专利名称：电渗电极及其安装方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地基处理装置及其方法，更具体地说，本发明是涉及用于复杂地
层条件下提高软土电渗处理效果的一种电渗电极及其安装方式。
背景技术：
不同于传统排水方法(如井点法和预压法)，电渗排水与土体的孔隙特性无关，故 近年来在沿海的吹填造陆和港口建设中得到大量应用。目前工程常用的电极材料和形式 为，以钢筋为阳极，以开孔钢管为阴极，阳极和阴极成对成排安装。 这种形式的电极成本低廉，安装方便，但是也有很多不足。当待处理软土层上覆 透水性较好的砂层或粉土层时，孔隙水使得电渗电路容易短路，轻则设备损坏，重则人员伤 亡；电极转换技术可使电渗处理效果在平面上更为均匀，但是阳极和阴极的结构不相同阻 碍了该技术的应用；电极反应会在电极周围产生气体，阳极的不透气性使得气体无法及时 排出，电极和土体之间的接触电阻很大，电渗效率低；沿海地区土体一般含盐，为了消除电 流过大带来的影响常将电极间距加大，但是这样却降低了电渗排水能力，进而导致电渗结 束后两极中间土体的含水率最高；电渗处理对象的初始承载力很低，电极的安装多由人工 完成，若存在坚硬土层，则电极很难打入。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电渗电极及其安装方式，能够克服传统电极的不足， 适应复杂地层条件，提高电渗处理效率和效果。
本发明采用的技术方案是
—、一种电渗电极 本发明的电渗电极是在同一根金属管从上至下依次分成连接排气段，绝缘段和开 孔处理段；连接排气段上有4个小孔，处于上部电线连接孔和处于下部的排水通气孔；绝缘 段外侧涂有绝缘漆；开孔处理段上密布排水孔；连接排气段顶部设有塑料帽，开孔处理段 底部装有铁鞋。 所述的开孔处理段上的排水孔沿长度成列布置，或呈梅花形布置，上下相邻两个 排水孔的间距为金属管直径的1-2倍，而排水孔的直径为0. 5-2厘米。 所述的塑料帽为预制的塑料盖或捆扎塑料膜；所述的铁鞋是圆锥状的铁制品，底 面直径与金属管直径相等，与开孔处理段底部以焊接或嵌入连接，金属管直径为5-20厘 米。 二、一种电渗电极的安装方式 安装时要采用多根电渗电极；每根电极均为结构相同的金属管，从上至下依次分 成连接排气段，绝缘段和开孔处理段；电渗电极安装时，绝缘段的长度要大于透水性良好土 层的厚度，且顶端要高出地面为5-10厘米，底端要比透水性良好土层底面深为10-20厘米； 连接排气段的长度为30-50厘米；相邻四根电渗电极成长方形安装，且极性相同电极之间
3的距离小于极性相反电极之间的距离；在相邻四根电渗电极之间插入中间排水电渗电极； 阳极电渗电极、阴极电渗电极分别与直流电源的正极和负极连接。 所述的透水性良好土层包括硬壳层、砂土层、粉土层或以上两层和三层的组合。
所述的四根电渗电极之间插入中间排水电渗电极的位置为四根电渗电极的中间 或极性相反的两根电渗电极的中间。 所述的阳极电渗电极、阴极电渗电极和中间排水电渗电极的结构相同。 与传统的电渗电极和安装方式相比，本发明具有的有益效果是 1、使得电渗能够适用于较复杂的地层条件，尤其是待处理软土层上覆透水性良好
的砂层或粉土层。 2、阳极与阴极采用相同的构造，可释放电极周围电解产生的气体，从而减小电极 与土体接触面上的电阻，提高电渗效率。 3、能够将电极转换技术应用于电渗处理，提高地基处理效果的均匀性。
4、即使土层表面存在坚硬的硬壳层，电极也能够轻松的打入或压入土中。
5 、高地下水位和地面径流都不能造成电渗电路短路。
6、使得电渗处理在含盐量很高的土体中仍然经济有效。 本发明主要应用于待处理软土层上覆砂层或粉土层，地下水较高或常存在地表径 流，土体含盐量较高，地表存在坚硬土层等复杂地层条件下的软土地基电渗处理。
图1是本发明电渗电极的结构原理示意图。
