一种基于热效应和真空膜半包裹工艺的软基加固方法

1.本发明涉及软基加固技术领域，具体涉及一种基于热效应和真空膜半包裹工艺的软基加固方法。


背景技术：

2.中国专利申请201110441835.7提出了一种真空-电渗-堆载联合加固软基的系统和方法，该方法将电渗、真空预压和堆载预压三种地基处理方法结合，真空预压阶段的塑料排水板易淤堵和弯折、电渗加固过程中易产生气泡，该方法技术要求较高、操作比较复杂，后期需在不影响前期布置设备的情况下开展堆载处理，施工难度大，堆载需要大量土石，运输不便、成本较高，且堆载重量不易控制其均匀分布，易造成对土体的破坏；土体加固后真空度传递受阻等影响，易出现后期加固效率较低、处理效果不明显的问题。


技术实现要素：

3.本技术的目的是解决现有技术存在的塑料排水板易淤堵、堆载施工难度大等问题，而提供一种基于热效应和真空膜半包裹工艺的软基加固方法。
4.一种基于热效应和真空膜半包裹工艺的软基加固方法，该方法步骤如下：（1）制作阴极加热导电排水板，将加热导线均匀等间隔缠绕在ekg排水板上并固定，作为阴极加热导电排水板；其中加热导线用于控制并升高排水板及其周围土体温度，减少淤堵；（2）打设排水板与阴极加热导电排水板，在待加固软基区的阴极点位上钻孔并埋设阴极加热导电排水板，在待加固软基区的阳极点位上直接利用打板机打设ekg排水板，阴极加热导电排水板和阳极的ekg排水板均呈正方形，且二者间隔布置；（3）布设水平排水管，采用波纹管作为水平排水管，水平排水管的两端分别与阳极的ekg排水板和阴极的ekg排水板顶端外露部分缠绕绑扎牢固，水平排水管通过三通或四通接头与主管连接，主管通过出膜装置与真空泵连接；（4）布置导线与测试电源，通过导线将阴极ekg排水板与直流电源的阴极相连接作为阴极导电排水板，将阳极ekg排水板与直流电源的阳极相连接作为阳极导电排水板，测试电路连接情况及稳流稳压下的电压电流，将阴极导电排水板中的加热导线与智能温控装置以及加热电源相连接；用于控制加热导线实际输出温度，通电测试检查线路情况。
5.（5）埋设探测仪器，土体内部均匀埋设孔压计与温度探针；用于控制施工进度；（6）在待加固软基区上方覆盖真空膜，并将真空膜四周埋深至排水板高度的一半，并回填保证边界气密性，完成半包裹式处理；限制侧向变形，减少裂缝；（7）安装并连接真空泵，打开直流电源、智能温控装置以及加热电源并开始抽真空，形成半包裹式真空加热电渗系统，土中孔隙水在真空电渗作用下由深处到表面，由阳极向阴极运移并排出；（8）根据监测数据的变化趋势推求地基平均固结度和强度增长状态，并结合出水
情况、膜面硬实状况综合评价处理效果，适时确定停泵卸载。
6.本发明的原理是：通过真空膜在土体中埋深至ekg排水板埋深的一半深度，形成对待加固软基区的半包裹式处理，使得在抽真空后对真空膜土体四周形成挤压，限制土体侧向位移，减小因含水率降低，电极处产生气体、热效应施加等因素而可能导致的裂缝展开的可能性，从而减少电势损失，也对土体起到了压密作用，增强了电渗处理效果。另一方面，半包裹式布置进一步保证装置气密性的同时，通过两侧挤密作用也增强了处理效果，减少了不均匀变形。同时在加固过程中升高待加固软土阴极处的环境温度，有利于减小阴极处孔隙水粘滞系数，进而提高电渗流流速，并使得电流强度大小有明显提高，促进了电渗处理效果，缓解传统真空电渗法阴极处土柱效应与插板带来的涂抹效用，塑料排水板处不易淤堵，同时通过加热导线自身的强度以及紧密的缠绕方式，提高排水板抗弯折的能力。热效应还缩小了土体中部和阳极处含水率分布的差异性，使得土体阴极处的含水率进一步降低，提高土体抗剪强度分布均匀性的同时，显著提升对土体阴极和中部土体的加固效果。加固过程中通过ekg排水板、水平排水管和集水装置及时排除土中水，降低土体含水率，提高土体的强度。在土体中埋入监测装置，实现了对土体的实时监测，便于推测平均固结度和强度增长状况。
7.优选地，在阴极ekg排水板上均匀等间隔环绕加热导线, 环绕间隔不超过10cm。构成阴极加热导电排水板系统，从而实现电渗的进行过程中热效应的均匀动态的施加并将加热区域限制在了阴极区域，节约能源、增强排水板抗弯折性能的同时均匀提高了真空电渗阴极直排的效率。
