必须采用钢管， 但是由于受施工条件、抽真空有效真空深度的限制，因此难以处理10m以下的深层淤 泥。本工艺将常用的电渗降水技术分离为电渗与井点降水相结合，改变了电渗降水的 思路，即“电渗不降水”电渗过程中的排水则由轻型井点和深层管井降排。利各自工 艺的特长，解决了业内人士对“电渗降水”既爱又怕的忧虑。
32.由于确定了电渗仅是电渗这一思路，因此在大面积施工中，正、负极入土不必采 用井点，仅需插入所需长度的钢管或钢棒即可，在钢管或钢棒上连接正负极导线并与 电渗仪连接即可。撇弃了电渗降水需制作负极井点，需连接真空抽水管路及真空泵等 一系列复杂工艺，不仅降低了成本，而且快速有效。
33.而本发明则是采用“电渗不降水，降水自成回路的方法”，利用轻型井点真空降 水、深层管井降水的各自优点，不仅电渗极棒可插入土体20m以内，更利用深层管井 降水深度可达20m的成功案例，既解决了电渗导体的限制，又避开了真空降深的设备 限制。从而使20m以内的淤泥质土体得以改善处理。由于利用电渗增加了土体的渗透 系数，使传统的轻型井点降水和管井降水对渗透系数小的淤泥质土降水有了用武之地， 从而扩大了轻型井
点降水和深层管井降水的适用范围，再加上深井降水其降幅较大， 有效降深可达20m以下，因此完全满足需加固区域经电渗后土体结合水转换为自由水 的排水。而且深层管井降水成本低，降水效果明显。
34.综上所述，本发明一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统及其加固方法，采 用电渗，辅以井点降水施工工艺。利用电渗对渗透系数低，含水率高的淤泥质土能有 效的将土体中自由水转换为自由水，增加土体的渗透系数这一特点，利用管井降水其 降水范围大，降水深度可控的特点，改变了电渗降水的工艺，从根本上解决了电渗降 水负极抽不出水，电渗降水成本高，效果不理想的等工程质量问题。本发明施工步骤 简单，施工周期短，成本低，可使需加固范围内的地基土承载力特征值成倍提高，从 而改变软土的物理力学指标，可适用于渗透系数低的淤泥质软土进行加固处理，其加 固层厚可达20m范围。
附图说明
35.图1为一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统的俯视图。
36.图2为一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统的立面剖视图。
37.图3为实施例1的工艺流程图。
38.图4为实施例1的施工布置图。
39.图5为实施例2的电渗降水施工工艺流程方框图。
40.图6为实施例2的电渗分离井点降水工艺流程方框图。
41.其中：
42.电渗仪1、电渗正极连接导线2、电渗负极连接导线3、电渗正极井点4、电渗负 极井点5、排水沟6、深层管井7、水流流径8、排水管路9、排水口10、淤泥土11、 潜水泵12。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.参见图1，本发明涉及的一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统，包括电渗 网格以及井点网格，一种大面积软土地基电渗分离井点降水系统的加固方法，采用一 种大面积软土地基电渗分离井点降水系统进行降水，首先构建一种大面积软土地基电 渗分离井点降水系统，包括分别构建电渗网格以及井点网格，然后进行降水作业，最 后进行动力加固。
45.步骤一、电渗
46.1.1、定位电渗极棒间距；
47.根据待加固区域的土质进行电渗极棒间距的定位；
48.由于本电渗工艺在电渗过程中无需进行抽真空降水，因此，电渗极棒可采用钢筋 或钢管，根据设计的间距、加固深度将电渗极棒插入土体即可，在实际施工前可先插 入正负极棒各一根，用万用表测得两极间电阻值(比电阻)，由于各地土质条件不同， 特别是吹填淤泥的成份复杂，其比电阻各不相同，而且因土质不同，其电渗电流的效 果必须在通过
