專利名稱：一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法。主要適用于沿海、沿江高速公路軟土地基處理等工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
樁-土協(xié)調(diào)共同作用分擔(dān)上部荷載，是樁基復(fù)合地基處理軟土地基的本質(zhì)特征。 對地基土的處治包括樁體置換增強作用和土體固結(jié)壓縮增強作用兩大類。在本發(fā)明之前， 中國專利“一種樁土互動漿固散體材料樁復(fù)合地基施工工法”(ZL200510038903. X)公開了一種采用鉆機(jī)成孔、泥漿護(hù)壁，并在樁孔內(nèi)注入水泥漿液和骨料，兩者固結(jié)形成樁體，漿液滲入樁周土體中，對樁周土體起到一定的加固作用，在樁頂鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基的技術(shù)。該法雖然提高了碎石樁的整體剛度，克服了碎石樁側(cè)向鼓出明顯、臨界樁長較短等缺陷，但是由于黏性土滲透系數(shù)較低，造成水泥漿液在樁周土中的滲透有限，單純的靜壓灌漿無法真正有效地對樁周土體性質(zhì)起到改善和提高作用。中國專利“電化學(xué)成樁法加固軟土模型試驗裝置”(ZL 200710052637. 5)公開了一種利用電滲法提高軟土強度的模型試驗裝置。普通電滲法環(huán)保、低能耗，但是往往處理周期相對較長，且整體土體強度提高有限；因此單獨利用電滲法處理結(jié)果較難滿足上部承載力和沉降要求。中國申請專利“一種化學(xué)溶液注入電滲法聯(lián)合碎石樁復(fù)合地基方法” (201110083345. 4)公開了一種在碎石樁體內(nèi)插入金屬電極并注入化學(xué)溶液，利用直流電場電滲力作用對樁間土體進(jìn)行加速固結(jié)排水作用和溶液化學(xué)作用，化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的沉淀物對碎石樁體和土體都起到一定的膠結(jié)作用，最終在樁頂鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基的新技術(shù)。該法雖然提高了樁間土的排水固結(jié)速率，化學(xué)反應(yīng)沉淀物對樁體和土體也存在一定的膠結(jié)作用；但是，整體還是屬于柔性碎石樁復(fù)合地基處理技術(shù)，尚不能完全克服柔性樁復(fù)合地基沉降量大等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，綜合考慮漿固散體材料樁和電滲法處理軟基技術(shù)的優(yōu)缺點，提出一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，其特征在于通過鉆孔、泥漿護(hù)壁形成樁孔；往樁孔內(nèi)投放散體材料；在樁孔之間的地基土內(nèi)交錯布置電動土工合成材料電極作為陰極；在樁孔內(nèi)放置注漿管同時作為注漿管道和陽極電極；在散體材料樁內(nèi)通過注漿管灌注水泥漿液；接通樁間土電極和注漿管電極上的直流電源，利用直流電場作用力對樁周土體進(jìn)行電化學(xué)灌漿，水泥漿液在電滲力作用下從樁孔向樁周土體中滲透，同時電滲使樁間土排水固結(jié)；當(dāng)電極排水口處流出的水變渾濁，或者散體材料樁注漿后初凝完成時，停止電滲；漿液凝固后形成漿固散體材料樁，同時樁間土強度得到增強；在樁頂和樁間土頂面鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基。本發(fā)明的散體材料樁直徑在300-800 mm之間，樁間距在1-5 m之間，樁長可以達(dá)到35 m以上；散體材料為級配良好的碎石、磚石等建筑垃圾、廢棄鋼渣等散體粗粒材料。本發(fā)明的陰電極采用電動土工合成材料圍成圓柱形，其直徑在15-25 mm之間，長度在5-25 m之間，圓柱形電動土工合成材料上部設(shè)置絕緣套管和排水口 ；陽電極采用鋼制注漿管，當(dāng)注漿管作為陽極連接直流電源時，注漿管與注漿泵等外部設(shè)備斷開。本發(fā)明所采用的水泥漿液，漿液里添加緩凝劑，減緩水泥漿液初凝時間，延長電化學(xué)灌漿與滲透時間。本發(fā)明的鉆孔頂部護(hù)筒采用鋼材制作，護(hù)筒深度達(dá)到地下水位線以下。本發(fā)明所采用的直流電場，根據(jù)現(xiàn)場土性、含水率、水泥漿液濃度等特性的不同， 確定工作電壓和電流，一般電壓在80-240 V之間，電流在60-200 A之間。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于電滲力增大了水泥漿液在樁周土體中的滲透，增強樁間土強度；同時通過電滲技術(shù)加速樁間土排水固結(jié)，增強樁間土強度；協(xié)調(diào)樁、土相對剛度比，提高樁-土相互作用復(fù)合地基承載性能。經(jīng)過填筑碎石等粗粒材料形成散體材料樁，提高地基承載力；通過樁體和樁間土的電化學(xué)灌漿工藝技術(shù)，提高散體材料樁的整體剛度和樁間土強度，形成整體電化學(xué)漿固散體材料樁，提高地基土整體承載力和減少地基沉降。水泥漿液中添加緩凝劑，延長了漿液的凝固時間，保證了漿液滲透能力。采用電動土工合成材料作為電極，既可以作為電路通道，又可作為排水通道。與常規(guī)漿固碎石樁相比，本發(fā)明的注漿效果更好，尤其是在黏性土層中，電化學(xué)灌漿可以顯著提高水泥漿液在樁周土的擴(kuò)散， 有效提高樁周土強度；同時在電滲力作用下，樁間土強度得到顯著提高。與常規(guī)電化學(xué)成樁法相比，本發(fā)明的漿固散體材料樁樁體可以提供更高的地基承載力，且質(zhì)量更容易控制、 承載力計算方便。該方法施工工藝簡單、可操作性強，便于質(zhì)量控制，經(jīng)濟(jì)效益明顯，治理軟土地基效果顯著；且施工機(jī)械較矮，可以廣泛適用于空間受限的高壓輸變線、橋梁互通等路段。


