電滲加固軟土地基技術發展狀況綜述

范高峰 項鵬飛

(1.杭州祥生弘遠房地產開發有限公司，浙江 海寧 314400； 2.安徽理工大學，安徽 淮南 232001； 3.浙江大學城市學院，浙江 杭州 310000)

電滲加固軟土地基技術發展狀況綜述

范高峰1項鵬飛2,3*

(1.杭州祥生弘遠房地產開發有限公司，浙江 海寧 314400； 2.安徽理工大學，安徽 淮南 232001； 3.浙江大學城市學院，浙江 杭州 310000)

我國經濟最發達、人口最密集的地區大多都是軟土地基，在這些地區的建設過程中，都要對軟土地基進行處理。介紹了電滲加固軟土地基這種技術，特別介紹了電滲聯合樁加固軟土地基技術，并對未來電滲加固軟土地基技術的發展前景進行了展望。

電滲,加固,軟土地基,未來發展

0 引言

我國經濟最發達、人口最密集的地區主要集中在沿海，如：深圳、廣州、泉州、寧波、紹興、杭州、上海、蘇州等，以及長江沿岸，如：武漢、蕪湖、南京等。這些地區廣泛分布著軟土地基，且目前這些地區都在進行大規模的基礎設施建設。

軟土具有水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、透水性差等特點，在實際工程中如果遇到了軟土地基都必須進行加固處理。有效加固軟土地基這也是巖土工程中的一個重要課題。目前軟土加固處理最常用的方法是強夯法、堆載預壓、換填法、真空預壓法、電滲固結法等，電滲固結法也是目前被認為比較有前途的一種加固軟土地基的方法。

本文介紹了電滲加固軟土地基這種技術以及電滲聯合其他方法加固軟土地基技術，特別介紹了電滲聯合樁加固軟土地基技術，同時給出了筆者看好未來電滲加固軟土地基技術的發展前景的理由。

1 電滲技術簡介

1.1電滲技術原理

電滲固結過程不是一個簡單的化學變化或者物理變化，而是一系列復雜化學、物理變化，目前并沒有完全掌握其中的原理。研究認為電滲固結主要是在電流的作用下孔隙水發生滲流，從陽極流向陰極，同時發生電解反應：

2H2O-4e-→O2↑+4H+(陽極)

2H2O+2e-→H2↑+2OH-(陰極)

陽極產生的H+與陽極的金屬反應：

M-ne-→Mn+

金屬離子會在電流的作用下流向陰極，與陰極產生的OH-反應產生沉淀。這一過程中土體會產生固結，土體的強度會得到有效的提高[1,2]。

1.2電滲技術發展歷程簡介

電滲技術最早是俄國一位叫做Reuss的學者于19世紀初葉在自己的實驗室發現的。在1939年，德國人Casagrande成功將電滲技術用于德國某條鐵路路基開挖工程中的邊坡加固上。這是電滲技術在實際工程上的第一次應用，之后各國學者對電滲技術進行了大量室內試驗和工程實際應用的研究。

這些年來，我們國家經濟快速發展，基建規模的不斷擴大，摩天大樓一棟接著一棟，隨之而來的是對地基處理的要求越來越高，尤其是對軟土地基的處理，電滲技術作為一種有效的軟土地基處理方法，我國研究的人也越來越多。

王協群等[3](2007)采用銅、鋁、鐵三種不同的電極材料進行了對比試驗，試驗結果表明，在相同條件下，銅在這三種材料中最耐腐蝕。

曹永華等[4](2010)探討了電滲固結法的加固機理、土的適用性以及電滲作用下的等效加固荷載等問題。

胡黎明等[5](2010)建立了描述飽和土體電滲固結過程多場耦合數學模型。

龔曉南等[6](2011)對間歇通電的情況下，電滲固結的效果進行的室內試驗，試驗結果表明，間歇通電情況下電滲效率略低于持續通電情況下電滲的效率，但間歇通電情況下土體固結效果更加均勻，能有效控制土體固結效果的差異性。

李瑛等[7](2011)進行了含鹽量對電滲固結效果影響的研究，主要對含鹽量0%,0.25%,0.5%,1%的四組試驗進行了對比，試驗結果表明含鹽量在0.25%時電滲效果最佳，起促進作用；含鹽量0.5%和1%時，反而起抑制作用。