试验中才能得到准确的参数。因此在实施电渗时，应根据电渗仪的输出 直流电压、电流，通过欧姆定律计算出适宜的电渗电流，配合电渗极棒的间距(即土 体比电阻)达到最佳的电渗电流和电渗效果。
49.电渗井点间距根据欧姆定律公式i＝u/r确定，其中i单位为a，u单位为v，r 单位为ω。根据设计要求或需加固深度确定，其深度可达20m以内。随着深度的增加， 其井点间距应符合欧姆定律公式。
50.1.2、插入电渗极棒，形成电渗网格；
51.电渗极棒插入土体可根据现场地质条件，及设计所需加固深度，采用人工插入或 插管机械插入土体。
52.1.3、形成电渗回路；
53.电渗极棒插入土体完成后，采用并联方式连接正、负极棒，并各自形成回路连接 到电渗仪的正、负极输出端，电渗仪优选为江苏圣大基础工程有限公司的zdf
‑
智能电 渗降水仪。电渗极棒的正负极接通为正负极阵列对称布置，即一排电渗极棒连接正极， 一排电渗极棒连接负极，按此规律进行循环。
54.1.1.4、电渗试运行；
55.电渗仪连接完成后，即可开启电渗仪进行试运行，根据电渗仪电压、电流仪表的 显示将电压调整至安全的直流电压，电流调至最大额定电流，(各电渗仪的最大电流 不同，其电渗电流也不同)。
56.随着电渗工作时间的延长，其土体电阻将产生变化，特别是管井降水正常运行后， 土体含水率不断降低，其比电阻增大，电渗电流将下降。随着电流的不断下降，土体 含水率降低。
57.步骤二、降水；
58.在布置电渗极棒的同时设置降水网格，其作用是利用电渗对土体进行降解，使土 体结合水在电渗作用下转换成自由水的条件下，通过设置的降水井点将自由水排出需 处理区域。在实际施工时，可采用轻型井点降水或深层管井降水，也可以浅层轻型井 点降水结合深层管井降水的方法，形成深浅层排水，可达到异曲同工的效果，而且可 进一步节约电渗的施工成本。
59.1、轻型井点降水：主要用于浅层处理，轻型井点降水采用现行的轻型井点结合真 空泵降水，根据电渗极棒的布点网格设置其井点间距，由于轻型井点的降深有限，一 般降水深度仅在2.0m，因此，其井点插入土体深度为6m，在电渗期间，形成浅层降水 网格。
60.1.1、轻型井点采用要求绝缘性高的管材，如管径32～50mm的pvc管或尼龙管， 管长4～6m，管底端设置滤水孔，形成滤水器，滤水器长为2～4m，滤水器用100目 滤龙滤网包裹2层，再在其外用无纺布包裹并用铁丝扎牢。
61.1.2、轻型井点的布置网格为4
×
4m，或根据电渗极棒的布置网格设置。井点入土 深为6m。
62.1.3、轻型井点的入土可采用专用插管设备或原始的“水冲法”成孔，在土体强度 特别低的处理区域，可用人工插入的方法。不管用那种方式插入土体，必须保证轻型 井点外包的滤网完整无损，以免影响降水质量。
63.1.4、轻型井点插入土体后，采用管径为50mm的pvc管连接支管，各井点连接 支管
完成后，各支管连接60mm的pvc主管。主管与真空泵连接。
64.1.5、轻型井点真空降水：检查各主管、支管与各井点连接密封，开泵试运行。
65.2、深层管井降水：
66.2.1、主要用于深层降水，在需处理8m以下深层时可采用增设深层管井。深层管 井采用砂滤管或者高强度pvc波纹滤管。采用pvc高强度波纹滤管，则需在滤管上制 作滤水器，即在所需长度的波纹滤管管壁打孔，孔径为10mm，孔间距为200mm，形 成滤水器，滤水器长度为所需长度。滤水器外包裹100目的尼龙滤网2～3层，并在滤 网外再包裹无纺布，并用铁丝扎牢。
67.2.2、深层管井的布置网格为10
×
10m，或根据电渗极棒的布置网格设置。井点入 土深根据电渗极棒插入深度，一般可达20m。
68.2.3、施打管井
69.深层管井的入土可采用专用打井设备，必须保证深层管井外包的滤网完整无损， 以免影响降水质量。
70.2.3.1、定位：根据设计的井位及现场实际情况，准确定出各井位置，并做好标记。
71.2.3.2、成孔：潜水钻机依据所定井位就位成孔，一般粘土可采用原土造浆，必须 经常向井内补充清水，始终保持井内充满泥浆，防止井壁塌方。
