电动土工织物电渗联合强夯碎石桩的淤泥快速处理方法

技术领域

本发明属于软土地基加固领域，具体涉及一种电动土工织物电渗联合强夯碎石桩的淤泥快速处理方法。

背景技术

在我国沿海地区分布着众多河流湖泊，随着不断地泥沙沉积，形成了典型的淤泥土层和滩涂淤泥等软土地基，具有高含水率、高孔隙比、高压缩性、低强度等特点。在这些软土地基上施工建设建筑物时，首先要对地基进行加固处理，否则会产生较大工后沉降，严重影响建筑物的安全。

强夯法由法国Menard公司于20世纪60年代首创，也称动力固结法，在砂土、黄土、粉土、碎石土等地基的加固中得到广泛应用。强夯法可以消除主固结沉降、提高土体承载力，同时设备简单、易于施工。但是采用强夯处理软粘土和淤泥时，强夯动力作用下土体孔隙中水分难以瞬间排出，土中孔隙水压力增高且短时间内难以消散，导致出现“橡皮土”现象，地基出现侧向隆起，越夯越软，同时夯锤难以拔出。

对于淤泥，电渗排水固结具有较多优势，电渗法工期短、可处理细颗粒土、高含水率淤泥，但是也存在后期处理能耗较高、电极材料腐蚀、电极和土体分离等现象，限制了电渗法在实际工程的广泛应用。对于大面积高含水率淤泥地基的处理，为缩短施工周期、提高加固后的地基强度、降低综合处理成本，电渗-强夯法联合加固软土地基是一种可行的解决方案。

目前电动土工织物的布置方法如水平布置、竖向布置存在全面铺开浪费电极材料、分层铺设有难度、线缆连接(用于电渗)等问题，尚缺少一种工法能够使用电动土工织物进行高效、快捷的电渗排水固结。

发明内容

为解决上述在强夯和电渗过程中出现的“橡皮土”、电极和土体分离、浪费电极材料等问题，本发明提供了一种电动土工织物电渗联合强夯碎石桩的淤泥快速处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种电动土工织物电渗联合强夯碎石桩的淤泥快速处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)在场地进行阵列式布点，采用强夯法或静压法，利用长纺锤状夯锤在布置点位将长筒状电动土工织物打入土中；

(2)夯锤上拔，在坑底预留抽水管，然后向长筒状电动土工织物中填入碎石，碎石对土工织物产生压力，保证土工织物与土紧密接触，提高导电性，同时，土工织物对碎石也起到约束作用，提高承载力和维持碎石桩形态，在场地形成若干土工织物-碎石桩复合体；

(3)将阳极和阴极按列交错布置，通电电渗，利用抽水设备通过抽水管不断从桩底抽出水分；

(4)电渗进行的中后段，断电，在土工织物-碎石桩复合体之间的空地上采用强夯法，利用圆饼状夯锤对周边淤泥进行强夯，同时抽水设备间歇抽水；强夯后再次通电电渗，加强排水效果；该过程反复进行。

进一步地，电渗处理后，土工织物-碎石桩复合体保留在原场地，形成复合地基，提高地基承载力，同时提供排水通道。

进一步地，采用具有较高延展性和拉伸强度的电动土工织物，同时兼具导电性能，其中导电部分采用碳纤维类导电材料，比例不低于质量分数5％，其他部分采用聚丙烯、尼龙、涤纶或混合组成，并需进行加筋处理(可采用涤纶进行加筋处理)，防止夯锤打入过程中土工织物破碎；电动土工织物底部需增加筋条数量，防止夯锤、碎石冲击磨损导致底部破裂。

进一步地，所述长纺锤状夯锤的重量可调节，能够很好的从淤泥中上拔，外表圆润无棱角，材质可采用不锈钢，夯锤内部有空腔室，上部有注砂/出砂孔，可向夯锤内部注入干砂，根据贯入深度和贯入阻力调整夯锤的重量。

进一步地，所述步骤(1)中采用低能量强夯，能量一般设置低于1000KN·m，保证土工织物压入土中设定深度(根据场地淤泥层处理深度确定)的同时，防止夯锤打入过程中土工织物破碎。

进一步地，所述步骤(4)中采用高能量强夯，能量一般设置1500～4000KN·m，提高淤泥排水效果，同时提高地基承载力。

进一步地，所述电动土工织物顶端设计有防滑衬垫，防止在夯锤贯入过程中，土工织物脱落进入坑底。

进一步地，在整体完成一次电渗排水后，将阴阳电极进行互换，开始反方向的电渗排水，使得淤泥中含水率降低效果均衡，从而提高整体的排水效果。

本发明的优点和效果在于：

1.利用设计的长纺锤状夯锤将长筒状电动土工织物打入土中，避免强夯时夯锤的棱角对电动土工织物的破坏，也避免了高含水率软粘土强夯时产生的“橡皮土”现象。同时，采用空心不锈钢设计，易于夯锤从淤泥中拔出；

