一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置及加固方法

本发明涉及一种加固装置及加固方法，尤其涉及一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置及加固方法。

背景技术：

1、在施工过程中，尤其是在岛礁建设方面，易遇到饱和砂土上覆软黏土的典型地基问题，有效的地基处理方法对工程实际是有着非常重要意义。

2、淤泥与淤泥质黏土等是工程中常见的软黏土，具有孔隙比大、含水量高、承载力低等特点，一般需经过地基处理才能满足工程应用。一般情况下，土体为三相体，在两端通电后，土体内的水化阳离子在电场力的作用下向阴极移动，同时土体中的水也跟着水化阳离子向阴极运动，称为电渗。在电场力的作用下，电力梯度和水力梯度相互耦合，土体内的水在水化阳离子的牵引下不断向阴极汇聚，并从阴极排出，土体会逐步固结。电解法是将电极插入土体中，在直流电场作用下通过电解水产生稳定环保的h2和o2，从而有效减小砂土饱和度。将电解法和电渗法联合起来可以取长补短，最大化利用电势能，将被动排水转化为主动排水，极大缩短地基处理时间，再附加电化学加固及离子沉积等作用，可大大强化加固效果。

3、目前学者针对软黏土的电渗做了很多试验研究，并将电渗处理方法在港口、道路、铁路等工程领域进行了尝试。同时，针对电解法加固砂土地基的研究中，陈育民、何森凯等试验研究及具体工程应用均表明：电解法产生的气泡可稳定存在于砂土地基中，对土体的抗液化能力有显著的提升作用。在电渗法的研究中，塑料排水板与金属电极共同作用能够有效实现软土中水的汇集与排出，促进土体固结、降低含水率、减小孔隙比，加固效果显著。但现有技术并没有将电渗与电解联合使用来加固土体地基的装置。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的是提供一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置及加固方法，采用电渗与电解联合处理，能够高效利用电能，有效降低地基处理时间，提高加固效果，同时能够持续排水。

2、技术方案：本发明包括贯穿插入地基中的若干电解装置，所述电解装置包括排水管和桩，相邻电解装置中的排水管和桩交错分布，所述排水管连接阴极，该排水管与排水通道连通，所述桩连接阳极，当通入低电势时，由电解装置对地基进行电解减饱和，之后增大电势，对地基进行电渗，以此重复交替进行电解和电渗。

3、所述地基顶部间隔布设有若干排水波纹管，所述排水波纹管的两端分别与排水通道连通，所述排水通道与抽水泵连接，从而将地基中的水及时排出。

4、所述排水管通过排水波纹管与排水通道连通。

5、所述桩采用钢管桩，钢管桩连接阳极。

6、所述排水管和钢管桩分别通过导线连接集线箱，集线箱与电源连接。

7、所述地基包括软土和砂土，砂土上部覆盖有软土。

8、所述软土顶部依次铺设有土工布和密封膜。

9、一种采用上述电渗与电解联合处理双层地基的加固装置的加固方法，包括以下步骤：

10、步骤一、在预定位置分别打入桩和排水管，将排水管与排水通道连接；将排水管和桩分别连接负极和正极；

11、步骤二、检查排水系统的连通性；

12、步骤三、通入低电势，此时由电解装置对地基进行电解减饱和，之后增大电势，对地基进行电渗，以此重复交替进行电解和电渗。

13、所述电解装置对地基进行电解减饱和时，电解发生在砂土地基中，此时，软土地基中的电渗仍然发生，有助于持续排水。

14、所述电解装置对地基进行电渗时，电渗发生在软土地基中，此时，砂土地基中的电解仍然发生，通过重复电解，提高砂土内留存的稳定气泡数量，从而使电解减饱和方法的效果显著提升。

15、有益效果：本发明具有以下优点：

16、(1)本发明采用电渗与电解联合加固地基，能够高效利用电能，节约成本，有效降低地基处理时间，提高加固效果，当软土地层中电渗起主导作用时，砂土地层中的电解作用仍然持续发生；当砂土地层中的电解作用主导时，软土地基中的电渗作用仍然发生，有助于持续排水；

17、(2)采用电渗电解联合处理方法，充分利用场地环境优势，有效阻止了下层砂土电解产生的气泡逃逸问题，由于气泡存在向上迁移的问题，在电解的间隙让一部分气泡自然逃逸，通过重复电解，提高砂土内留存的稳定气泡数量，从而使电解减饱和方法的效果显著提升；

18、(3)采用预制钢管桩作为阳极电极，在节约成本，提升效率的同时，充分利用电化学方法，电渗过程中阳极的铁电极在电极周围形成的fe(oh)3胶体对附近土体孔隙起到较好的填充加固作用，形成胶结桩，并随电渗过程的进行往阴极方向扩散，使软土地基的承载力大幅度提升。

技术特征：

1.一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，包括贯穿插入地基中的若干电解装置，所述电解装置包括排水管和桩，相邻电解装置中的排水管和桩交错分布，所述排水管连接阴极，该排水管与排水通道连通，所述桩连接阳极，当通入低电势时，由电解装置对地基进行电解减饱和，之后增大电势，对地基进行电渗，以此重复交替进行电解和电渗。

2.根据权利要求1所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，所述地基顶部间隔布设有若干排水波纹管，所述排水波纹管的两端分别与排水通道连通，所述排水通道与抽水泵连接。

3.根据权利要求2所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，所述排水管通过排水波纹管与排水通道连通。

4.根据权利要求1所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，所述桩采用钢管桩。

5.根据权利要求4所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，所述排水管和钢管桩分别通过导线连接集线箱，集线箱与电源连接。

6.根据权利要求1所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，所述地基包括软土和砂土，砂土上部覆盖有软土。

7.根据权利要求6所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置，其特征在于，所述软土顶部依次铺设有土工布和密封膜。

8.采用权利要求1～7任一项所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置的加固方法，其特征在于，所述电解装置对地基进行电解减饱和时，电解发生在砂土地基中，此时，软土地基中的电渗仍然发生。

10.根据权利要求8所述的一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置的加固方法，其特征在于，所述电解装置对地基进行电渗时，电渗发生在软土地基中，此时，砂土地基中的电解仍然发生。

技术总结
本发明公开了一种电渗与电解联合处理双层地基的加固装置及加固方法，包括贯穿插入地基中的若干电解装置，所述电解装置包括排水管和桩，相邻电解装置中的排水管和桩交错分布，所述排水管连接阴极，该排水管与排水通道连通，所述桩连接阳极，当通入低电势时，由电解装置对地基进行电解减饱和，之后增大电势，对地基进行电渗，以此重复交替进行电解和电渗。本发明采用电渗与电解联合加固地基，能够高效利用电能，节约成本，有效降低地基处理时间，提高加固效果，当软土地层中电渗起主导作用时，砂土地层中的电解作用仍然持续发生；当砂土地层中的电解作用主导时，软土地基中的电渗作用仍然发生，有助于持续排水。

技术研发人员：潘瑞,陈育民,陈润泽,王琼婷,傅钟灵,李平
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15