一种加热软土地基的真空联合电渗预压处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及软土地基处理领域技术，尤其是指一种加热软土地基的真空联合电渗预压处理系统。


背景技术：

2.近年来，随着我国沿海地区经济的快速发展，各沿海城市的规模不断扩大，铁路公路建设不断增大，在建设过程中出现了越来越多的软基处理工程。我国沿海地区大多存在近代沉积的软弱黏土层，这种软弱黏土具有含水率高、压缩性大、渗透性差、强度低、土层厚和分布极不均匀等特点，若在这些土层上建造建筑物将会遇到地基失稳、沉降和不均匀沉降显著等问题，因此需要进行地基处理。
3.真空预压法是软基处理常用的排水方法之一，真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜端部进行埋压处理，通过砂垫层内埋设的吸水管道，使用真空泵或其他真空手段抽真空，使其形成膜下负压，增加地基的有效应力。
4.而常规的真空预压固结排水法存在以下缺点：容易产生淤堵且在排水板周围形成土柱导致不均匀沉降、真空度沿竖向排水板衰减导致深层土体处理效果差，工期较长且工后沉降较大等等。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种加热软土地基的真空联合电渗预压处理系统，其可大量减低排水板附近的淤堵，减缓真空度的衰减，提高固结效果，缩短工期并减低工后沉降。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：
7.一种加热软土地基的真空联合电渗预压处理系统，包括有真空预压处理系统、加热系统以及电渗系统；
8.该真空预压处理系统包括有真空泵装置和排水管网，该排水管网包括有主滤管、多个第一导电支滤管和多个第二导电支滤管；该主滤管连通真空泵装置，该多个第一导电支滤管和多个第二导电支滤管交替纵向间隔排布，每一第一导电支滤管和每一第二导电支滤管均横向延伸并与主滤管连通，每一第一导电支滤管和每一第二导电支滤管均连接有多个横向间隔排布的导电排水板，每一导电排水板均竖向延伸插入土体中；
9.该加热系统包括有太阳能加热装置以及多排加热棒，该多排加热棒分别位于相邻的两排导电排水板之间，每一排加热棒均由多个长加热棒和多个短加热棒交替排布组成，每一个长加热棒和每一个短加热棒均竖向插入土体中并均连接太阳能加热装置；
10.该电渗系统包括有直流电源，该直流电源连接电渗阳极和电渗阴极，该电渗阳极连接各第一导电支滤管，该电渗阴极连接各第二导电支滤管。
11.优选的，所述排水管网布设于待处理软基表面以上并位于砂垫层中间，其在排水
管网以上设置对待处理软基表面形成密封的柔性密封层。
12.优选的，所述柔性密封层由双层真空膜和土工布叠合构成，柔性密封层周边压实在待处理软基表面上，软基横向两侧边缘设置止水结构。
13.优选的，所述导电排水板为塑料导电排水板。
14.优选的，所述每一排加热棒采用并联的方式与太阳能加热装置连接。
15.本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
16.通过配合设置真空预压处理系统、加热系统和电渗系统，大大提升处理效率以及处理效果；在电渗系统中，正极与负极交替相接，支滤管兼作电极与导电排水板相连，水分子从阳极向阴极移动；在加热系统中每一横排的加热板采用并联的方式，提高加热棒的利用率；且长短加热棒交替布置，既可以使土体均匀加热又可以节约用电减低成本；以及，采用太阳能加热装置，充分利用太阳能来转化为电能，再由电能转化为热能，实现绿色环保。
17.为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。
附图说明
18.图1是本实用新型之较佳实施例的主视图；
19.图2是本实用新型之较佳实施例的俯视图；
20.图3是本实用新型之较佳实施例中电渗系统的俯视图；
21.图4是本实用新型之较佳实施例中加热系统俯视图。
22.附图标识说明：
23.10、真空预压处理系统
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11、真空泵装置
24.111、排水管
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12、排水管网
25.121、主滤管
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122、第一导电支滤管
26.123、第二导电支滤管
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124、导电排水板
27.20、加热系统
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21、太阳能加热装置
28.211、加热阳极
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212、加热阴极
29.22、长加热棒
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23、短加热棒
30.30、电渗系统
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31、直流电源
31.32、电渗阳极
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33、电渗阴极
32.40、土体
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41、砂垫层
33.42、密封沟
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50、柔性密封层