图2是电渗电极安装方法的示意图。
图3是中间排水电渗电极位置示意图。 图中1、连接排气段，2、绝缘段，3、开孔处理段，4、铁鞋，5、塑料帽，6、绝缘漆，7、排 水孔，8、电线连接孔，9、排水通气孔，10、硬壳层，11、砂土层，12、淤泥层，13、地下水位标志， 14、排水沟，15、直流电源，16、导线，17、阳极电渗电极，18、中间排水电渗电极，19、阴极电渗 电极。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。 如图1所示，本发明的电渗电极是在同一根金属管从上至下依次分成连接排气段 1，绝缘段2和开孔处理段3 ;连接排气段1上有4个小孔，处于上部电线连接孔8与电路中 的导线相连，处于下部的排水通气孔9用于排水和排气；排水孔7的作用是允许由于电渗作 用汇集到阴极附近的水进入电极进而被排出，为了有利水的排出，排水通气孔9应尽可能 接近地面；绝缘段2外侧涂有绝缘漆6 ;开孔处理段9上密布排水孔7 ;为了不让雨水进入 电极，在电极的顶部盖有塑料帽5 ;为了方便电极穿越坚硬土层，在其底部装上铁鞋4。
所述的金属管可为工程上常用的直径48毫米的镀镍钢管。 所述的开孔处理段3上的排水孔7沿长度方向成列布置，或呈梅花形布置，上下相
邻两个排水孔7的间距为金属管直径的1-2倍，而排水孔7的直径为0. 5-2厘米。 所述的塑料帽5为预制的塑料盖或捆扎塑料膜；所述的铁鞋4是圆锥状的铁制品，
4底面直径与金属管直径相等，与开孔处理段3底部以焊接或嵌入连接，金属管直径为5-20 厘米。 如图1、图2、图3所示，安装时要采用多根电渗电极；每根电极均为结构相同的金 属管，从上至下依次分成连接排气段1，绝缘段2和开孔处理段3 ;电渗电极安装时，绝缘段 2的长度要大于透水性良好土层的厚度，且顶端要高出地面为5-10厘米，底端要比透水性 良好土层底面深为10-20厘米；连接排气段l的长度为30-50厘米；相邻四根电渗电极成长 方形安装，且极性相同电极之间的距离小于极性相反电极之间的距离；在相邻四根电渗电 极之间插入中间排水电渗电极18 ;阳极电渗电极17、阴极电渗电极19分别与直流电源15 的正极和负极连接。 所述的透水性良好土层包括硬壳层、砂土层、粉土层或以上两层和三层的组合。
所述的四根电渗电极之间插入中间排水电渗电极18的位置为四根电渗电极的中 间或极性相反的两根电渗电极的中间。中间排水电渗电极主要用于电极间距较大的情况 下。 所述的阳极电渗电极17、阴极电渗电极19和中间排水电渗电极18的结构相同。
具体实施过程如下
1)制作电渗电极 根据上述说明在电渗安装之前预制好用于地基处理的电渗电极。连接排气段1 ，绝 缘段2和开孔处理段3的长度必须根据勘探得的地层参数确定。绝缘段2的长度要大于硬 壳层10和砂土层11的厚度之和；由于地下水位标志13在地表，故绝缘段2顶端要高出地 面5厘米左右；绝缘段2底端要比透水性良好的砂土层11底面深10厘米以上。连接排气 段1的长度一般不能小于30厘米。开孔处理段3的长度按淤泥层12和处理要求计算出。
2)压入电渗电极 电渗电极可由人工或机械压入土中，但必须保证其为竖直插入土中。如在灵敏度 较高的土使用，则安装时需要在电渗电极里面充满泥浆。电渗电极在平面上一般采用成对 成排安装，如遇盐分较高的土体，则在每对电渗电极的中间或相邻两对电渗电极的中间插 入专门用于排水的中间排水电渗电极18。阳极电渗电极17、阴极电渗电极19和中间排水 电渗电极18的结构相同。
3)开挖排水沟 在电渗作用下，汇集到阴极电渗电极19的水能够自行排出，故可不使用真空泵。 沿着成排阴极的连线开挖排水沟14，排水沟的尺寸由电渗排水量及硬壳层厚度等确定，一 般可采用深20厘米、宽30厘米的设计。
4)连接电路 用导线16将直流电源15的正极和阳极电渗电极17连接，直流电源15的负极和 阴极电渗电极19相连。中间排水电渗电极18不接入电路。
