電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)中的應(yīng)用研究

李秀榮

(牡丹江市水務(wù)科學研究院，黑龍江 牡丹江 157000)

電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)中的應(yīng)用研究

李秀榮

(牡丹江市水務(wù)科學研究院，黑龍江 牡丹江 157000)

在一些水利工程建設(shè)過程中，常常需要將所建設(shè)的水工建筑物延伸到水中，例如港口碼頭建設(shè)中，碼頭就需要伸出一部分到水中。類似于這種水工建筑物在沿海地區(qū)更為常見。由于在施工建設(shè)中需要場地保持干場狀態(tài)，因此必須要想辦法將水隔到施工場地之外，這就需要進行修筑擋水圍堰。擋水圍堰的施工質(zhì)量會直接影響到水利工程施工進度和施工質(zhì)量，因此積極研究擋水圍堰施工技術(shù)方法是很有必要的。而吹填泥袋壩就是一種較為常見的的圍堰形式。文章論述了電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中的具體應(yīng)用，以供參考。

電滲技術(shù)；吹填泥袋壩；固結(jié)；施工；應(yīng)用

在以往的圍海造地、碼頭建設(shè)、灘涂開發(fā)等工程建設(shè)施工中，常常會采用土石、竹籠、草土進行圍堰，近些年也有些地方采用混凝土與鋼板樁進行圍堰。但是這些圍堰形式和方法都不是很完善，在具體的應(yīng)用中會存在一定的問題，例如防滲效果差、成本高、費時、施工難度大等。而吹填泥袋壩的圍堰形式則可以很好地彌補這些不足，提高圍堰施工質(zhì)量，尤其是在將電滲技術(shù)應(yīng)用到吹填泥袋壩的固結(jié)施工中后，更是大大地提高了擋水圍堰施工技術(shù)水平，應(yīng)用效果較高，值得大力推廣應(yīng)用在相關(guān)工程建設(shè)中。

1 吹填泥袋壩在圍海圍堰中的應(yīng)用概述

在圍海圍堰工程中，將海水隔擋在工程場地之外是實現(xiàn)工程施工的首要條件。但是要在海水中實現(xiàn)圍堰施工，難度相對較大。吹填泥袋壩的圍堰形式，不僅體現(xiàn)在其施工方便，而且其固結(jié)速度快，施工成本低，能夠在很大程度上抵抗水流的沖刷。具體來講，吹填泥袋壩就是以泥袋為筑壩材料所形成的壩體，這種泥袋所充填的物質(zhì)必須要滿足一定的粒徑要求。在實際的應(yīng)用中，這種圍堰形式雖然可以取得很好地應(yīng)用效果，但是其對滲透系數(shù)的要求較大，一般均要求其≥10-3cm/s。

為了能夠進一步完善吹填泥袋壩的施工技術(shù)，使其的應(yīng)用范圍進一步的擴大。施工技術(shù)人員在實踐中進行了多次改進和試驗，發(fā)現(xiàn)將電滲技術(shù)引入到泥袋吹填壩施工中，將會很好的提升圍堰施工技術(shù)水平，彌補其缺陷和不足。 這是因為采用電滲技術(shù)之后，可以將泥袋中的填充物的粒徑要求放寬，即采用顆粒較細的海灣泥來替代粗顆粒填充物，這樣就可以使其更快的固結(jié)，滲透系數(shù)也大大提升，這不但能夠降低泥袋填充物的整體成本，而且還可以使吹填泥袋壩固結(jié)的更快，抗沖刷能力更強，從而有效地提高圍堰工程的安全性。

2 電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)中的應(yīng)用試驗研究

2.1 加固機理

將電滲技術(shù)應(yīng)用到吹填泥袋壩固結(jié)中的主要加固機理是：在施工中，通過對吹填泥袋中的土體施加一定的直流電，可以使其中的水從陽極逐漸轉(zhuǎn)移到陰極，從而達到排水效果[1]。這種技術(shù)方法就成為電滲技術(shù)，由于電滲技術(shù)對土體的顆粒大小沒有特殊要求，所以土體可以采用粒徑較小顆粒。這樣也有利于吹填泥袋壩更快速的固結(jié)。

2.2 試驗概況

1)要確定試驗區(qū)的土體性質(zhì)，本試驗中所選擇的土體是伊利石類的土質(zhì)，該土質(zhì)具有失水收縮、遇水膨脹的特點，且這類土體的粒徑較小，一般都在0.55mm左右，且其滲透系數(shù)為1.6×10-17cm/s，固結(jié)系數(shù)為3.52，平均孔隙比為1.65。比較適合作為吹填泥袋壩的填充物。