莊艷峰[8](2016)探討、總結了電滲固結法中電極材料、能耗以及設計的相關理論和設計中可以用的一些方法。

臧俊超等[9](2017)將電滲固結法推廣到了生活源污染土的加固中，并通過試驗驗證了其可行性。

張恩[10](2017)對上海地區的淤泥質軟土進行了電滲過程中裂縫變化試驗研究，試驗結果表明電滲過程中產生的裂縫會嚴重影響電滲的效率，并將裂縫的發展分為了四個階段。

國內還有許多學者正在對電滲固結法進行各種各樣的研究，此處僅列舉了一些比較典型的例子。

2 電滲聯合其他方法加固軟土地基

目前電滲固結法單獨加固軟土地基的應用較少，主要是電滲固結法存在由于耗電量大、金屬電極會被腐蝕等缺點，但電滲固結法可以和很多軟土地基處理方法結合，如：電滲聯合堆載預壓加固軟土地基、電滲聯合真空預壓加固軟土地基等等，可以在原來各個軟土地基處理方法的基礎上，節省工期、成本，因此得到了廣泛的關注、研究。

高志義等[11](2000)進行了電滲聯合真空預壓加固軟土地基的室內試驗，試驗結果表明電滲聯合真空預壓加固軟土地基可以使土體強度大幅度提高，效果是真空預壓法單獨加固軟土地基的2倍～5倍。

李瑛等[12](2010)考慮了水流和電流的相互作用以及地基中孔隙水壓力的發展過程，建立了堆載—電滲聯合作用下的耦合固結理論。

徐偉等[13](2011)在Terzaghi固結理論和Esrig電滲固結理論的基礎上推導真空預壓聯合電滲法加固軟基的二維固結方程。

王柳江等[14](2013年)建立了堆載—電滲作用下的一維非線性大變形固結理論。

王柳江等[16](2017)提出了真空電滲聯合振動碾壓加固黏土的加固方式并進行了模型試驗，試驗結果表明該方法能有效提高加固速度，降低單位排水能耗。

卜凡波等[17](2017)在溫州一淤泥吹填工程現場進行了真空聯合電滲加固軟土的現場實測試驗。

電滲固結法聯合其他軟土地基處理方法，尤其是電滲聯合堆載預壓加固軟土地基以及電滲聯合真空預壓加固軟土地基目前已有豐富的理論基礎和試驗基礎，為未來工程實踐奠定了良好的基礎。

3 電滲聯合樁加固軟土地基技術

電滲與鋼管樁、預制樁、沉管灌注樁等不同類型的樁型聯合加固軟土地基，目前僅有電滲聯合H型鋼管樁加固軟土地基在國外工程中進行了應用[18]，但已有相關專利已經授權或正在申請，主要包括：

