基于电动土工织物复合体的淤泥立体电渗排水加固方法

技术领域

本发明属于电渗加固高含水率淤泥领域，具体涉及一种基于电动土工织物复合体的淤泥立体电渗排水加固方法。

背景技术

在我国沿海地区分布着众多河道，随着泥沙沉积会产生大量河道淤泥和滩涂淤泥，造成河床淤积、河道变浅等问题，需要定期进行清淤处理。清淤得到的淤泥往往具有含水量较高、高压缩性、低强度、低渗透性等特点，需要进行一定处理才能满足地基承载力的要求。电渗法作为一种软土地基处理方法，能够快速排水、加固河道淤泥。

通过电渗加固高含水率淤泥或软土地基时，采用传统的金属材料作为电极存在电极腐蚀严重、中后期能耗变高等问题，近年来，电动土工合成材料的采用一定程度上解决了这些问题，但是常见的电动土工合成材料如不锈钢电动土工合成材料，存在价格较高、耐腐蚀性较差等问题，还有的土工合成材料采用两层排水板之间掺有导电金属丝，而不是导电材料直接与土体接触，导致土工合成材料与土体之间的接触电阻过高，降低电渗固结效率。

传统的电渗加固方法，往往采用竖向打入电极板或电动土工材料，进行水平向电渗固结软土，相对较少的采用平铺电极材料进行垂直向电渗固结软土。不管是水平还是垂直方向电渗处理，单一方向的电渗加固软土会造成电渗处理效果不均匀、局部含水率过高、电极和土体脱开导致能耗升高等问题。

发明内容

为解决上述电渗过程中存在的电极材料腐蚀严重、价格较高、电渗处理效果不均匀等问题，本发明提出了一种基于电动土工织物复合体的淤泥立体电渗排水加固方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于电动土工织物复合体的淤泥立体电渗排水加固方法，采用设计的电动土工织物复合体，通过立体、连续电渗排水方法，对淤泥进行快速电渗排水加固处理，包括以下步骤：

(1)构建电动土工织物复合体，所述电动土工织物复合体为三层结构的复合体，上下层为纤维和导电材料相互交织构成的电动土工织物，中间层为柔性排水板，所述柔性排水板内部有排水通道，表面有排水孔，三层之间柔性搭接固定；

(2)施工时，在场地最底层铺设一层电动土工织物复合体，在土工织物复合体上平铺或吹填淤泥，再覆盖一层电动土工织物复合体，在上层土工织物复合体两侧设置排水沟，在土工织物复合体两侧插入竖向柔性导电管，完成第一层铺设；

(3)第一层的上层土工织物复合体接电源阴极，下层土工织物复合体接电源阳极，通电开始电渗(电渗水流方向垂直向上)，两侧排水沟收集排出的水；

(4)第一层电渗完成后，在电动土工织物复合体上再铺一层淤泥，然后再覆盖一层电动土工织物复合体，在上层土工织物复合体两侧设置排水沟，在土工织物复合体两侧插入竖向柔性导电管，与第一层插入淤泥中的竖向柔性导电管连接，完成第二层铺设；第二层的上层土工织物复合体接电源阴极，下层土工织物复合体接电源阳极，通电开始电渗(此时步骤(3)中的阴极转换为了阳极)，两侧排水沟收集排出的水；重复上述流程，层层堆载淤泥进行电渗。

(5)在多层淤泥堆载完毕后，由于在每一层淤泥堆载时都在两侧连接了相应长度的竖向柔性导电管，最终将一侧所有导电管连接电源阳极，另一侧所有导电管连接电源阴极，进行一次整体的水平方向的电渗排水加固(电渗水流方向水平)，通过阴极侧的排水沟收集排出的水。

进一步地，所述步骤(5)中，在完成一次水平方向的电渗排水加固后，将阴阳电极进行互换，开始反方向的电渗排水加固，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。

进一步地，所述电动土工织物的纤维采用涤纶、聚酯纤维、无纺布等，具有良好的渗水性能，同时可以过滤淤泥；所述导电材料采用碳纤维、炭黑、石墨粉、导电金属等；所述电动土工织物中导电材料比例不能低于质量分数5％。

进一步地，所述柔性排水板表面排水孔用于收集四周淤泥中排出的水分，内部排水通道用于将淤泥中的水分水平向排入排水沟。

进一步地，所述柔性排水板采用柔性较好的塑料制成，可采用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等混合配制，兼具刚度和柔性。

进一步地，所述电动土工织物复合体的三层之间采取涤纶或聚酯纤维进行柔性搭接固定，使三层形成整体而不发生滑动。

进一步地，每一层先通过垂直方向电渗排水，最后整体上进行水平方向电渗排水加固。

进一步地，在进行电渗排水的同时，上部不断增加的堆载压力会对下层淤泥起到固结排水的作用，同时增加了对每一层土工织物复合体的约束力，进而增强土工织物复合体对土体加筋效果。