8.优选地，步骤（7）中真空度稳定在80kpa以上。
9.本发明具有以下有益效果：本发明将热效应、真空预压、电渗加固三种方式有机结合起来形成复合工艺处理软黏土地基，三者之间相互促进，从而能够在真空电渗热效应三场复合作用下增强软基处理效果。
10.在阴极处升高土体环境温度能够减小阴极处孔隙水粘滞系数，进而提高电渗流流速，并使得电流强度大小有明显提高，进而促进了电渗处理效果，对传统真空电渗法中阴极处的土柱效应和插板带来的涂抹效应均有一定缓解作用。此外，温度的升高也能够提高排水板附近孔隙水的流速，为涂抹区的孔隙水提供一个驱动力。
附图说明
11.图1显示了本方法所述各设备的连接结构；图2显示了阴极ekg排水板的结构；图中：1-加热导线，2-阴极ekg排水板，3-阴极加热导电排水板系统，4-待加固软基区，5-阴极点位，6-阳极点位，7-阳极ekg排水板，8-直流电源，9-波纹管，10-孔压计，11-温度探针，12-真空膜，13-真空泵，14-加热电源，15-智能温控装置。
具体实施方式
12.一种基于热效应和真空膜半包裹工艺的软基加固方法，该方法步骤如下：（1）制作加热排水板。将加热导线1均匀等间隔缠绕在阴极ekg排水板2（导电塑料
排水板）上并固定，环绕间隔不超过10cm，构成阴极加热导电排水板3，其中加热导线1用于控制并升高排水板及其周围土体温度，减少淤堵。
13.（2）打设排水板与阴极加热导电排水板。在待加固软基区4的阴极点位5上钻孔并埋设阴极加热导电排水板，阳极点位6上直接利用打板机打设阳极ekg排水板7。阴极加热导电排水板3和阳极ekg排水板7均成正方形间隔布置。
14.（3）布设水平排水管。采用波纹管9作为水平排水管，与阴极ekg排水板2与阳极ekg排水板7顶端外露部分缠绕绑扎牢固。排水管通过三通或四通接头与主管连接，主管通过出膜装置与真空泵连接。
15.（4）布置导线与测试电源。通过导线将阴极ekg排水板2与直流电源8的阴极相连接作为阴极导电排水板，将阳极ekg排水板7与直流电源8的阳极相连接作为阳极导电排水板，测试电路连接情况及稳流稳压下的电压电流。将阴极加热导电排系统3中的加热导线1与智能温控装置15以及加热电源14相连接，用于控制加热导线实际输出温度，通电测试检查线路情况。
16.（5）埋设探测仪器。土体内部均匀埋设孔压计10与温度探针11，用于控制施工进度。
17.（6）在待加固软基区4上方覆盖真空膜12并在四周埋深至排水板高度的一半，并回填保证边界气密性，完成半包裹式处理，限制侧向变形，减少裂缝。
18.（7）安装并连接真空泵13，打开直流电源8、智能温控装置15以及加热电源14并开始抽真空，真空度稳定在80kpa以上，形成半包裹式真空加热电渗系统，土中孔隙水在真空电渗作用下由深处到表面，由阳极向阴极运移并排出。
19.（8）根据监测数据的变化趋势推求地基平均固结度和强度增长状态，并结合出水情况、膜面硬实状况综合评价处理效果，适时确定停泵卸载。
20.在本例中，一种基于热效应和真空膜半包裹工艺的软基加固方法的加固机理为：1.土中自由水和弱结合水因自身分子的极性而在直流电场作用下被拖拽向阴极移动并排出。2.基于半包裹式真空膜布置，对土体产生挤压，既通过两侧挤密作用减少了不均匀变形，也限制了电渗以及热效应施加过程产生的裂缝，增强电渗处理效果。3.保证装置的气密性，控制真空压大于80kpa，并在真空负压作用下从阴极汇聚到排水管并排出场地。4.在阴极ekg排水板上均匀等间隔环绕加热导线，环绕间隔不超过10cm，构成阴极加热导电排水板，对阴极区域进行加热，并基于智能温控系统控制温度，减小阴极处孔隙水粘滞系数，进而提高电渗流流速，促进电渗处理效果，对传统真空电渗法中阴极处的土柱效应和插板带来的涂抹效应均有一定缓解作用。5.温度的升高也能够提高排水板附近孔隙水的流速，为涂抹区的孔隙水提供一个驱动力。6.基于热效应、真空预压、电渗加固三重方法有机结合的软基加固复合工艺。
21.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。