1)崔允亮等[19]已經授權的《一種電滲增強樁加固軟基系統及施工方法》這一發明專利涉及到了電滲聯合預制樁加固軟土地基技術。

2)王新泉等[20]已經授權的《一種褶皺樁》這一發明專利涉及到了電滲聯合一種新型樁加固軟土地基技術。

我操。我也重復了一遍李耕田的倆字，確實有問題了，而且問題就像禿子頭上的虱子一樣明顯。我掏出李老黑給我的標語內容對照了一下，問題不是出在我這里。

3)項鵬飛等[21]已經授權的《一種用于電滲加固軟土地基的囊袋擴底樁》這一專利涉及了一種與電滲聯合加固軟土地基的囊袋擴底樁。

4)魏綱等[22]正在實際審查的《竹節套管樁聯合電滲加固軟土路基系統》這一發明專利涉及到了電滲聯合竹節套管樁加固軟土地基技術。

5)項鵬飛等[23]正在實際審查的《一種用于處理軟土地基的預制擴底變徑樁及其施工方法》這一發明專利涉及到電滲聯合變徑樁加固軟土地基技術。

從理論上分析，電滲聯合不同的樁處理軟土地基有以下三大優勢[24]：

1)在打樁過程中即進行電滲固結，使孔隙水迅速消散，能有效緩解沉樁過程中的擠土效應；

2)電滲能夠使軟土中的孔隙水從陽極流向陰極，從而排出土體，使土體固結，尤其是樁周土體固結效果十分明顯，能有效提高樁的承載力；

3)在電滲過程中會產生具有膠結作用的化學物質，可進一步提高土體承載力，從而提高樁的承載力，且會使樁周土體產生類似樁周水泥土的效果。

電滲聯合不同類型的樁加固軟土地基，關鍵技術在于陰極和陽極的布置，以崔允亮等已經授權的《一種電滲增強樁加固軟基系統及施工方法》這一專利為例：陽極是表面粘貼有條狀碳纖維布且碳纖維布內包裹有金屬絲的預制樁；陰極是導電塑料排水管。為防止在打樁過程中粘貼在預制樁表面的條狀碳纖維布掉落，每隔一定的距離用鋼環固定；樁端設置樁靴，將碳纖維布和預制樁樁端置于樁靴內。陽極、陰極這樣設置，再進行電滲固結，完全符合前文所述的電滲聯合樁處理軟土地基的優勢，能為實際工程創造巨大的經濟效益。

4 結語

電滲固結法之所以被認為是未來最有前途的軟土加固法之一，是因為電滲固結法有它獨特的優勢，筆者總結了一下，一共有以下6條優點：

1)電滲固結法相對于傳統的軟土地基處理方法，有獨特的優勢，電滲固結法能將黏土中的弱結合水排出，特別適用于含水量高、滲透性差的飽和軟黏土。我國沿海地區的圍海造陸工程以及南海人工島的建設工程都可以用電滲聯合其他方法進行加固。

2)雖然電滲固結法耗電量大，但是電滲固結法可以實行間歇性通電，且間歇性通電可以使軟土的固結效果更加均勻。此外我國工業用電實行的是峰谷電，雖然每個省的電價不同，但是總體上谷電價格僅為峰電價格的1/3，各省谷電的價格大多都在0.2元/(kW·h)～0.6元/(kW·h)，可有效控制軟土地基加固的成本。

3)全球最大的水利發電工程——三峽水電站于2012年7月最后一臺發電機組投入運行。三峽水電站的發電機組全部投入運行，有效的緩解了我國的用電壓力。根據《核電中長期發展規劃(2005年—2020年)》，到2020年年末，我國核電運行裝機容量將達到4 000萬kW；核電年發電量達到2 600 億kW·h～2 800億kW·h，屆時我國將躍居為世界第二大核電國家，我國的用電壓力將進一步緩解，電價也很可能降價，將有助于電滲固結法在工程實際中的推廣。

4)目前我國鋼產能過剩嚴重，鋼材價格相當低，利用電滲固結法加固軟土地基正是響應國家去產能化的號召，同時可進一步控制軟土地基加固的成本。

5)電滲固結法對環境的影響很小，不會有噪聲污染，不會影響周圍居民的正常生活作息。

6)電滲固結法還可以進一步聯合其他方法加固軟土地基，以竹節樁聯合電滲加固軟土地基為例，由于竹節樁施工工藝的特殊性，可以在竹節樁樁周均勻地貼上鋼條，再將外面套有鋼沉管的竹節樁壓入地基后，接著拔出鋼沉管，在周圍土體擠壓下鋼條將緊密地貼在竹節樁上，貼在竹節樁上的鋼條可以作為電滲的陽極；在竹節樁周圍插上空心帶孔的鋼管，作為電滲的陰極，這樣就形成了竹節樁聯合電滲加固軟土地基系統。

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[24] 項鵬飛.電滲增強樁處理軟土地基模型試驗研究[D].合肥：安徽理工大學,2017.

Reviewoftechnicaldevelopmentofsoftsoilfoundationstrengthenedwithelectroosmosis

FanGaofeng1XiangPengfei2,3*

(1.HangzhouXiangshengHongyuanRealEstateDevelopmentCompany,Haining314400,China; 2.AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China； 3.ZhejiangUniversityCityCollege,Hangzhou310000,China)

In our country, the most developed and most densely populated areas are mostly soft soil base. In the process of construction of these areas, we should deal with the soft soil foundation. This paper introduces the technology of strengthening soft foundation by electroosmosis, especially introduces the technology of strengthening soft foundation electroosmosis combined with pile and the author gives the future development prospects of electroosmosis strengthening technology of soft soil foundation of reason.

electroosmotic, consolidation, soft soil foundation, future development

1009-6825(2017)32-0069-03

2017-09-02

項鵬飛(1992- ),男,碩士

TU471.8

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