一種電滲增強樁加固軟基裝置及施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于地基加固工程領域，特別涉及一種電滲增強粧加固軟基裝置及施工方法，適用于軟土地基處理施工。
【背景技術】
[0002]我國沿海廣泛分布著大量深厚軟土地基，土質主要為淤泥質土。由于軟土地基具有含水量高、壓縮性大、滲透性低等特點，在建筑工程、道路工程等施工前通常需要進行地基處理。預制粧是應用非常普遍的軟土地基處理方法，最為常見的預制粧粧型為鋼筋混凝土管粧或鋼筋混凝土方粧，具有單粧承載力高、成粧質量可靠、施工效率高等優點。
[0003]預制粧施工通常采用夯擊、振動或靜壓的方式施工，由于軟土地基含水量很高，滲透性又比較差，預制粧沉粧過程中會在粧下部產生很高的超孔隙水壓力，超孔隙水壓力難以消散，不僅使預制粧沉粧困難，而且會產生嚴重的擠土效應，致使周圍已經施工完成的預制粧上浮、傾斜甚至斷粧。同時，預制粧沉粧會造成粧側土體結構破壞，抗剪強度嚴重削弱甚至喪失，沉粧完成后抗剪強度需要很長時間才能恢復，預制粧承載力增長緩慢，影響施工工期。另外一個方面，預制粧表面光滑，粧周軟土抗剪強度又較低，因而粧側摩阻力偏低，單粧承載力不高，通常需要較密的粧間距方能提供需要的地基承載力，造成預制粧軟基處理成本較高，資源浪費。另外，粧周軟土在上覆荷載作用下固結沉降，往往后產生較大負摩阻力，降低預制粧單粧承載力。
[0004]綜上所述，預制粧加固軟土地基具有擠土效應嚴重、承載時效性差、粧側摩阻力低、負摩阻力大等問題，亟需通過改進技術解決這些問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種消散并且提高粧側摩阻力，結構合理的電滲增強粧加固軟基裝置及施工方法。
[0006]為了實現上述技術目的，本發明采用了以下技術方案:
[0007]這種電滲增強粧加固軟基裝置，包括導電復合材料，所述導電復合材料由粘貼有金屬絲的條狀碳纖維布組成，導電復合材料通過環氧樹脂均勻豎向密貼于預制粧表面；預制粧底部設有鋼制粧靴，導電復合材料底端互相聯通并置于鋼制粧靴內；在導電復合材料外部包裹有一層鋼絲網，并沿預制粧每間隔一定距離設置一個固定鋼環；導電復合材料頂端通過導線與直流電源的正極相連；預制粧之間的軟土地基中插入有導電排水管，導電排水管一方面通過水平排水管與真空栗相連，另外一方面也通過導線與直流電源的負極相連。
[0008]作為優選:所述預制粧為任意截面的鋼筋混凝土預制粧。
[0009]作為優選:所述導電復合材料為條狀碳纖維布表面通過導電膠帶粘貼根及以上金屬絲，金屬絲可用銅絲、不銹鋼絲或鈦絲；
[0010]作為優選:導電復合材料沿預制粧豎向粘貼，在預制粧表面均勻間隔布設，并在預制粧底端通過金屬絲互相連通。
[0011]作為優選:所述鋼制粧靴為槽狀，其截面形狀與預制粧底部截面形狀相同，內部空間比預制粧底部略大。
[0012]作為優選:所述導線采用鋁芯或銅芯絕緣線，導線與導電復合材料連接時采用導線裸露部分與銅絲和碳纖維布互相纏繞連接的方式。
[0013]作為優選:導電排水管采用帶孔的碳纖維管或鍍鋅鋼管，管外包土工濾布，也可采用以導電塑料制作成內芯的導電塑料排水板。
[0014]作為優選:所述水平排水管采用PVC或PE管，通過三通與導電排水管連接，水平排水管匯總到一根排水主管上，排水主管連接真空栗。
[0015]作為優選:所述直流電源采用電流以方波形式輸出的脈沖式直流電源。
[0016]這種電滲增強粧加固軟基裝置的施工方法，包括以下步驟:
[0017]1)在條狀碳纖維布上用導電膠帶粘貼根及以上金屬絲，形成導電復合材料，根據工程需要制備多根導電復合材料。
[0018]2)按照預制粧粧底形狀和尺寸預制鋼制粧靴。
[0019]3)將碳纖維管或鍍鋅鋼管周身鉆設小孔并外包土工濾布，形成導電排水管，或者直接采用導電塑料制作成內芯的導電塑料排水板。
[0020]4)在預制粧表面均勻間隔粘貼多根導電復合材料，采用環氧樹脂作為膠結劑，導電復合材料沿預制粧豎向粘貼。
[0021]5)將導電復合材料在粧底互相聯通并將鋼制粧靴安裝在粧底，導電復合材料置于鋼制粧靴內。