5)接通电源，开始处理 完成以上步骤后，只需要根据设计方案设定电源输出电压或输出电流，然后开始 电渗处理。在通电一段时间后，为了使处理效果提高和均匀，可以将阳极电渗电极17和阴 极电渗电极19进行转换；也可以将直流电源15的正极和中间排水电渗电极18相连，而阳 极电渗电极17与电路断开。
5
本发明工作时，阳极电渗电极17和阴极电渗电极19的极性在电渗过程中能交换。 在电渗处理一段时候后，中间排水电渗电极18可以在与直流电源15的正极相连后充当阳 极，而原来的阳极电渗电极17不接入电路。电渗电极可由人工或机械压入土中，但必须保 证其为竖直。如在灵敏度较高的土中使用，则安装时需要在电渗电极里充满泥浆。
权利要求
一种电渗电极，其特征在于电渗电极是在同一根金属管从上至下依次分成连接排气段(1)，绝缘段(2)和开孔处理段(3)；连接排气段(1)上有4个小孔，处于上部的电线连接孔(8)和处于下部的排水通气孔(9)；绝缘段(2)外侧涂有绝缘漆(6)；开孔处理段(9)上密布排水孔(7)；连接排气段(1)顶部设有塑料帽(5)，开孔处理段(3)底部装有铁鞋(4)。
2. 根据权利要求1所述的一种电渗电极，其特征在于所述的开孔处理段(3)上的排水孔(7)沿长度成列布置，或呈梅花形布置，上下相邻两个排水孔(7)的间距为金属管直径 的1-2倍，而排水孔(7)的直径为0. 5-2厘米。
3. 根据权利要求l所述的一种电渗电极，其特征在于所述的塑料帽(5)为预制的塑 料盖或捆扎塑料膜；所述的铁鞋(4)是圆锥状的铁制品，底面直径与 金属管直径相等，与开 孔处理段(3)底部以焊接或嵌入连接，金属管直径为5-20厘米。
4. 使用权利要求l所述的一种电渗电极的安装方式，其特征在于安装时要采用多 根电渗电极；每根电极均为结构相同的金属管，从上至下依次分成连接排气段(l)，绝缘段 (2)和开孔处理段(3);电渗电极安装时，绝缘段(2)的长度要大于透水性良好土层的厚度， 且顶端要高出地面5-10厘米，底端要比透水性良好土层底面深10-20厘米；连接排气段 (1)的长度为30-50厘米；相邻四根电渗电极成长方形安装，且极性相同电极之间的距离小 于极性相反电极之间的距离；在相邻四根电渗电极之间插入中间排水电渗电极(18);阳极 电渗电极(17)、阴极电渗电极(19)分别与直流电源(15)的正极和负极连接。
5. 根据权利要求4所述的一种电渗电极的安装方式，其特征在于所述的透水性良好 土层包括硬壳层、砂土层、粉土层或以上两层和三层的组合。
6. 根据权利要求4所述的一种电渗电极的安装方式，其特征在于所述的四根电渗电 极之间插入中间排水电渗电极(18)的位置为四根电渗电极的中间或极性相反的两根电渗 电极的中间。
7. 根据权利要求4所述的一种电渗电极的安装方式，其特征在于所述的阳极电渗电 极(17)、阴极电渗电极(19)和中间排水电渗电极(18)的结构相同。
全文摘要
本发明公开了一种电渗电极及其安装方式。电渗电极在同一根金属管从上至下依次分成连接排气段，绝缘段和开孔处理段；连接排气段上布有电线连接孔和排水通气孔；绝缘段外侧涂有绝缘漆；开孔处理段上密布排水孔；连接排气段顶部设有塑料帽，底部装有铁鞋。安装时，绝缘段顶端要高出地面，底端要比透水性良好土层底面深；相邻四根电渗电极成长方形安装，且极性相同电极之间的距离小于极性相反电极之间的距离；在相邻四根电渗电极之间插入中间排水电渗电极；阳极电渗电极、阴极电渗电极分别与直流电源的正极和负极连接。本发明可使电渗处理效率提高，效果均匀，且在复杂地层条件下经济有效。
文档编号E02D3/11GK101748724SQ20101003968
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者李瑛 , 林炎飞, 龚晓南 申请人:广厦建设集团有限责任公司;浙江大学