[发明专利]三维电渗固结软土集排水装置及其施工方法

权利要求书

1.一种三维电渗固结软土集排水装置，其特征在于：包括竖直设置的集水井(1)、同心设置于集水井内且与电源负极相连接的阴极管(2)、竖直均布于集水井四周且与电源正极相并联连接的阳极型钢(3)以及位于集水井底部用于固定阴极管且不导电的密封件(4)，所述阴极管(2)顶部外接有抽水装置，阴极管(2)底部具有均布有通孔的开孔管段(201)，该开孔管段(201)的下部穿出集水井(1)和密封件(4)并伸入待固化土体(5)内，开孔管段(201)的上部留在集水井(1)内；通电后阳极型钢(3)形成电渗阳极，与土体接触的开孔管段(201)形成电渗阴极，且形成的电流方向为四周斜向下；所述集水井(1)由若干个集水井段(101)拼接而成，所述阴极管(2)由若干个阴极管段(202)拼接而成，且集水井(1)的拼接处与阴极管(2)的拼接处位于同一水平面，相邻两段集水井段(101)通过螺母部(102)和螺栓部(103)相连接，其中螺母部(102)和螺栓部(103)分别与集水井段(101)为一体成型结构，且该螺栓部(103)上开设有十字开口(104)；所述集水井(1)下部的拼接处设有导电圆环(7)，该导电圆环(7)包括与集水井相连套设在螺母部上的导电外环(701)、套设在阴极管外且与阴极管相接触并连成通路的导电内环(702)以及用于连接导电外环和导电内环且均布设置的导电支撑臂(703)，该导电支撑臂(703)与十字开口(104)相适配。

2.根据权利要求1所述的三维电渗固结软土集排水装置，其特征在于：所述集水井(1)上部的拼接处设有支撑圆环(6)，该支撑圆环(6)包括与集水井相连套设在螺母部上的支撑外环(601)、套设在阴极管外的支撑内环(602)以及用于连接支撑外环和支撑内环且均布设置的支撑臂(603)，该支撑臂(603)与十字开口(104)相适配。

3.根据权利要求1所述的三维电渗固结软土集排水装置，其特征在于：位于最上端的导电圆环(7)至待固化土体表面的距离为3m～5m。

4.根据权利要求1所述的三维电渗固结软土集排水装置，其特征在于：所述集水井(1)的外壁均布有若干个供水渗入的开孔。

5.根据权利要求4所述的三维电渗固结软土集排水装置，其特征在于：所述集水井(1)的外壁依次包裹有土工滤布(8)和钢丝笼(9)。

6.根据权利要求1所述的三维电渗固结软土集排水装置，其特征在于：所述电源为直流电源(11)，电源正极与负极之间的电势梯度为1～2V/cm。

7.一种根据权利要求1至6任一所述的三维电渗固结软土集排水装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、预制集水井段和阴极管段，运输至施工现场；

(2)、确定集水井的位置，预先开挖，分段组装集水井，装配好密封件；并在集水井壁外侧依次包裹土工滤布和钢丝笼，再将集水井放入预先挖好的井中；

(3)、分段组装阴极管，从集水井的中心点处插入装配好的阴极管，插入土体内与土体接触的阴极管长度为至少40cm；

(4)、依据水平电势梯度为1～2V/cm和实际使用的电源电压，通过阴极管的位置确定出阳极型钢在三维空间中的位置，具体算法为：阳极型钢到阴极管的距离＝实际使用电源电压÷水平电势梯度；按照阳极型钢到阴极管的距离来均布阳极型钢，阳极型钢的各边围成一多边形，阴极管位于多边形的中心位置处；通过导线将电源负极与阴极管顶部连接，电源正极与阳极型钢顶部并联连接；

(5)、连接阴极管与外部定时排水装置；

(6)、通电开始电渗，单次定时抽水装置的排水量与电渗排水量相适配。