一种加固软土地基的真空电渗排水装置及其施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及软土地基加固技术领域，公开了一种加固软土地基的真空电渗排水装置，包括金属管桩、排水管、真空泵、金属管以及电源，金属管桩包括桩头、桩身和桩端，桩身的内部设有空腔，桩身的侧部设有抽吸孔，排水管的一端伸入空腔内，排水管的另一端与真空泵连接，金属管设有多个通孔，电源的负极与金属管桩电连接，电源的正极与金属管电连接。此外，本发明专利技术还提供了使用该装置的施工方法，首先利用金属管桩作为施加真空压力和排水通道，利用气压差驱动土体中过量的水聚集排出，然后利用金属管桩作为阴极、金属管为阳极进行电化学排水，最后通过灌注混凝土形成刚性桩，解决常规真空排水固结效果差、周期长、承载力低等一系列问题。承载力低等一系列问题。承载力低等一系列问题。

【技术实现步骤摘要】
一种加固软土地基的真空电渗排水装置及其施工方法


[0001]本专利技术涉及软土地基加固
，特别是涉及一种加固软土地基的真空电渗排水装置及其施工方法。

技术介绍

[0002]软土是临江滨海地区工程建设中经常遇到的一种不良土体，此类土体通常含水率高、承载力低、排水固结时间长，且多呈饱和、流塑状态，严重影响了工程建设的进度和安全稳定性，因而工程建设之前需要对软土地基进行加固处理。含水率是影响软土工程特性的关键因素，降低软土含水率是提高地基承载力的有效措施之一，现阶段常用的软土地基排水固结方法包括堆载预压法、真空预压法、电渗法等，但堆载预压法工程量大，堆载速率不易控制；真空预压固结时间长，甚至长达一两年之久，且固结效果有限，当地基变形要求较高时，需要进行二次加固处理；电渗法虽然能够快速排出土中水，降低软土固结周期，但在阴极附近土体加固强度低，且能耗较高，无法满足现代工程日新月异的建设需求，因而亟需一种改进的软土排水固结方法，从而达到快速高效加固软土地基的目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种克服现有排水固结软土技术后期排水固结慢、固结范围有限、固结效果不佳、处理后软土需二次加固的缺点，结合电渗法和真空预压法的优势的加固软土地基的真空电渗排水装置及其施工方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种加固软土地基的真空电渗排水装置，包括金属管桩、排水管、真空泵、金属管以及电源，所述金属管桩包括从上至下依次设置的桩头、桩身和桩端，所述桩身的内部设有空腔，所述桩身的侧部设有多个与所述空腔连通的抽吸孔，所述桩身的外侧包裹有滤水板，所述桩头设有与所述空腔连通的连接孔，所述连接孔的顶部封堵有密封件，所述排水管的一端穿过所述密封件伸入所述空腔内，所述排水管的另一端与所述真空泵连接，所述金属管的侧部设有多个通孔，所述电源的负极与所述金属管桩电连接，所述电源的正极与所述金属管电连接。
[0005]作为本专利技术的优选方案，所述桩身的截面尺寸小于所述桩头以及所述桩端的截面尺寸。
[0006]作为本专利技术的优选方案，所述金属管的外侧包裹有遮盖所述通孔的土工布。
[0007]作为本专利技术的优选方案，本装置还包括气水分离器，所述排水管远离所述金属管桩的一端与所述气水分离器的输入端连接，所述气水分离器的输出端与所述真空泵连接。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述密封件上设有用于测量所述空腔内的气压的压力表。
[0009]同时，本专利技术还提供了一种使用上述加固软土地基的真空电渗排水装置的施工方法，包括以下步骤：
[0010]S1:根据设计确定金属管桩和金属管的打设位置，然后采用打桩设备将金属管桩
和金属管打设至设计深度；
[0011]S2：将电源的负极与金属管桩电连接，将电源的正极与金属管电连接，形成电渗排水系统；
[0012]S3：往金属管内倒入盐溶液；
[0013]S4：将排水管的一端伸入金属管桩的桩身的空腔内，排水管的另一端与真空泵连接，形成真空排水系统；
[0014]S5：开启真空泵，进行真空排水，并定期记录排水量的变化；
[0015]S6：当排水量低于设定阈值时，保持进行真空排水，打开电源进行电渗排水，其中，电源采用间歇式通电的方式；
[0016]S7:当软土含水量达到设计要求时，拔出排水管和金属管，用细砂填充金属管拔出后遗留的孔道；
[0017]S8:向金属管桩内腔中填充混凝土，形成刚性桩。
[0018]作为本专利技术的优选方案，在S3中，盐水为浓度为10％的氯化钙溶液。