72.2.3.3、清孔：钻孔完毕，应立即向井内放置潜水泵清孔，潜水泵应放置在井的底 部，抽出井内泥浆，以防井内淤泥积沉井底，影响井深。清孔过程中，随着井内水位 下降，不断向井内注入等量清水，确保井内满水，直至抽出比重为1：l的泥浆为止， 停止抽水，测量井深，井深不足，必须复钻，重新清孔，直至达到设计井深为止。
73.2.3.4、下滤管：清孔完毕，井深达到设计要求后，立即开始下滤管。安放滤管时， 用交叉成十字形8#铁丝，托在第一节滤管底部，缓缓下放铁丝，滤管随着铁丝在重力 作用下缓缓下沉，同时，两人手扶滤管，注意防止滤管碰撞井壁。待第一节滤管上口 与井口平齐时，安放第二节滤管于第一节滤管之上，用12#铁丝将滤管捆牢。下滤管过 程中，必须保证滤管外包两层滤网，滤管绑扎牢固，不得错位,管口高出自然地坪 50cm。
74.2.3.5、回填滤料：滤料采用级配砂石，回填滤料时，首先向井内滤管中回填lm厚 的滤料，以防淤泥反冒。然后再回填滤管四周，滤料填至地坪标高处。在降水过程中， 发现滤料下沉，应及时补充新的滤料。
75.2.4、安放潜水泵：用两根8#铁丝固定潜水泵4位置，测井壁将潜水泵缓缓放入井 底，滤料上高0.5m，井口横一钢管，通过8#铁丝将潜水泵固定于钢管上。或在井口安 装自吸泵，通过泵出水口连接尼龙管形成排水管路后，将电渗后土体自由水通过自吸 泵排出土体。
76.2.5、降水：潜水泵设置完毕，立即开始降水，要求昼夜专人值班，见水就抽，始 终保持井内处于低水位状态。这样，水才能源源不断地向井管中渗流，降水过程中， 要定时测量观察井水位降深，填写降水记录和绘制水位降深曲线。以便准确掌握降水 范围内，地下水位降低情况。
77.步骤三、动力加固；
78.经电渗结合降水后，场地在电渗的作用下，土体含水率急剧下降，土体孔隙比增 大，如不进行动力加固，极易产生“可逆”现象，即自由水填充土地体孔隙，因此需 采用动力
加固的方法，通过动力加固工艺，使经电渗后的土体不可逆，即土体孔隙比 减小，强度提高，土的物理力学指标在根本上得到改变。动力加固方法可采用强夯、 振动压实等进行加固密实，以达到所需的承载力、密实度和加固深度等技术指标。
79.实施例1、
80.1、工程地质
[0081]1‑
1层：杂填土，褐灰色～灰杂色。其成份较杂，上部20～40cm为沥青路面，往 下有厚度在30cm左右的碎石夹砂砾垫层，局部块石。中部多为含碎石粘性土，还有建 筑垃圾和生活垃圾，性质和分布差异较大，土质均匀性微差，沿线均有分布。
[0082]1‑
2层：素填土，灰色，松散，成份以粉土和粉质粘土为主，夹砂砾和碎石，局部 有少量砖瓦碎屑，植物根系，土质不均匀，性质较差，沿线大部分地区分布。
[0083]1‑
3层：暗塘土，深灰色，松散，主要成份为软粘性土，混较多有机质和少量砖屑， 砂砾及植物根系，土质不均匀，性质差，局部分布。
[0084]2‑
1层：粉质粘土，褐灰～黄灰色，软塑～可塑，厚层状构造，含少量铁锰质氧化 斑，局部含有机质斑，土面光滑，无摇振反应，韧性中等，粘塑性一般，土质不均匀， 该层性质一般，中偏高压缩性。
[0085]2‑
2层：粘质粉土，灰色，稍密～中密，层理不明显，含较多粘性团块和条带，局 部含有机质及腐植物，
[0086]
土质不均匀，该层性质一般，中压缩性。
[0087]
3层：淤泥质粘土：灰色，流塑，饱和，含少量有机盾击和腐植物，土质较均匀， 易污手，土体较稀软，无摇振反应，土面光滑，韧性高，干强度高，该层性质差，高 压缩性。
[0088]4‑
1层：淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，饱和，薄层状构造为主，单层厚2～5m， 层间夹粉土薄层，分布不均匀，该层上部和下部，粉砂含量较少，中部粉土，粉砂含 量较高，并夹有少量贝壳碎屑和腐殖物，无摇振反应，土面较光滑，韧性中等，该层 性质差，高压缩性。
[0089]4‑
