[发明专利]孔内气囊膨胀加压和真空-电渗复合疏干降水系统和方法

说明书

本发明涉及一种孔内气囊膨胀加压和真空‑电渗复合疏干降水系统及方法，该系统包括抽真空机构、直流供电机构、空气压缩机构、多个真空疏干井及分布于每个真空疏干井周围的多个横向加压孔；降水方法包括：(1)真空管井降水，使大部分自由水在真空吸力作用下排出，节省电渗降水时间；(2)真空电渗降水，使部分孔隙水在真空吸力、电渗力作用下被排出，土体含水量进一步降低；(3)真空横向加压降水，利用加压气囊膨胀挤压周围土体使孔隙比迅速减小，增加疏干降水速度和加固土体。与现有技术相比，本发明利用真空吸水、气囊加压、电渗作用，降低在高含水率、低渗透性土层中基坑开挖涌水、土体移动破坏桩基的风险，实现淤泥质土的快速疏干降水。

技术领域

本发明属于地质工程、岩土工程、基坑工程技术领域，，尤其是涉及一种孔内气囊膨胀加压和真空-电渗复合疏干降水系统和方法。

背景技术

在地下水位较高的施工环境中，常采用井点降水疏干地基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，提供比较干的施工条件。但淤泥质粉状黏土及粉状黏土层含水率高、渗透性差，采用常规方法疏干降水困难，可能导致土方含水量高、变形大，基坑开挖时可能出现涌水风险，导致土体移动破坏桩基等问题，需采取适当的降水手段以提高疏干降水效率。

电渗法作为一种软土加固的方法很早以前就得到了成功的应用，真空电渗降水方法也被证实能有效用于高含水率、低渗透性土的排水，并且有人提出将真空电渗降水联合低能量强夯或真空预压方法以加固土体，在工程实践中得到成功应用。

但是，在高含水率、低渗透性土层中，真空管井降水出水效率不高并易出现断流，真空电渗降水虽出水效率较高但花费成本也高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种孔内气囊膨胀加压和真空-电渗复合疏干降水系统和方法。本发明将真空管井降水和电渗降水联合使用，并使用廉价的气囊适时进行横向加压，达到相同降水效果的情况下，可适当减少真空管井降水和电渗降水的时间及布置数量，从而节约成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种孔内气囊膨胀加压和真空-电渗复合疏干降水系统，包括抽真空机构、直流供电机构、空气压缩机构、多个真空疏干井以及分布于每个真空疏干井周围的多个横向加压孔；

所述的真空疏干井的井管通过阴极连接电线与直流供电机构的阴极连接，井管内设有抽水机构以及与抽真空机构连接的真空抽气管；

所述的横向加压孔内放置有阳极金属柱和柔性气囊，且柔性气囊和阳极金属柱的外侧填充有填孔泥浆，所述的阳极金属柱通过阳极连接电线与直流供电机构的阳极连接，所述的柔性气囊上设有气囊充气口，并通过该气囊充气口与空气压缩机构连接。

作为优选的技术方案，所述的真空疏干井和横向加压孔按梅花形交错布置，每个真空疏干井周围布置有四个横向加压孔。

作为优选的技术方案，所述的真空疏干井的井管包括一上一下布置在井孔内侧的钢管实管和钢管滤管，所述的钢管滤管外侧包裹有滤网，并在钢管滤管与井孔之间填充有中粗砂滤料以形成过滤层，所述的钢管实管与井孔之间填充有粘性土；真空疏干井的顶部密封。

作为优选的技术方案，所述的阳极金属柱为钢管或钢筋(进一步优选采用直径50-75mm钢管或直径20-25mm钢筋)，且阳极金属柱相对于柔性气囊位于靠近真空疏干井的一侧。

作为优选的技术方案，阳极金属柱外露0.2-0.4m，入土深度比真空疏干井的井管深0.5m。电极上端涂一层沥青，阴、阳极分别用电线连接成通路，并分别接到直流供电机构的相应电极上。

作为优选的技术方案，所述的柔性气囊上还设有气囊注水口，用于注水避免上浮。一般情况下，注入少量水即可。

作为优选的技术方案：

所述的抽真空机构为真空泵；