【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程水下软土地基加固，尤其是一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法。
技术介绍
1、与陆上地基不同的是，水下软土地基的处理具有以下特点：水下土体初始孔隙水压力大；土体强度较低；对施工设备的要求更高，需要考虑加固深度的问题；对施工中防水性的要求更高；施工环境复杂，容易受气候的影响，干扰因素更多等等。随着我国经济社会不断发展，大量的跨海大桥、近岸及离岸海洋工程对水下地基处理的要求越来越高，同时也促进了我国水下地基处理技术的飞快发展。目前，水下软土采用排水固结的处理方法通常为真空预压法。
2、水下真空预压法的原理与陆上真空预压法类似，该方法是先设置竖直导电排水板，然后再将密封膜与土工织物铺在上层，从而达到密封的效果，再通过真空泵使得膜内外产生负压，将土体中的水和气体排出土体，从而使土体达到稳定。然而，目前水下真空预压法存在如下一些主要问题：水下真空膜铺设对技术要求高，漏水问题时常发生；施工操作不便，施工周期长；排水板容易淤堵；真空度随土层深度增大而损失严重；真空度随着膜上覆水压力的增大而减小，研究表明，当膜上水深超过5m时，真空效果显著下降；另外，真空预压排水的效果对水力渗透系数敏感，对低渗透性软土的处理效果不佳。
3、电渗固结是通过往插入土体中的电极通电形成电场，在电场的作用下，孔隙水从阳极流向阴极并从阴极排出，从而达到排水固结效果。该方法具有以下优点：安全环保；不受水力渗透系数的限制，排水效率高，特别对超细颗粒软土更具优势；在处理软土地基中，不会引起软土承载力不足而发生失稳现象。目前，
技术实现思路
1、本专利技术提出一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，适用于水下软土的加固，特别是泥面较深且软土层较厚的水下低渗软黏土地基的加固，该方法施工便捷，隔水效果好，可有效实现水下软土的排水固结。
2、本专利技术采用以下技术方案。
3、一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，用于对排水固结处理区域中的孔隙水进行处理，所述方法使用包括电动隔水系统、电渗-真空排水系统的电渗联合真空预压系统；电动隔水系统设于电渗-真空排水系统上方及旁侧；电渗-真空排水系统对电渗-真空排水区域排水时，其排水固结处理区域中的孔隙水在电场和真空压力作用下由电渗-真空排水系统的阳极向阴极移动并通过真空泵排出；所述电动隔水系统包括以导电排水板或金属电极构建的水平隔水带和竖向隔水带，其阴极、阳极之间形成与排水固结处理区域周围水力梯度相反的电势梯度，以在排水固结处理区域与周围区域的水体间形成隔离；避免在电渗-真空排水系统排水时周围区域的水发生回流。
4、所述电动隔水系统包括电渗-真空排水区域周围处的水平电动隔水系统（3）及竖向电动隔水系统（4）；
5、水平电动隔水系统由一个以上的水平阴极导电排水板（3-1）、一个以上的水平阳极导电排水板（3-2）、电缆（5）、开关（6）及第一电源（7-1）构成；所述水平阴极导电排水板和水平阳极导电排水板置于软土地基泥面的表层并第一电源相连，其形成的阴极、阳极的水平投影为间隔错位或垂直交叉；
6、竖向电动隔水系统由一个以上的竖向隔水阴极板（4-1）、一个以上的竖向隔水阳极板（4-2）、电缆（5）、开关（6）及第二电源（7-2）构成；
7、所述竖向隔水阴极板及竖向隔水阳极板竖直插入至软土地基土体深部；所述竖向隔水阴极板，通过电缆及开关与第二电源相连；所述竖向隔水阳极板通过电缆及开关与第二电源相连。
8、所述水平阴极导电排水板和水平阳极导电排水板的垂直间距d1大小在0.5～1m之间；
9、各水平阴极导电排水板之间的间距、各水平阳极导电排水板之间的间距d2大小均在0.4～0.6m之间；
10、所述水平电动隔水系统的水平投影完全覆盖电渗-真空排水区域（14）以及竖向电动隔水系统，且该投影的延伸距离d3大于竖向隔水阴极板至少2m；
11、所述水平电动隔水系统与竖向电动隔水系统的竖向间隔d4大小为0.2～0.5m；
12、各竖向隔水阴极板置于竖向隔水阳极板外围，且各竖向隔水阴极板的间距为d6，且竖直导电排水板的宽度d5大约为0.1m，d1=d5+d6，d1在0.5～1m之间。
13、所述电渗-真空排水系统（8）由多个竖向阴极导电排水板（8-1）、多个竖向阳极导电排水板（8-2）、电缆（5）、开关（6）、第三电源（7-3）、输送管（9）、阀门（10）、水汽分离装置（11）及真空泵（12）构成；
14、所述竖向阴极导电排水板及竖向阳极导电排水板，竖直插入至电渗-真空排水区域的土体深部；所述竖向阴极导电排水板和竖向阳极导电排水板，通过电缆及开关，分别与第三电源的负极和阳极相连；
15、所述竖向阴极导电排水板通过输送管、阀门及水汽分离装置与真空泵相连。
16、所述竖向阴极导电排水板、竖向阳极导电排水板形成的阴极和阳极之间的间距d7在1～1.5m之间；所述竖向阴极导电排水板在竖向隔水阳极板处的投影的底部到竖向隔水阳极板底部的距离为d8，且d8在0.3～0.5m之间。
17、所述竖向阴极导电排水板、竖向阳极导电排水板在电渗-真空排水区域的水下软土区域内按阵列排布，阵列的最外一圈为阴极，内圈按“阴极-阳极”的顺序进行分布。
18、所述阵列的俯视向布局形状包括玫瑰型布置布局、平行错位布置布局或蔷薇型布置布局。
19、所述电渗-真空排水系统、电动隔水系统的电极材料为电动土工合成材料；电动隔水系统中，水平向的导电排水板采用电动排水板，竖向的导电排水板采用电动排水板或电动排水管。
20、电渗联合真空预压系统对水下软土地基处理时，其通电方式包括持续性通电、间歇性通电或分级通电，抽真空方式包括持续性抽真空、间歇性抽真空或分级抽真空。
