[发明专利]电渗排水刚性桩组件及施工方法

说明书

本发明公开一种电渗排水刚性桩组件及施工方法。电渗排水刚性桩组件包括至少两个金属桩和至少两个排水件，使用电渗排水刚性桩组件进行施工时，将至少一个金属桩与电源正极电性连接，至少一个金属桩与电源负极电性连接，开启电源后可以在土体中形成直流电场，土体中水分在电场作用下向与电源负极电性连接的金属桩一侧运动，通过桩腔内的排水件将水排走，从而迅速降低土体含水量、快速固结土体和提高地基承载能力；排水完成后，向桩腔内部灌注混凝土，混凝土凝固后与金属桩结合形成高强刚性桩，桩内混凝土增强了金属桩稳定性并提高了桩侧摩阻力，桩周软土与金属混凝土桩形成复合地基，解决了软土地基成桩质量差、承载力不足的问题。

技术领域

本发明涉及软土地基处理技术领域，特别是涉及一种电渗排水刚性桩组件及施工方法。

背景技术

随着沿海地区经济发展和城市用地紧张，大量工程建设项目将在沿海地区展开。沿海地层中通常埋藏有淤泥或淤泥质软土，此类土体多呈饱和、流塑状态，具有含水量高、承载力低、固结时间长等不良工程特性，工程建设之前需要对此类软土地基进行加固处理。

现有常用的软土地基处理方法有排水固结法、电渗法、水泥土搅拌法等，但由于软土通常颗粒较细、亲水矿物含量高，导致水力渗透系数低，传统的排水固结法效果差且固结周期较长；电渗法虽然可以快速排出软土地基中的水分，但后期固结效果不理想，最终沉降量、承载力无法满足工程建设需求。部分工程采用多种复合地基方法进行地基处理，如水泥土桩、灰土桩、灌注桩复合地基等，但在软土地区的复合地基施工中大量出现成桩质量差的问题；而预制桩虽然承载力高、质量可控，但由于打设过程中会产生严重的挤土效应，破坏桩侧土体结构，且预制桩跟软土刚度相差过大，无法发挥桩间土的承担作用，导致桩基使用数量和机械使用频率增加，既不经济也不环保。

综上可见，现存软土地基处理方法虽各有优势，但也存在着固结周期长、固结效果差、承载力低、成桩质量不可控等诸多缺陷，无法满足现代工程的建设需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种电渗排水刚性桩组件及施工方法，旨在解决软土地区排水固结慢、承载力低、成桩质量不可控的问题。

本申请提供一种电渗排水刚性桩组件，包括：

至少两个金属桩，所有所述金属桩间隔设置，所述金属桩包括桩本体，所述桩本体内设桩腔且所述桩本体开设有与所述桩腔连通的开口，所述桩本体的周向侧壁形成有集水通孔，所述集水通孔用于连通所述桩腔与外界，至少一个所述金属桩用于与电源正极电性连接，至少一个所述金属桩用于与电源负极电性连接；

至少两个排水件，一个所述排水件对应于一个所述金属桩，所述排水件可拆卸地插设于所述桩腔内部。

使用该电渗排水刚性桩组件时，将金属桩插入软土，将至少一个所述金属桩与电源正极电性连接，至少一个所述金属桩与电源负极电性连接，如此，在软土地基中，与电源正极电性连接的金属桩与与电源负极电性连接的金属桩之间形成直流电场，与电源负极电性连接的金属桩成为阴极金属桩，与电源正极电性连接的金属桩成为阳极金属桩，根据电渗原理，土体中水分在电场作用下从阳极金属桩的一侧向阴极金属桩的一侧运动，由此阴极金属桩的桩腔内部可以聚集土体中水分，再通过桩腔内部的排水件将桩腔内的水排离桩腔，达到快速降低软土地基含水量、快速固结土体和提高软土地基承载能力的目的；排水完成后，拆卸桩腔内部的排水件，向桩腔内部灌注混凝土等填充介质，金属桩可以为混凝土等填充介质的凝固起到隔离保护作用，使得混凝土等填充介质达到更好的凝固效果，凝固后混凝土与金属桩结合形成高强刚性桩，部分填充介质穿过集水通孔进入软土地基中并在凝固后与桩周软土形成整体，从而提高了金属桩与软土的侧摩阻力，提高成桩质量。

总的来说，电渗促使桩周软土快速排水固结，金属管的桩身提高了桩内混凝土的凝固效果和成桩质量，金属桩与混凝土结合形成高强刚性桩，内填的混凝土增强了金属桩的稳定性，部分混凝土与软土凝结形成整体而提高了桩侧摩阻力，桩周软土与金属混凝土桩形成复合地基，解决了软土地基排水固结慢、成桩质量差、承载力不足的问题。