基于光伏发电系统的地基改良方法

技术领域

本发明涉及软土地基处理技术领域，尤其涉及一种基于光伏发电系统的地基改良方法。

背景技术

随着我国沿海地区建设的飞速发展，土地资源的供应日益紧张，造陆工程不断涌现。但软土通常具有细颗粒、高塑性、低渗透等特性，用常规排水固结法加固这种地基时，初期效果比较显著，但后期加固效果明显下降，表现为后期沉降缓慢，加固后的强度值较小，加固效果并非十分理想。而电渗法具有加固速度快，对细颗粒、低渗透性土有良好的加固效果等优点，且具有排出土体中弱结合水的功效。但是，一般电渗法的应用存在耗能大、处理成本高、资源利用不可持续性，限制了工程实际应用。综上所述，目前亟需一种技术效益明显、对环境友好的基于光伏发电系统的地基改良方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种技术效益明显、对环境友好的基于光伏发电系统的地基改良方法。

这种基于光伏发电系统的地基改良方法，包括如下步骤：

1)地基施工：进行地基基础工程施工；

2)电极准备：在处理范围周边建立围栏和警示牌，分别准备铜管作为正电极、导电排水体作为负电极；

3)电极打设：将铜管和导电排水体分别在现有地下桩体的两侧指定位置就位，利用打设设备液压沉入正电极和负电极，使实际沉入电极中心与设计位置偏差不大于50mm；

4)设置集水设备：通过排水管道将负电极与抽水集水设备连接；

5)组装光伏发电系统：采用光伏电池板、充放电控制器以及储能蓄电池来作为电诱系统，给插入软弱土地基中的正、负电极提供稳定的直流电源；利用电缆导线分别将光伏电池板和储能蓄电池与充放电控制器相连；

6)将光伏发电系统与电极连接：分为串联、并联两种连接方式，采用串联电路形式时，充放电控制器直接通过电缆导线与正、负电极相连；采用并联电路形式时，分别利用水平导电体将多个竖直正、负电极并联，利用电缆导线将并联电路与充放电控制器正、负级相连；设置主电路的同时，设置备用电缆导线将储能蓄电池与主电路连接；电路中设置开关控制系统，中间串联一个电流表，并联一个电压表；

7)进行电诱地基改良：太阳光充足时，光伏电池板开始工作，通过充放电控制器，直接将直流电通给各个正、负电极，同时充放电控制器开始为储能蓄电池进行充电；太阳光不足时，储能蓄电池代替光伏电池板开始工作放电，通过备用电缆导线给各个正、负电极提供充足电能；单根桩体处理时，电诱系统直接通过电缆导线与埋设好的正、负电极相串联进行电诱处理，负电极与抽水集水设备直接相连，排出地下水；群桩处理时，采用并联电路形式，各个竖直正、负电极分别通过水平导电体并联在一起，光伏发电系统同时为多个正负电极提供直流电，进行大面积的电诱处理，与各个负电极相连的水平导电排水体将地下水汇集，通过排水管道由抽水集水设备进行收集储存。

作为优选：所述步骤3)中，铜管为竖向正电极棒，导电排水体为竖向导电排水体，竖向正电极棒和竖向导电排水体分别位于桩体的两侧。

作为优选：所述步骤6)中，水平导电体包括水平正电极棒和水平导电排水体，水平正电极棒将多个竖向正电极棒并联在一起，水平导电排水体将多个竖向导电排水体并联在一起，水平导电排水体通过排水管道连接至抽水集水设备；水平正电极棒和水平导电排水体分别与电缆导线相连。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的光伏系统作为可再生的清洁能源，环保无污染，且能够提供稳定的直流电，再配合蓄电池的储能作用，可实现全天候的稳定供电，保证电渗的用电需求，技术优势显著。