21、所述方法为基于电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，实施时的施工方法顺序包括以下步骤；
22、步骤s1、先在电渗-真空排水区域打设竖向阴极导电排水板与竖向阳极导电排水板；根据特定情况选择竖向导电排水板的布置布局；
23、步骤s2、布设输送管、布置水汽分离装置和布置真空泵，形成电渗-真空排水系统的真空排水系统，其中输送管与竖向阴极导电排水板相连；布设包括电缆和电源在内的电渗-真空排水系统的电渗系统，其中竖向阴极导电排水板和竖向阳极导电排水板分别与第三电源的负极、正极相连；
24、步骤s3、在电动隔水系统的竖向电动隔水系统中，打设竖向隔水阴极板与竖向隔水阳极板，通过电缆将竖本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，用于对排水固结处理区域中的孔隙水进行处理，其特征在于：所述方法使用包括电动隔水系统、电渗-真空排水系统的电渗联合真空预压系统；电动隔水系统设于电渗-真空排水系统上方及旁侧；电渗-真空排水系统对电渗-真空排水区域排水时，其排水固结处理区域中的孔隙水在电场和真空压力作用下由电渗-真空排水系统的阳极向阴极移动并通过真空泵排出；所述电动隔水系统包括以导电排水板或金属电极构建的水平隔水带和竖向隔水带，其阴极、阳极之间形成与排水固结处理区域周围水力梯度相反的电势梯度，以在排水固结处理区域与周围区域的水体间形成隔离；避免在电渗-真空排水系统排水时周围区域的水发生回流。
2.根据权利要求1所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述电动隔水系统包括电渗-真空排水区域周围处的水平电动隔水系统（3）及竖向电动隔水系统（4）；
3.根据权利要求2所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述水平阴极导电排水板和水平阳极导电排水板的垂直间距d1大小在0.5～1m之间；
4.根据权
5.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述竖向阴极导电排水板、竖向阳极导电排水板形成的阴极和阳极之间的间距d7在1～1.5m之间；所述竖向阴极导电排水板在竖向隔水阳极板处的投影的底部到竖向隔水阳极板底部的距离为d8，且d8在0.3～0.5m之间。
6.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述竖向阴极导电排水板、竖向阳极导电排水板在电渗-真空排水区域的水下软土区域内按阵列排布，阵列的最外一圈为阴极，内圈按“阴极-阳极”的顺序进行分布。
7.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述阵列的俯视向布局形状包括玫瑰型布置布局、平行错位布置布局或蔷薇型布置布局。
8.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述电渗-真空排水系统、电动隔水系统的电极材料为电动土工合成材料；电动隔水系统中，水平向的导电排水板采用电动排水板，竖向的导电排水板采用电动排水板或电动排水管。
9.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：电渗联合真空预压系统对水下软土地基处理时，其通电方式包括持续性通电、间歇性通电或分级通电，抽真空方式包括持续性抽真空、间歇性抽真空或分级抽真空。
10.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述方法为基于电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，实施时的施工方法顺序包括以下步骤；
...【技术特征摘要】
1.一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，用于对排水固结处理区域中的孔隙水进行处理，其特征在于：所述方法使用包括电动隔水系统、电渗-真空排水系统的电渗联合真空预压系统；电动隔水系统设于电渗-真空排水系统上方及旁侧；电渗-真空排水系统对电渗-真空排水区域排水时，其排水固结处理区域中的孔隙水在电场和真空压力作用下由电渗-真空排水系统的阳极向阴极移动并通过真空泵排出；所述电动隔水系统包括以导电排水板或金属电极构建的水平隔水带和竖向隔水带，其阴极、阳极之间形成与排水固结处理区域周围水力梯度相反的电势梯度，以在排水固结处理区域与周围区域的水体间形成隔离；避免在电渗-真空排水系统排水时周围区域的水发生回流。
2.根据权利要求1所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述电动隔水系统包括电渗-真空排水区域周围处的水平电动隔水系统（3）及竖向电动隔水系统（4）；
3.根据权利要求2所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述水平阴极导电排水板和水平阳极导电排水板的垂直间距d1大小在0.5～1m之间；
4.根据权利要求2所述的一种电渗联合真空预压的水下软土地基处理方法，其特征在于：所述电渗-真空排水系统（8）由多个竖向阴极导电排水板（8-1）、多个竖向阳极导电排水板（8-2）、电缆（5）、开关（6）、第三电源（7-3）、输送管（9）、阀门（10）、水汽分离装置（11）及真空泵（12）构成；
5.根据权利要求4所述的一种电渗联合真空预压...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建平，黄梓涵，徐云山，陈军浩，郑长杰，
申请(专利权)人：福建理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。