2层淤泥质粘土，灰色，流塑，饱和，鳞片状～厚层状构造，含较多贝壳碎片和 腐植物，局部夹少量粉条带和团块，土质较均匀，无摇振反应，土面光滑，韧性高， 干强度高。该层性质差，高压缩性。
[0090]
5夹层：含粘性土粉砂，灰，绿灰色，中密，厚层状构造，含注量粘性土带条和团 块，偶夹有砾石，砂质不纯。该层性质较好，中压缩性，局部分布。
[0091]5‑
1：粉质粘土：绿黄色～褐黄色，可塑，厚层状构造，含少量粉土薄层，条带和 铁锰质氧化斑，粘性一般，无摇振反应，土面较粗糙，干强度高，韧性高。该层较好， 中压缩性，局部分布。
[0092]
以下工程地质土层说明省略。
[0093]
2、试验目的
[0094]
根据设计文件揭示的工程地质和水文地质情况：本次试验主要解决地表以下5～ 7m流塑状淤泥质粘土(即地勘报告中的3层、4
‑
1层、4
‑
2层土，层厚约5.0m，该层厚 淤泥质粘土含水率高(约43.8％～46.9％)通过采取电渗分离井点降水的方法，降低土 体含水率，满足开挖装运，达到外运过程中无泥浆滴漏，保证文明施工和城市环境卫 生。
[0095]
为探索电渗联合管井降水对深层流塑状淤泥质粘土的施工工艺，全面分析评价电 渗联合管井降水加固效果及其主要影响，为软基上的筑路施工提供科学的依据和建议， 开
量过低，土壤中电阻增加，产生电解作用，由于电极周围产生气体、电渗期间浪费电 力资源。因此，为达到最佳的土壤含水量及电渗效果，采取间隙通电的方法，一般为 通电电渗在20小时左右，然后停止电渗，约2～4小时后再进行电渗，如此循环进行 间隙通电电渗，在实际施工中也根据地质条件及电渗仪的电流电压下降情况确定间隙 通电时间。
[0120]
电渗降水在满足指标要求时，则可试开挖，检查土体能否达到装运要求，如未达 到要求，则可继续进行电渗降水。
[0121]
表1、试验区进度表
[0122][0123]
表2、电渗降水监测 经预降水，在出水量明显减小的条件下，于3月20日进行电渗降水，电渗降水记录如下：
[0124]
[0125]
[0126][0127]
表3、施工进度汇总表：
[0128][0129]
5、结论
[0130]
我单位于2014年2月13日组织设备人员进场，进场后在监理、总包的全力支持， 技术人员进行轴线点交接和高程测量，本试验自2月13日进场，至2月28日因场地 经电渗降水后产生裂隙，无法完成抽水的条件下，经试挖取土试验，在满足技术要求 的条件下报请监理与业主同意后，电渗降水试验结束。在施工过程中进行的沉降监测 取中点桥柱为取值点线，并测得该线到地面的值为初值(1.22m)，至3月28日电渗 降水结束，测得该线到地面的值(1.29m)，最终沉降约为7cm。本次试验区施工共计15 天。
[0131]
在试验区施工过程中，为了进一步掌握试验过程中地基土的变形及地基沉降、地 下水位变化情况，工程技术部在施工过程中，分别进行了电渗电流、电渗电压及沉降 监测，取得试验区施工过程土质变化参数。
[0132]
在实施电渗降水试验过程中，改造提升工程项目部以及业主、监理部派出专业工 程师全程监控并提供技术、设备支持，为本试验区的成功奠定了基础，并于3月5日 进行挖运，开挖深达5m，土体呈软塑固态状，土体装车外运时沿路无抛洒滴漏，确保 了文明整洁，进一步验证了电渗分离井点降水对深厚淤泥土的处理是成功的。
[0133]
实施例2、
[0134]
1、地质条件：
[0135]
1.1、浅部土层：
[0136]
①
0层素填土：灰黄
‑
灰色，土质均匀性差，岩性为粉质粘土夹砂，局部中砂，回 填约3年，松散；该层主要分布在场地西南部边缘。层底标高2.82～
‑
1.30m，厚度 1.50～6.50m。
[0137]
①
1层吹填土：灰色，均匀性差，岩性为粉质粘土，含有机质及贝壳碎片，局部夹 砂，吹填时间约3年，流塑；该层除西南部部分地段缺失外，其它地段一般均有分布； 层底标高3.72～
‑
4.31m，厚度0.90～9.50m。
[0138]
①
2层素填土(砂)：灰黄色，岩性以中砂为主，含大量贝壳碎片，松散；该层主 要分布在场地西南部，东部及东南部缺失。层底标高2.52～
