软土电化学加固的十字板复合电极

摘要

本发明公开了一种软土电化学加固的十字板复合电极，电极为薄片式金属板，每个正、负级均为单片电极组合形成的复合电极，复合电极是由四个薄片式金属板垂直对边焊接形成，加固区域内的十字板正电极与十字板负电极按等间距进行分组排列，每一排的复合电极通过电缆线进行串联，排与排之间为正负极交错排列。该方法简单、操作方便、费用低廉，为有效增大软土电化学胶结桩成桩半径、提高地基的整体承载能力提供了一条有效的途径。

说明书

技术领域

本发明涉及软土加固技术领域，更具体涉及一种软土电化学加固的十字板复合电极，适用于软土电化学胶结成桩加固，为提高软土人工胶结桩的桩径提供了一套有效的方法。

背景技术

我国幅员辽阔，工程地质情况十分复杂，其中沿海、江、河、湖相沉积的软土作为不良工程地质体，普遍存在。随着我国基础建设项目的快速推进，大量的铝路、公路、机场和房屋需修建在软土地基之上，但由于软土自身的承载能力低，压缩性大，极易引起过大的基础变形和建筑结构失稳破坏。因此，必须对软土地基进行处理，以保证工程建设的安全稳定。

软土电化学胶结成桩加固法，是基于土体胶结成分的提高会引起其力学性质的明显改善这一认识，而提出的一种人工胶结桩加固法，即将金属电极插入软土中，并施以直流电，电极在直流电的作用下发生电解、水解、氧化和脱水反应后形成胶结物，以达到加固软土的目的。该方法不需要添加水泥、砂等建筑材料，不需要大型施工机械，无粉尘、噪音污染，且对加固区域环境无扰动，是一种无污染的环保型地基处理方法，具有广阔的应用前景。

目前该方法还未在实际工程中得到广泛应用，其中一个重要的原因是电化学人工胶结桩的成桩半径较小，很难满足实际工程的需求。已有的研究和试验成果表明，通常采用的铁质电极经过电解后与土体反应，在电极周围形成强度高、质地硬的胶结土层-胶结桩，其桩径一般为单根电极直径的6～8倍。在软土地基加固的实际工程中，虽然采用直径较大的电极也可扩大胶结桩的桩径，但由于受到金属电极钝化作用的影响，电极的实际电解厚度是很有限的，大直径电极的主体并未电解，使得电化学胶结桩对地基承载力的贡献还不如未电解完的金属电极，这样不仅造成建筑材料的浪费，而且也使得电化学加固软土失去了其原有的意义。而采用较小直径的电极，其胶结桩的半径有限，加固后桩-土复合地基很难达到设计承载力要求。经检索中国专利(专利申请号：200710052637.5，发明专利名称：电化学成桩法加固软土模型试验装置)公开了一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，中国专利(专利申请号：200810048489，发明专利名称：软岩的电化学加固方法)公开了一种软岩的电化学加固方法，这两个专利都是采用单根铁棒作为电极，均存在胶结桩径较小的问题。

软土电化学成桩加固的过程中，影响金属电极周围胶结土层范围大小的一个主要因素是电极的比表面积。因此，从增大电极的比表面积考虑，探索合理的电极型式和布置方式，对于扩大软土电化学胶结土层的范围，提高加固后软土复合地基的整体承载能力具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种软土电化学加固的十字板复合电极，该复合电极采用多片金属板组合形成十字形交叉的板电极，有效扩大电极电解表面面积，能有效增大电化学胶结桩的成桩半径，形成满足工程需求的复合地基。该方法与软土电化学加固过程中物理化学反应规律相适应，操作方便、费用低廉，主要用于人工胶结成桩法加固软土地基。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种软土电化学加固的十字板复合电极，它包括电极型式和尺寸、电极的组合方式和布置间距，其特征在于：电极型式为薄片式金属板；每个正、负级均为单片电极组合形成的复合电极，复合电极是由四个薄片式金属板垂直对边焊接形成；软土地基加固区域内的十字板正电极与十字板负电极按等间距进行分组排列，每一排的复合电极通过电缆线进行串联，排与排之间为正负极交错排列；通过调整十字板电极的宽度，控制电化学胶结桩的成桩半径。

软土电化学加固的十字板复合电极，采用四个薄片式金属板焊接构成，每个金属板的宽度为80mm～150mm，厚度为3～5mm，将四个金属板垂直对边焊接形成十字板复合电极，加固区域内的十字板复合正电极与十字板复合负电极按等间距进行分组排列，中心排列间距为1.0m～2.0m。由于板式电极具有更大的比表面积，能电解出更多的铁离子与土体发生反应，从而提高了电极周围胶结土层的范围和强度(增大了土体的铁离子浓度)，而采用十字板复合电极则使得两个方向均能形成胶结土层，共同组成复合胶结桩，提高了桩体的稳定性，复合胶结桩的直径可达到20mm～40mm。

本发明是一种新型的软土电化学加固的十字板复合电极，具有以下优点和效果：采用十字板复合电极，有效提高电极与土体接触的比表面积，使得电极充分电解，即提高了胶结桩的范围和强度，也节约了建筑材料；通过调整十字板电极的宽度，可控制电化学复合胶结桩的成桩半径，以适应实际软土加固工程中对地基承载力的不同要求。

附图说明

图1为一种软土电化学加固的十字板复合电极的组成示意图。

图2为一种软土电化学加固的十字板复合电极的通电线路布置图。

图中1.金属板，2.电缆线，3.软土地基。

具体实施方式

下面根据附图对本发明作进一步详细描述：

根据图1、图2可知，一种软土电化学加固的十字板复合电极，它包括电极型式和尺寸、电极的组合方式和布置间距，其特征在于：电极型式为薄片式金属板1；每个正、负级均为单片电极组合形成的复合电极，复合电极是由四个薄片式金属板1垂直对边焊接形成；软土地基3加固区域内的十字板正电极与十字板负电极按等间距进行分组排列，每一排的复合电极通过电缆线2进行串联，排与排之间为正负极交错排列；通过调整十字板电极的宽度，控制电化学胶结桩的成桩半径。

一种软土电化学加固的十字板复合电极，其具体结构是：

1.软土电化学加固的通电施工时，正、负电极均采用十字板复合电极；

2.每个复合电极由四个薄片式金属板1组成，每个金属板1的宽度为80mm、或100mm、或120mm、或150mm，厚度为3mm、或4mm、或5mm；

3.四个金属板1采用垂直对边焊接方式形成十字板复合电极，插入待加固的软土地基3中；

4.软土地基3加固区域内的十字板复合正电极与十字板复合负电极按等间距进行分组排列，排列间距为1.0m、或1.2m、或1.5m、或1.8m、或2.0m；

5.每一排的复合电极通过电缆线2串联后接入电源的正极或负极，排与排之间为正负极交错排列；

6.通过调整十字板复合电极的宽度，可控制电化学复合胶结桩的成桩范围，以适应实际软土加固工程中对地基承载力的不同要求。