[0022]6)在預制粧及導電復合材料外部包裹一層鋼絲網，沿預制粧豎向每隔一定距離安裝一個固定鋼環固定鋼絲網。
[0023]7)將設有導電復合材料和鋼制粧靴的預制粧壓入軟土地基，導電復合材料通過導線與直流電源正極連接，導電復合材料用作陽極。對于擠土效應不嚴重的情況，直接將預制粧壓至設計深度，然后再連接導線；對于擠土效應嚴重的情況，在壓粧前就將粧側導電復合材料通過導線連接到直流電源的正極，在壓粧過程中即啟動直流電源進行電滲，降低壓粧引起的超孔隙水壓力。
[0024]8)將導電排水管在設計位置引孔插入軟土地基中，通過導線與直流電源負極連接，導電排水管作為陰極。
[0025]9)在導電排水管頂端通過三通連接水平排水管，水平排水管匯總到一根排水主管上并連接真空栗。
[0026]10)啟動直流電源和真空栗使粧側的水分在電場作用下流向導電排水管并排出地基。
[0027]11)壓粧結束后持續電滲和排水，提高粧側摩阻力，直至單粧承載力達到設計要求或導電排水管無水排出。
[0028]本發明的有益效果是:
[0029]1)電滲能夠促使粧周的孔隙水迅速流向粧間的陰極管，在打粧施工過程即開始電滲，打粧產生的超孔隙水壓力在電滲作用下能夠得以迅速消散，能夠顯著減輕沉粧引起的擠土效應，防止擠土效應對周邊管線、建筑物等的影響；
[0030]2)沉粧完成之后，電滲作用能夠繼續促進粧周土體固結，加快粧承載力增長，提高預制粧承載力的時效性，實現上部結構快速加載；
[0031]3)由于電滲能夠對軟土中細顆粒周圍的弱結合水起作用，在持續的電滲作用下，粧側土體中的水分逐漸被疏干，粧周土體強度顯著提高，同時粧-土界面上的電化學作用增強了粧-土界面的強度，從而能夠大大增加粧側摩阻力，使電滲增強粧獲得比無電滲作用預制粧更高的承載力，可以根據設計在一定程度上減少深厚軟粘土中摩擦粧的粧長。
[0032]4)本發明不僅解決預制粧的摩阻力問題，同時還促使粧間土的固結排水。地基中的水在電滲作用下流向排水導電管，并通過真空栗從排水導電管中排出，軟土得到固結沉降，對粧間土的加固作用顯著，粧間土的承載力提高對提高預制粧復合地基的復合地基承載力十分有利。
[0033]5)本發明所述的導電復合材料采用結構加固工程中常用的條狀碳纖維布，利用導電膠帶將兩根銅絲粘貼在條狀碳纖維布上，制作成導電復合材料，這種復合材料具有高強度、高導電性和高耐腐蝕性的特點。
[0034]6)本發明在粧底設置有鋼制粧靴，在沉粧過程中對導電復合材料具有較好的保護作用，防止預制粧下沉中對導電復合材料造成損傷。
[0035]7)本發明在導電復合材料外設置有鋼絲網并每隔一定距離設置有固定鋼環，鋼絲網一方面保護導電復合材料不被沉粧阻力破壞，另外一方面也使導電復合材料互相連通起來，從事提高導電的均勻性，防止局部損壞而導致導電中斷，固定鋼環用于固定鋼絲網和導電復合材料。
【附圖說明】
[0036]圖1是導電復合材料示意圖；
[0037]圖2是電滲增強粧橫截面圖；
[0038]圖3是電滲增強粧立面圖；
[0039]圖4是電滲增強粧加固軟基裝置平面布置圖；
[0040]圖5是電滲增強粧加固軟土地基示意圖；
[0041]附圖標記說明:金屬絲1 ;導電膠帶2 ;碳纖維布3 ;預制粧4 ;導電復合材料5 ;鋼絲網6 ;固定鋼環7 ;鋼制粧靴8 ;電滲增強粧9 ;導電排水管10 ;導線11 ;直流電源12 ;水平排水管13 ;排水主管14 ;真空栗15 ;軟土地基16 ;持力層17。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述。雖然本發明將結合較佳實施例進行描述，但應知道，并不表示本發明限制在所述實施例中。相反，本發明將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本發明的范圍內的替換物、改進型和等同物。
[0043]如圖1所示在條狀碳纖維布3上粘貼金屬絲1，碳纖維布3寬度為10cm，金屬絲1采用銅絲，通過導電膠帶2將兩根銅絲分別粘貼在碳纖維布3上形成導電復合材料5。采用環氧樹脂作為粘結劑將導電復合材料5密貼在預制粧4表面上，預制粧4采用直徑為60cm的鋼筋混凝土預應力管粧，沿豎向均勻布設8根導電復合材料5。將導電復合材料5在預制粧4底端互相連通并置于鋼制粧靴8內，