[发明专利]三维电渗固结软土集排水装置及其施工方法

说明书

本发明公开了一种三维电渗固结软土集排水装置及其施工方法包括竖直设置的集水井、同心设置于集水井内且与电源负极相连接的阴极管、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以及位于集水井底部用于固定阴极管且不导电的密封件，所述阴极管顶部外接有抽水装置，阴极管底部具有均布于通孔的开孔管段，该开孔管段的下部穿出集水井和密封件并伸入待固化土体内，开孔管段的上部留在集水井内；通电后阳极型钢形成电渗阳极，与土体接触的开孔管段形成电渗阴极，且形成的电流方向为四周斜向下。本发明实现电渗的三维电渗效果，通过三维电路保证三维渗流，从而达到三维电渗排水效果，提高电渗效率。

技术领域

本发明涉及排水装置，尤其涉及三维电渗固结软土集排水装置及其施工方法。

背景技术

由于城市建设用地紧缺，填海造陆、滩涂开发、软土地基上建设建筑群等引起了人们的关注，但软粘土由于其具有含水率高、渗透性低和强度低等缺点，无法满足建筑施工要求，需要对其进行快速排水固结处理。

排水固结法是目前处理软土地基常用的方法，其主要包括堆载预压、真空预压和电渗排水固结等。堆载预压是建造建筑物前，对地基施加预压荷载，使土体预先完成部分地基沉降，通过该预压荷载使土颗粒发生聚集，减小孔压，增加土体的有效应力，提高土体的承载力，从而减少因次固结产生的沉降。真空预压是先在预处理的黏土层上铺设砂垫层并用塑料薄膜密封，然后用真空泵向密封薄膜中抽真空，通过薄膜内外产的压力差使土中水与气体排出土体，降低地下水位，使软土地基达到快速固结的目的；由于受制于土体的水力传导系数，在软粘土地基处理中排水固结缓慢，后期真空度传递受损和塑料排水板淤堵等问题，使堆载预压和真空预压不能达到预期的效果。

电渗排水固结法是采用在土体中插入电极，施加直流电后使土体中的孔隙水在电场作用下从阳极向阴极移动，达到土体排水固结目的。1939年Casagrande第一次将电渗法应用到岩土工程中，1968年Esrig提出了电渗的一维固结理论，2004年苏金强等在Esrig一维电渗固结理论基础上，利用分块处理的办法，给出了不同边界条件下的二维电渗固结理论解答。电渗排水固结方法主要用来处理高含水量，低渗透性的软土地基，与传统地基处理方法相比，具有固结速度快、安全性高和污染小等优点，但由于其能耗较高，电极腐蚀严重，缺乏合理的现场设计方法等问题，目前仅处于以室内试验研究为主，无法应用于实际工程中，限制了电渗固结的发展。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种达到三维电渗排水效果且有效提高电渗效率的三维电渗固结软土集排水装置。

本发明的第二目的是提供该三维电渗固结软土集排水装置的施工方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种三维电渗固结软土集排水装置，包括竖直设置的集水井、同心设置于集水井内且与电源负极相连接的阴极管、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以及位于集水井底部用于固定阴极管且不导电的密封件，所述阴极管顶部外接有抽水装置，阴极管底部具有均布有通孔的开孔管段，该开孔管段的下部穿出集水井和密封件并伸入待固化土体内，开孔管段的上部留在集水井内；通电后阳极型钢形成电渗阳极，与土体接触的开孔管段形成电渗阴极，且形成的电流方向为四周斜向下。

其中，所述集水井由若干个集水井段拼接而成，所述阴极管由若干个阴极管段拼接而成，且集水井的拼接处与阴极管的拼接处位于同一水平面。

优选的，相邻两段集水井段通过螺母部和螺栓部相连接，其中螺母部和螺栓部分别与集水井段为一体成型结构，且该螺栓部上开设有十字开口。

再者，所述集水井上部的拼接处设有支撑圆环，该支撑圆环包括与集水井相连套设在螺母部上的支撑外环、套设在阴极管外的支撑内环以及用于连接支撑外环和支撑内环且均布设置的支撑臂，该支撑臂与十字开口相适配。