(2)本发明虽然初期成本略高，但可不断重复使用，且几乎不再增加成本，故长期使用能够节省相当可观的电费(包括常规供电、柴油机发电等费用)，经济效益优势显著。

(3)本发明能够增加桩土复合地基承载力特征值f

附图说明

图1为基于光伏发电系统的单桩地基改良示意图；

图2为基于光伏发电系统的群桩地基改良示意图；

图3为阳极竖直电极与水平导电体连接示意图；

图4为阴极竖直电极与水平导电体连接示意图。

附图标记说明：1—光伏电极板；2—充放电控制器；3—储能蓄电池；4—开关；5—电流表；6—电压表；7—竖向正电极棒；8—桩体；9—竖向导电排水体；10—电缆导线；11—水平正电极棒；12—水平导电排水体；13—排水管道；14—抽水集水设备；15—备用电缆导线；16—太阳光。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

作为一种实施例，本实施例提供一种基于光伏发电系统的地基改良方法，包括以下步骤：

(1)地基施工：以桩体8为例进行地基基础工程施工；

(2)电极准备：在处理范围周边建立围栏和警示牌，分别准备铜管作为竖向正电极棒7、导电排水体作为竖向导电排水体9；

(3)电极打设：将铜管和导电排水体分别在现有地下桩体的两侧指定位置就位，利用打设设备液压沉入两类竖直电极，保证实际沉入电极中心与设计位置偏差不大于50mm；

(4)设置集水设备：通过排水管道13将竖向导电排水体9与抽水集水设备14连接；

(5)组装光伏发电系统：采用光伏电池板1、充放电控制器2以及储能蓄电池3来作为电诱系统，给插入软弱土地基中的正、负电极提供稳定的直流电源。利用电缆导线10分别将光伏电池板1和储能蓄电池3与充放电控制器2连接，以此来达到光电能的转换、传输以及储存。

(6)将光伏发电系统与电极连接：分为串联、并联两种连接方式，采用串联电路形式时，充放电控制器2直接通过电缆导线10与正、负电极相连。采用并联电路形式时，分别利用水平导电体将多个竖直正、负电极并联，利用电缆导线10将并联电路与充放电控制器2正负级相连。设置主电路的同时，设置备用电缆导线15将储能蓄电池3与电路连接，以备太阳光16不足时持续进行直流电供应。电路中设置开关4控制系统，中间串联一个电流表5，并联一个电压表6；

(7)进行电诱地基改良：一、太阳光16充足时，光伏电池板1开始工作，通过充放电控制器2，直接将直流电通给各个正、负电极，同时充放电控制器2开始为储能蓄电池3进行充电。二、太阳光16不足时，储能蓄电池3代替光伏电池板1开始工作放电，通过备用电缆导线15给各个正、负电极提供充足电能。三、单根桩体8处理时，电诱系统直接通过电缆导线10与埋设好的正、负电极相串联进行电诱处理，负电极与抽水集水设备14直接相连，排出地下水；四、大面积处理时(群桩处理时)，采用并联电路形式，各个竖直正、负电极分别通过水平导电体并联在一起，光伏发电系统同时为多个正、负电极提供直流电，在同一时间内实现大面积的电诱处理。与各个负电极相连的水平导电排水体12将地下水汇集，通过排水管道13由抽水集水设备14进行收集储存。

作为一种优选的实施例，所述步骤6)中，水平导电体包括水平正电极棒11和水平导电排水体12，水平正电极棒11将多个竖向正电极棒7并联在一起，水平导电排水体12将多个竖向导电排水体9并联在一起，水平导电排水体12通过排水管道13连接至抽水集水设备14；水平正电极棒11和水平导电排水体12分别与电缆导线10相连。

本发明能够增加桩土复合地基承载力特征值f

其中：f

本发明通过电渗排水法，加快桩周土的排水固结以及内聚力的恢复，使得桩的承载力在相对短的时间大幅提高，缩短承载时效。

本发明实现软基处理的主要方法为电渗排水法，对于桩基的要求较小，故选用桩径较小的桩即可，而面积置换率

与其他软土地基处理方法相比，本发明采用的光伏发电系统作为可再生的清洁能源，环保无污染，且能够提供稳定的直流电，再配合蓄电池的储能作用，可实现全天候的稳定供电，保证电渗的用电需求，设备不但可重复使用，且几乎不再增加成本，此外还能增加地基承载力，故本发明的技术、经济和环保效益显著。