2)要進行電極制備。在本試驗中，電極的陽極是以圓鋼為材料，長度為3.0m。電極的陰極則是以鍍鋅鐵管為材料，并且對其進行了一定的開孔處理。

3)要對電極進行合理的布置。通常情況下，電滲技術(shù)在對軟基進行加固處理時，電極都是呈豎向排列的。但是在本次試驗中技術(shù)人員將其進行調(diào)整，采取了橫向排列的方法，具體為行間不錯開的方形排列方式。

2.3 試驗成果分析

在一切布置完畢之后，分別進行了4組試驗。每組試驗完成后方可進行下組試驗。以下以第4組試驗為例，對其試驗結(jié)果進行分析。

1)排水量隨時間的變化。各組排水量在試驗前期呈直線上升，在一定時間后，排水量趨于平緩，繼續(xù)升壓后，排水量增大，之后趨于平緩，直到試驗結(jié)束[2]。

2)電流隨時間的變化。在試驗過程中，總體上電流隨時間的延長而降低：①由于土體含水量減小引起土體電阻增大；②陽極被逐漸腐蝕，導電性降低。

3)土體含水量的改變。土體經(jīng)加固后含水量明顯降低，陽極處含水量降低值大于陰極處，陰、陽級連線上土體含水量降低值大于兩陰極中間與兩陽極中間連線上土體。土樣含水量低于液限，但未降至塑限。陰極處含水量較高的主要原因是陰極排水采用自流方式，水在電流作用下流到陰極后，部分滯留在陰極，不能全部排出。

4)土體十字板抗剪強度的變化。土體的十字板抗剪強度有了很大的提高，且陽極處大于陰極處。

5)土體沉降隨時間變化情況。由最終沉降在土體表面分布看出，陽極處土體沉降較大高于兩陽極中間土體沉降。

2.4 試驗現(xiàn)象分析

1)在電滲技術(shù)正式開始應(yīng)用之后，即通電一段時間后，在陽極部位發(fā)現(xiàn)了一些裂縫，又繼續(xù)通電一段時間后，該裂縫逐漸沿著陽極不斷擴大，最后甚至使土體和槽壁分離開來。技術(shù)人員在對這一現(xiàn)象進行分析后，認為這是因為通電后陽極附近的土體產(chǎn)生了一定的負孔隙水壓力，使得土體間的應(yīng)力不斷增大，從而引起土體開裂現(xiàn)象。

2)在電滲技術(shù)的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)陽極材料會隨著通電時間的延長而不斷的被腐蝕，從而重點減輕，但是陰極則會逐漸變厚加重，這是因為陽極會逐漸被電解，而陰極中因為有鈣質(zhì)沉淀而逐漸加重。陰極的鈣質(zhì)積累越多，對排水效果的影響就越大。

3)通電過程中，陽極周圍會出現(xiàn)一定的紅銹，這是因為鐵離子被電解出來產(chǎn)生離子交換反應(yīng)，并與周邊土體結(jié)合成膠結(jié)物而引起的。

4)通電后陽極圓鋼材料表面會出現(xiàn)一定的氣泡，陰極土體附近也會有氣泡排出，這是因為在通電期間陽極與陰極有氣體產(chǎn)生，陽極為氯氣，陰極為氫氣。

5)試驗結(jié)束斷電后，發(fā)現(xiàn)陽極部位的土體強度要大于陰極部位土體。并且因為水電解反應(yīng)的作用，陰極部位所排出的水均為強堿水。

2.5 試驗中的注意事項

土的排水強度取決于電流密度，當電流密度較小時，土體排水量不足以滿足固結(jié)要求;當電流密度過大時，靠近陽極土開始干燥，會出現(xiàn)裂縫，使電極與土體脫開，從而減小了電流，影響了土體中水的排出。要達到較好的排水效果，需控制適當?shù)碾娏鳌?/p>

3 結(jié) 語

經(jīng)過本文中所論述的試驗，可以得知在圍堰工程施工中，采取電滲技術(shù)和吹填泥袋壩施工技術(shù)相結(jié)合的施工技術(shù)方法是非常可行且高效的。其能夠迅速地實現(xiàn)壩體的固結(jié)，并且施工方便，經(jīng)濟安全，非常適合在類似的工程施工中采用。并且相信隨著工程施工技術(shù)水平的不斷提升，基于電滲技術(shù)的吹填泥袋壩圍堰形式將會在工程中有更廣泛的應(yīng)用。

[1]田清玉.圍堰的種類和施工技術(shù)[J].吉林農(nóng)業(yè)，2013(18)：88.

[2]于健,諸葛愛軍,劉建軍,等.電滲法軟基加固現(xiàn)場試驗研究[J].中國港灣建設(shè)，2014(01)：26-31.

1007-7596(2014)12-0201-02

2014-04-12

李秀榮(1965-)，女，牡丹江人，工程師。

TV551.3

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