‑
3.11m，厚度0.30～5.80m。
验区施工参数如下：
[0187][0188]
5、试验重点、难点分析及对策
[0189]
5.1本工程特点：
[0190]
①
层流塑状淤泥，均匀性差，层厚达5m，无法满足改进型挤密砂桩设备进入。
[0191]
②
层土为淤泥，层厚较深，天然含水量高，具有流变性、低透水性、低强度和不 均匀性的特点。该层土在自然排水固结和在剪切应力作用下会发生缓慢而长久的沉降 变形，对地基沉降、不均匀沉降及地基稳定性均有不利影响。
[0192]
5.2施工对策：
[0193]
①
先制作硬壳层，其方法为按10m间距开挖大明沟，明沟深2m，沟宽1.5m.明 沟挖出的土堆放在沟间晾晒。沟内明排水，待表层土体固结后用推土机将晾晒的土推 平压实；然后进入电渗分离井管降水试验。
[0194]
②
在电渗分离井点降水施工过程中，利用管井降水先将场地内自由水降低，在地 下水位下降的同时，进入插管机械，插设电渗井点和电渗极棒。
[0195]
③
在浅层硬壳层无条件形成时，则在原土铺设筋笆1～2层，其上铺垫0.3m～0.5m 沙包土，以保证砂桩设备安全施工
[0196]
电渗降水、电渗分离井点降水施工工艺
[0197]
6.1、电渗降水施工工艺流程：第一遍电渗井点降水
→
第一遍点夯
→
第二遍电渗井 点降水
→
第二遍点夯
→
第三遍电渗井点降水
→
满夯或碾压；
[0198]
6.2、电渗分离井点降水工艺流程：施工准备
→
制作硬壳层
→
电渗管井降水
→
中期 检测
→
强夯
→
交付第三方检测。
[0199]
6.3、电渗降水施工工艺流程方框图(参见图5)
[0200]
6.4、电渗分离井点降水工艺流程方框图(参见图6)
[0201]
7、施工准备包含以下项目
[0202]
试验区试验前场地高程测量，排水沟设置
[0203]
监测仪器布设：孔隙水压力计，沉降等(详见监测大纲)
[0204]
设备组装就位
[0205]
硬壳层制作
[0206]
布置降水网格
[0207]
a试验区(电渗降水)：电渗降水井点设置2m
×
2m，正、负极导线连接后接至电 渗仪，电渗仪采用zdf
‑
智能电渗降水仪；负极除通过导线连接电渗仪处，另连接抽真 管，多个井点组成一个回路连接总管，总管连接真空泵，进行真空降水，电渗井点降 水管采用直径32mm钢管制作成真空轻型井点。
[0208]
b试验区(电渗分离井管降水)：
[0209]
(1)电渗极棒采用钢筋或钢管，本例采用直径32mm钢管，管长16m，电渗极棒 间距为2m
×
2m，正、负极导线连接后接至电渗仪，电渗仪采用zdf
‑
智能电渗降水仪；
[0210]
(2)管井降水布置网格9m
×
9m，管井采用直径250mm～300mm的pvc高强度 波纹滤管，管井入土至
③
层土，管井内置1.1～1.5kw潜水泵。在地下水位下降至6～ 8m时即可进入强夯施工。在强夯施工过程中，保持管井降水。
[0211]
a区：电渗降水施工工艺方框图
[0212]
8、施工参数：
[0213]
8.1电渗降水施工参数如下：
[0214][0215][0216]
8.2电渗分离井点降水施工参数：
[0217][0218]
降水施工：
[0219]
a区、电渗降水：该场地因人员设备无法进入，在原土上铺土工布2层，然后在土 工布上铺垫1.0m厚砂土垫层，并人工插入负极井点并通过降水管路连接真空泵，先进 行真空降水，在地下水位下降后进入场地。
[0220]
正负极井管：因施工条件及井点材料限制，设计所需加固深度为15m，在实际插 入井管时仅插入8m井点；同时，由于真空泵真空吸水能力限制，10m以下真空度衰减， 无法满足15m的抽真空要求，在试验过程中根据施工、材料、设备的实际情况，a区 电渗降水强夯试验调整为处理深度10m，其主要目的是电渗降水与电渗管井降水进行 其他参数比较。
[0221]