2.提出的长筒状电动土工织物-碎石桩复合体构造，打入土中后，其中填入碎石形成碎石桩-土工布复合体，碎石对土工织物产生压力，保证土工织物与土紧密的接触，提高导电性，同时，土工织物对碎石也起到了约束作用，能够减少上部冲击、压力作用下的碎石桩侧向变形，从而提高承载力；

3.目前电动土工织物的布置方法如水平布置、竖向布置存在全面铺开浪费电极材料、分层铺设有难度、线缆连接(用于电渗)有困难等问题。本发明提出的电动土工织物-碎石桩复合体新工法节省材料，施工简单；

4.采用本发明方法形成的碎石桩，深度较大、桩身相对单一强夯形成的碎石墩体更加修长，相应的电渗和强夯加固深度也增大，处理淤泥地基效果更好；

5.采用低能量强夯、高能量强夯相结合，再联合电渗法处理高含水率淤泥，能够充分发挥电渗法和强夯法的优势，快速、有效加固超软淤泥，又避免了强夯法不适于处理高含水率淤泥的缺陷；

6.在整体完成一次电渗排水后，将阴阳电极进行互换，开始反方向的电渗排水，使得淤泥中含水率降低效果均衡，从而提高整体的排水效果，同时提高电渗效率和电极利用率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的长筒状电动土工织物-碎石桩复合体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的长纺锤状夯锤结构示意图；

图3是本发明实施例提供的淤泥快速处理方法示意图；

图4是本发明实施例提供的淤泥快速处理方法的点位布置俯视图；

图中：1-防滑衬垫；2-土工布；3-导电材料；4-加筋条；5-起吊线；6-不锈钢外壳；7-腔室；8-注砂/出砂孔；9-长纺锤状夯锤；10-长筒状电动土工织物；11-圆饼状夯锤；12-碎石；13-阳极；14-阴极；15-水流方向；16-蓄水池；17-抽水管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

本发明实施例中，首先制备一种长筒状电动土工织物-碎石桩复合体构造，如图1所示。其中，顶端设计有防滑衬垫1，防止在夯锤贯入的过程中，土工织物脱落进入坑底，土工布基础部分采用聚丙烯、尼龙、涤纶或混合织成的土工布2，其中导电部分采用碳纤维类导电材料3，比例不能低于质量分数5％，整体上采用涤纶作为加筋条4进行加筋处理，防止夯锤打入过程中土工织物破碎，底部需要增加筋条数量，防止夯锤、碎石冲击磨损导致底部破裂。因此本实施例中电动土工织物具有较高的延展性和拉伸强度，同时兼具导电性能。

本发明实施例中，采用一种长纺锤状夯锤9，如图2所示。外表圆润无棱角，材质方面可采用空心不锈钢外壳6，能够很好的从淤泥中通过起吊线5上拔。夯锤内部有腔室7，上部有注砂/出砂孔8，可通过注砂/出砂孔8注入干砂，根据贯入深度和贯入阻力调整夯锤9的重量。采用低能量强夯法或静压法，利用长纺锤状夯锤将长筒状电动土工织物打入土中。

本发明实施例中，长筒状电动土工织物10可根据淤泥土层厚度和处理深度调整高度，可设计高度为2米—20米，当长筒状电动土工织物10打入淤泥中后，其中填入碎石12，形成复合体，碎石12对土工织物10产生压力，保证土工织物10与土很好的接触，提高导电性，同时，土工织物10对碎石12也起到了约束作用，提高桩承载力和维持碎石桩形态。

施工时，采用一种低能量强夯、高能量强夯相结合的方法，联合电渗法处理高含水率淤泥，如图3所示。主要步骤如下：

(1)采用低能量强夯法或静压法，能量一般设置低于1000KN·m，利用长纺锤状夯锤9将长筒状电动土工织物10打入土中；

(2)夯锤上拔，在坑底预留抽水管17，然后向长筒状电动土工织物10中填入碎石12，碎石12对土工织物产生压力，保证土工织物与土紧密接触，提高导电性，同时，土工织物对碎石12也起到约束作用，提高承载力和维持碎石桩形态，在场地形成若干土工织物-碎石桩复合体；

(3)在场地的布置点位打若干土工织物-碎石桩复合体，可采用阵列式布点，如图4所示，两侧为阳极13，中间为阴极14，在电渗流的驱动下，水流方向15由两侧向中间移动，在中部的碎石桩中，通过抽水管17将水不断抽入蓄水池16中；

(4)电渗进行的中后段，断电，在土工织物-碎石桩复合体之间的空地上采用高能量强夯法，能量一般设置1500～4000KN·m，利用圆饼状夯锤11对周边淤泥进行强夯，同时抽水设备每隔30分钟进行一次间歇抽水；强夯后再次通电电渗，加强排水效果；该过程反复进行。

电渗处理后，土工织物-碎石桩复合体保留在原场地，形成复合地基，提高地基承载力，同时提供排水通道。

此外，在整体完成一次电渗排水后，将阴阳电极进行互换，开始反方向的电渗排水，使得淤泥中含水率降低效果均衡，从而提高整体的排水效果。

以上所述仅为本发明示意性具体实施方案，并非用以限制本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。