[0019]作为本专利技术的优选方案，在S4中，先在金属管桩和金属管的表面覆盖一层土工布，然后铺设密封膜，其中密封膜的四周埋入土体中。
[0020]作为本专利技术的优选方案，在S6中，电源采用间歇式通电的方式为电源先通电8小时，然后电源断电4小时，如此循环。
[0021]本专利技术实施例一种加固软土地基的真空电渗排水装置及其施工方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
[0022]1、以金属管桩作为真空排水通道，利用金属管桩和周围土体中的气压差，使软土地基中过量的自由水迅速向金属管桩腔内聚集，并由真空泵集中排出，达到快速降低软土含水量，缩短排水固结周期；
[0023]2、以金属管桩作为阴极，以金属管作为阳极，形成电渗排水系统，在后期真空排水困难时，开启电源进行电渗，促使土体中残余的弱结合水向阴极金属管桩聚集，并由真空泵排出，进一步降低软土含水率；
[0024]3、金属管中的阳离子在电场作用下向金属管桩迁移，并拖拽周围水分子一起移动，在阴极聚集排出，同时阳离子在阴极处发生化学反应生成胶结物质，增强金属管桩附近土体的强度，增强桩土之间的粘结力。
[0025]4、后期采用间歇式电渗排水的方法，降低了电渗排水能耗和对金属管桩的腐蚀，保证了金属管桩的施工质量。
[0026]5、真空电渗排水完成后，向金属管桩腔内灌注混凝土，混凝土凝固后与金属管桩的管壁形成高强刚性桩，而且桩周软土完成固结后承载力增加，通过桩土相互作用共同承担上部荷载，形成高强刚性桩复合地基。
附图说明
[0027]图1是本专利技术提供的一种加固软土地基的真空电渗排水装置的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术提供的一种使用加固软土地基的真空电渗排水装置的施工结构示意图；
[0029]图3是本专利技术的电源间歇式通电的频率图；
[0030]图中，1、金属管桩；11、桩头；111、连接孔；112、密封件；113、压力表；12、桩身；121、空腔；122、抽吸孔；13、桩端；14、滤水板；2、排水管；3、真空泵；31、气水分离器；4、金属管；41、通孔；5、电源；6、密封膜。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0032]在本专利技术的描述中，应当理解的是，本专利技术采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]如图1所示，本专利技术例优选实施例的一种加固软土地基的真空电渗排水装置，包括金属管桩1、排水管2、真空泵3、金属管4以及电源5，金属管桩1截面可以为方形或圆形，侧壁厚度可根据承载力需要选择，金属管桩1包括从上至下依次设置的桩头11、桩身12和桩端13，桩端13为实心锥形，减少打设过程中桩端13受到的阻力，桩身12的内部设有空腔121，桩身12的侧部设有多个与空腔121连通的抽吸孔122，抽吸孔122本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加固软土地基的真空电渗排水装置，其特征在于：包括金属管桩、排水管、真空泵、金属管以及电源，所述金属管桩包括从上至下依次设置的桩头、桩身和桩端，所述桩身的内部设有空腔，所述桩身的侧部设有多个与所述空腔连通的抽吸孔，所述桩身的外侧包裹有滤水板，所述桩头设有与所述空腔连通的连接孔，所述连接孔的顶部封堵有密封件，所述排水管的一端穿过所述密封件伸入所述空腔内，所述排水管的另一端与所述真空泵连接，所述金属管的侧部设有多个通孔，所述电源的负极与所述金属管桩电连接，所述电源的正极与所述金属管电连接。2.根据权利要求1所述的加固软土地基的真空电渗排水装置，其特征在于：所述桩身的截面尺寸小于所述桩头以及所述桩端的截面尺寸。3.根据权利要求1所述的加固软土地基的真空电渗排水装置，其特征在于：所述金属管的外侧包裹有遮盖所述通孔的土工布。4.根据权利要求1所述的加固软土地基的真空电渗排水装置，其特征在于：还包括气水分离器，所述排水管远离所述金属管桩的一端与所述气水分离器的输入端连接，所述气水分离器的输出端与所述真空泵连接。5.根据权利要求1所述的加固软土地基的真空电渗排水装置，其特征在于：所述密封件上设有用于测量所述空腔内的气压的压力表。6.一种使用如权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊光，张恒，李磊，
申请(专利权)人：广州建筑股份有限公司广州市建筑集团有限公司，
类型：发明
国别省市：