2)深层管长度8.0m，浅管长为3～4.0m；采用φ32mm的钢管，井管深度应根据 现场试验区提供资料适时调整；滤管设在井管下端，其长度为1.0～1.5m，在管壁上钻φ 12～φ15mm的小孔呈梅花形分布，在管外包1～3层滤网，滤网采用80～100目的尼 龙网；井管下端封闭，井管上端通过连接管与总管相连。
[0222]
3)连接管与集水总管
将钢管插入土体。
[0257]
电渗极棒插入土体完成后，采用并联方式连接正、负极棒，并各自形成回路连接 到电渗仪的正、负极输出端。
[0258]
电渗仪连接完成后，即可开启电渗仪进行试运行，zdf
‑
电渗降水仪的额定输出直 流电压为50v、额定输出直流电流可调最大为200a。
[0259]
7)强夯施工：
[0260]
第一遍：在a、b区地下水位下降到3.0m以下，土体含水量达到要求后，则拨除 夯点井管或夯点电极棒,进行第一遍强夯。夯锤质量14.7t，夯锤直径2.3m，第一遍强 夯击密土体，在第一遍降水后的暂定控制指标为夯坑点距：10.0
×
5.0m等腰三角形布 置，夯能采用1500～1800kn
·
m。击数2击，现场控制标准为：
[0261]
(a)以现场第一击，坑边0.5m隆起量小于20cm确定最大夯能。
[0262]
(b)以夯坑深0.8m，后一击沉降量小于前一击沉降量，最后二击贯入量<10cm
[0263]
第一遍夯后推平,连接未拔的井点管，a区进行第二遍电渗降水；b区电渗分离井 点降水区进行管井降水，根据试验区孔隙水压力检测仪确定其恢复时间，土体经第一 遍强夯扰动后的孔隙水压力根据不同的土体其恢复时间也不同，根据相似地质的处理 经验，一般为5～7天。
[0264]
8)第二遍强夯
[0265]
在孔隙水压力消散90％后，a区拨除夯点井点管，第二遍强夯；b区直接进行第二 遍强夯。第二遍强夯控制指标为：采用2000～2500kn
·
m，夯点间距10.0m
×
5.0m。 第二遍夯点与第一遍呈等腰三角形布置，击数暂定：4击，现场控制标准为：
[0266]
(a)现场第一击，坑边0.5m隆起量要求小于0.2m。
[0267]
(b)以夯坑深0.8m米，后一击沉降量小于前一击沉降量，最后二击贯入量小于 0.1m调整点击数。
[0268]
(c)第二遍强夯的间隔时间，根据现场现场试验区提供的孔隙水压力计检测调整。 一般在孔隙压力消散90％以上才能进行下一遍强夯施工。
[0269]
9)满夯，在孔隙水压力消散90％后，a区拨除夯点井点管进行满夯；b区直接进行 满夯。满夯一遍采用1500kn
·
m，夯点搭接1/4，每点1～2击。
[0270]
10、效果检测：
[0271]
1、主要物理力学指标比较：
[0272][0273]
2、施工监测数据
[0274]
[0275]
1、静荷载试验
[0276]
处理后地基浅层平板载荷试验结果
[0277][0278]
注：jz1、jz2、jz3为电渗降水区，jz4、jz5、jz6为电渗分离井点降水区
[0279]
2、静力触探试验
[0280]
静力触探试验结果表(一)
[0281][0282]
注：jt1
‑
1～jt6
‑
1为处理前，其中jt1
‑
1～jt3
‑
1为电渗降水区；jt4
‑
1～jt6
‑
1为电渗分 离井点降水区。jt1
‑
2～jt6
‑
2为处理后，其中jt1
‑
2～jt3
‑
2为电渗降水区；jt4
‑
2～jt6
‑
2为 电渗分离井点降水区。
[0283]
注：第一层土处理前为淤泥，处理后为粉质粘土夹砂，部分位置含砂量较大；第二层土 处理前为元素填土(砂)，处理后为中砂；第三层土处理前为淤泥、淤泥质土，处理后为淤
[0284]
泥质土及粉质粘土
[0285]
静力触探试验结果表(二)
[0286][0287]
3、十字板剪切试验
[0288]
十字板剪切试验结果表
[0289][0290]
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用 等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。