34.51、双层真空膜
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52、土工布
35.60、止水结构。
具体实施方式
36.请参照图1至图4所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，包括有真空预压处理系统10、加热系统20以及电渗系统30。
37.该真空预压处理系统10包括有真空泵装置11和排水管网12，该排水管网12包括有
主滤管121、多个第一导电支滤管122和多个第二导电支滤管123；该主滤管121连通真空泵装置11，该多个第一导电支滤管122和多个第二导电支滤管123交替纵向间隔排布，每一第一导电支滤管122和每一第二导电支滤管123均横向延伸并与主滤管121连通，每一第一导电支滤管122和每一第二导电支滤管123均连接有多个横向间隔排布的导电排水板124，每一导电排水板124均竖向延伸插入土体40中。在本实施例中，所述排水管网12布设于待处理软基表面以上并位于砂垫层41中间，其在排水管网12以上设置对待处理软基表面形成密封的柔性密封层50；所述柔性密封层50由双层真空膜51和土工布52叠合构成，柔性密封层50周边压实在待处理软基表面上，软基横向两侧边缘设置止水结构60。所述导电排水板124为塑料导电排水板。
38.施工前要做好现场准备工作，平整场地，并开挖出纵横向排水沟排除积水；然后开始铺设砂垫层41，砂垫层41分两层摊铺，铺设下层砂垫层后打设导电排水板124于土体40中，完成后再铺设上层砂垫层。密封沟42开挖时应将沟内砂层全部清理干净，埋设好密封膜后采用分层回填土并压实，在加固区密封膜顶部和四周便捷开挖的密封沟42内注水，以水封的方式来保证加固区内的真空度。随后进行真空预压，真空泵装置11开始启动进行抽气，随着软基内部负压的增大，土体40中的水先经过导电排水板124抽出，经过多个第一导电支滤管122和多个第二导电支滤管123，再汇集到主滤管121中回到真空泵装置11，再由真空泵装置11中的排水管111排出。真空预压的过程中保持膜下真空度为-85kpa以上，排水施工过程应确保密封系统的安全工作状态。
39.该加热系统20包括有太阳能加热装置21以及多排加热棒，该多排加热棒分别位于相邻的两排导电排水板124之间，每一排加热棒均由多个长加热棒22和多个短加热棒23交替排布组成，每一个长加热棒22和每一个短加热棒23均竖向插入土体40中并均连接太阳能加热装置21；所述每一排加热棒采用并联的方式与太阳能加热装置21连接。
40.太阳能加热装置21可以让太阳能转化成电能，通过加热阳极211和加热阴极212形成通电回路。而加热棒的布置方式为交替布置，均位于相邻导电排水板124之间。具体流程如下：太阳能加热装置21将太阳能转化为电能，电流通过加热阳极211流到长加热棒22和短加热棒23中，部分电能转化为热能，对土体40进行加热处理，当土体40温度达到60-70℃时进行保温处理；随后电流经过加热阴极212形成回路。由图2、图4可知，每一排加热棒采用并联的方式与太阳能加热装置21连接，提高加热棒的利用率；且长短加热棒交替布置，既可以使土体40均匀加热又可以节约用电减低成本。土体40中孔隙水在不同温度下状态不同，当温度升高到一定值时(如60℃)，结合水性能接近自由水；将真空预压与加热联合，滤膜土体和泥膜中的结合水逐渐转化为自由水，渗透性提高。真空预压抽真空时，由于土中细颗粒聚集，在竖井周围形成泥膜；排水板滤膜也产生不同程度淤积，淤堵的滤膜和弱透水的泥膜产生屏蔽作用，使得负压向土体内的传递减弱，影响水的排出，减弱排水固结法的加固效果；将真空预压与加热联合，滤膜土体和泥膜中的结合水逐渐转化为自由水，渗透性提高，细颗粒在滤膜上的淤积在一定程度上减弱，进而加速排水固结。此外，液态水的沸点会随着真空度上升而逐渐降低，真空度维持在-85kpa使土体发生真空汽化，发现真空汽化作用大幅度提升了排水速率。
41.该电渗系统30包括有直流电源31，该直流电源31连接电渗阳极32和电渗阴极33，该电渗阳极32连接各第一导电支滤管122，该电渗阴极33连接各第二导电支滤管123。
42.导电排水板124采用导电塑料制成，不仅可充当电极，还兼作排水通道，且不会产生像金属电极那样的电渗腐蚀现象。当联合电渗时，阴阳极之间形成电势差，被电解出的阳离子携带极性水分子在电势差作用下向阴极汇集，相当于电场对水分子产生一种吸力，吸引孔隙中的水分子向阴极流动，通过导电排水板124而排出土体40。电渗过程中土体40孔隙将不产生压缩, 只表现为水分在孔隙中的穿梭运动，然而由于水分不断地排水，阳极附近土体的含水量变小，土体40中产生的诸多空隙，在土体40自重应力作用下压缩并发生沉降，抗剪强度增加，而阴极附近的水又可以利用导电排水板124上的真空度而排出, 因此电极埋设在地基深处可以有效加强真空预压对深层地基的加固效果。此外，软基中存在大量的弱结合水，常规的排水结构对弱结合水无能为力，电渗法在外加电场涉下可以破坏土颗粒表面较小的静电引力，因此电渗法可以把制结合水给排出去由于电流的输入，水分子活性增强，除了能排出自由水外对弱结合水的排出也有很好的效果。
43.本实用新型的设计重点是：通过配合设置真空预压处理系统、加热系统和电渗系统，大大提升处理效率以及处理效果；在电渗系统中，正极与负极交替相接，支滤管兼作电极与导电排水板相连，水分子从阳极向阴极移动；在加热系统中每一横排的加热板采用并联的方式，提高加热棒的利用率；且长短加热棒交替布置，既可以使土体均匀加热又可以节约用电减低成本；以及，采用太阳能加热装置，充分利用太阳能来转化为电能，再由电能转化为热能，实现绿色环保。
44.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。