本发明的优点和效果在于：

1.基于纤维、导电材料和排水板构成的电动土工织物复合体，使用纤维材料制造土工织物复合体，环保、廉价，同时电动土工织物复合体具备耐酸碱腐蚀和导电性能，且易于施工；

2.土工织物复合体经过编织，具有很好的抗拉拔性能，可以对土体形成良好的加筋作用；

3.提出的立体连续电渗排水方法，首先逐层在垂直方向排水，最后整体上在水平方向排水，可实现对淤泥进行快速、均匀的固结排水；

4.在进行电渗排水的同时，上部不断增加的堆载压力也会对下层土起到加速重力排水固结的作用，同时也增加了对每一层土工织物复合体的约束力，进而增强了土工织物复合体对土体加筋效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动土工织物复合体的电动土工织物部分结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电动土工织物复合体主视图；

图3是本发明实施例提供的立体连续电渗排水加固示意图；

图中：1-纤维；2-导电材料；3-柔性搭接件；4-电动土工织物；5-柔性排水板；6-排水孔；7-排水通道；8-土工织物复合体；9-排水沟；10-淤泥；11-电渗水流方向垂直向上；12-阴极；13-阳极；14-柔性导电管；15-电渗水流方向水平。

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。

本发明实施例提供了一种基于电动土工织物复合体的淤泥立体电渗排水加固方法，采用设计的电动土工织物复合体，通过立体、连续电渗排水方法，对淤泥进行快速电渗排水加固处理。

本实施例首先制备一种电动土工织物复合体8，如图1、2所示，该电动土工织物复合体为三层结构的复合体，上下层为纤维1和导电材料2相互交织构成的电动土工织物4，中间层为柔性排水板5，柔性排水板5内部有排水通道7，本实施例中通过两个支撑隔板形成三个排水通道，柔性排水板5表面有排水孔6，三层之间通过柔性搭接件3固定，柔性排水板5表面排水孔6用于收集四周淤泥中排出的水分，内部排水通道7用于将淤泥中的水分水平向排入排水沟9。

在一个实施例中，电动土工织物4的纤维1可以采用涤纶、聚酯纤维、无纺布等，具有良好的渗水性能，同时可以过滤淤泥。导电材料2可以采用碳纤维、炭黑、石墨粉、导电金属等；电动土工织物4中导电材料2比例不能低于质量分数5％。柔性排水板5采用柔性较好的塑料制成，可采用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等混合配制，兼具刚度和柔性。电动土工织物复合体8的三层之间采取涤纶或聚酯纤维构成的柔性搭接件3进行柔性搭接固定，使三层形成整体而不发生滑动。

本实施例中，电动土工织物复合体8制备好后，通过立体、连续电渗排水方法，对淤泥进行快速固结加固处理，主要步骤如下：

(1)按图3中(1)施工，首先在场地最底层铺设一层电动土工织物复合体8，在土工织物复合体8上平铺或吹填淤泥10，再覆盖一层电动土工织物复合体8，在上层土工织物复合体8两侧设置排水沟9，在土工织物复合体8两侧插入竖向柔性导电管14，完成第一层铺设，其中竖向柔性导电管14同一排可插多个，相邻之间间隔一定距离；

(2)第一层的上层土工织物复合体8接电源阴极12，下层土工织物复合体8接电源阳极13，通电开始电渗(电渗水流方向垂直向上11)，两侧排水沟9用水泵不断收集排出的水；

(3)第一层淤泥10电渗完成后，按图3中(2)施工，在电动土工织物复合体8上再铺一层淤泥10，然后再覆盖一层电动土工织物复合体8，在上层土工织物复合体8两侧设置排水沟9，在土工织物复合体8两侧插入竖向柔性导电管14，与第一层插入淤泥10中的竖向柔性导电管14连接，完成第二层铺设；第二层的上层土工织物复合体8接电源阴极12，下层土工织物复合体8接电源阳极13，通电开始电渗(此时步骤(3)中的阴极转换为了阳极)，两侧排水沟9收集排出的水；重复上述流程，层层堆载淤泥进行电渗；

(4)在多层淤泥堆载完毕后，按图3中(3)施工。由于在每一层淤泥堆载时都在两侧连接了相应长度的竖向柔性导电管14，最终将一侧所有导电管连接电源阳极13，另一侧所有导电管连接电源阴极12，进行一次整体的水平方向的电渗排水加固(电渗水流方向水平15)，通过阴极侧的排水沟9收集排出的水。

在进行电渗排水的同时，上部不断增加的堆载压力会对下层淤泥起到固结排水的作用，同时增加了对每一层土工织物复合体的约束力，进而增强土工织物复合体对土体加筋效果。

此外，在完成一次水平方向的电渗排水加固后，将阴阳电极进行互换，开始反方向的电渗排水加固，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。