圖1為本發(fā)明的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的橫截面結(jié)構(gòu)示意其中，1為鉆孔，2為灌漿泵，3為護(hù)壁泥漿，4為清水，5為水泥注漿液，6為樁頂孔壁護(hù)筒，7為灌漿管，8為散體材料，9為電動土工格柵電極，10為絕緣套管，11為導(dǎo)線，12為電源開關(guān)，13為直流電源，14為水泥漿液滲流方向，15為電極上部排水孔，16為地表排水溝，17 為連接閥門。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅局限于本實施方式的描述。如圖1和圖2所示，實施時，首先利用鉆機(jī)按照設(shè)計直徑鉆孔(1)到設(shè)計深度，并采用泥漿(3)護(hù)壁，在鉆孔(1)頂部、地下水位線以上段放置由鋼板制作成的樁頂孔壁護(hù)筒 (6)，向鉆孔(1)內(nèi)放入注漿管(7)，灌漿泵(2)和注漿管(7)由連接閥門(17)連接，通過灌漿泵(2)向注漿管(7)內(nèi)放清水(4)清洗鉆孔(1)，然后投放級配良好的碎石或者磚塊等建筑垃圾或者廢棄鋼渣等粗粒骨料散體材料(8)；在樁間土埋設(shè)頂部帶絕緣套管(10)的電動土工格柵電極(9)，并用導(dǎo)線(11)連接電源開關(guān)(12)和直流電源(13)的負(fù)極；散體材料 (8)投放完成后通過注漿管(7)注入水泥漿液(5)，水泥漿液(5)中摻入緩凝劑；斷開連接閥門(17)，將注漿管(7)與直流電源(13)的正極連接，開通電源開關(guān)(12)進(jìn)行間歇通電電化學(xué)反應(yīng)，水泥漿液按照水泥漿液滲流方向(14)滲透到樁間土體；樁間土體內(nèi)的水在電滲力作用下從陰極電動土工格柵電極(9)頂部排水孔(15)排出，通過地表排水溝(16)匯集流出場地外。當(dāng)陰極電極排水口處流出的水變渾濁，或者散體材料樁注漿后初凝完成時，停止電滲，形成電化學(xué)漿固散體材料樁，在樁頂和樁間土頂面鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，其特征在于通過鉆孔、泥漿護(hù)壁形成樁孔；在地基土內(nèi)交錯布置電動土工合成材料電極作為陰極；在樁孔內(nèi)放置注漿管作為陽極；在散體材料內(nèi)通過注漿管灌注水泥漿液；接通樁間土電極和注漿管電極上的電源，利用電場作用力對樁周土體進(jìn)行電化學(xué)灌漿，水泥漿液在電滲力作用下從樁孔向樁周土體中滲透，同時電滲使樁間土排水固結(jié)；漿液凝固后形成漿固散體材料樁，同時樁間土強度得到增強；當(dāng)電極排水口處流出的水變渾濁，或者散體材料樁注漿后初凝完成時，停止電滲；電動土工格柵電極上部設(shè)置絕緣套管和排水孔，鉆孔頂部地下水位線以上部分設(shè)置護(hù)筒；在樁頂和樁間土頂面鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基；所述散體材料樁直徑在300-800 mm之間，樁間距在1-5 m之間，樁長可以達(dá)到35 m以上；所述陰電極采用電動土工合成材料圍成圓柱形，其直徑在15-25 mm之間，長度在5_25 m之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，其特征在于散體材料為級配良好的碎石、磚石等建筑垃圾、廢棄鋼渣等散體粗粒材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，其特征在于圓柱形電動土工合成材料電極上部設(shè)置絕緣套管和排水口 ；陽電極采用鋼制注漿管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，其特征在于所采用的水泥漿液里添加緩凝劑，減緩水泥漿液初凝時間，延長電化學(xué)灌漿與滲透時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，其特征在于鉆孔頂部護(hù)筒采用鋼材制作，護(hù)筒深度達(dá)到地下水位線以下。
全文摘要
一種電化學(xué)灌漿聯(lián)合漿固散體材料樁處理軟基的方法，通過鉆孔、泥漿護(hù)壁形成樁孔；投放散體材料；在地基土內(nèi)交錯布置電動土工合成材料電極作為陰極；在樁孔內(nèi)放置注漿管作為陽極；在散體材料內(nèi)通過注漿管灌注水泥漿液；接通樁間土電極和注漿管電極上的電源；利用電場作用力對樁周土體進(jìn)行電化學(xué)灌漿，水泥漿液在電滲力作用下從樁孔向樁周土體中滲透，同時電滲使樁間土排水固結(jié)；漿液凝固后形成漿固散體材料樁，同時樁間土強度得到增強；在樁頂和樁間土頂面鋪設(shè)褥墊層形成復(fù)合地基。該方法施工工藝簡單、可操作性強，便于質(zhì)量控制，經(jīng)濟(jì)效益明顯，治理軟土地基效果顯著；且施工機(jī)械較矮，可以廣泛適用于空間受限的高壓輸變線、橋梁互通等路段。
文檔編號E02D3/11GK102409663SQ20111034123
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者丁選明, 劉漢龍, 孔綱強, 陳育民 申請人:河海大學(xué)