真空預壓法的設(shè)計與施工研究

1、<p>　　真空預壓法的設(shè)計與施工研究</p><p>　　摘 要：真空預壓法已成為一種地基處理方法，本文主要討論了真空預壓法的設(shè)計和施工問題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：真空預壓法；設(shè)計；施工 </p><p>　　真空預壓法是在軟粘土中設(shè)置豎向塑料排水帶或砂井，上鋪砂層，再覆蓋薄膜封閉，抽氣使膜內(nèi)排水帶、砂層等處于部分真空狀態(tài)，排除土中的水分，使土

2、預先固結(jié)以減少地基后期沉降的一種地基處理方法。 </p><p>　　真空預壓法最早是瑞典杰爾曼（W.Kjllman）于1952年在皇家地質(zhì)學院提出的。隨后有關(guān)國家相繼進行探索和研究，日本在個別工程中進行了試用，但因密封問題未能很好解決。直到日本在某新干線工程中，采用膨潤土密封，真空度上升至93.3kPa（700mmHg），取得了成功。后經(jīng)改進，美國費城國際機場跑道擴建工程和日不大阪南港采用真空、降水、砂井聯(lián)合處

3、理方法加固軟土，取得良好的效果。 </p><p>　　我國在20世紀50年代末和60年代初開始對真空預壓法進行研究，天津大學、南京水利科學院、交通部第一航務(wù)工程局、天津港務(wù)局等在早期研究和推廣做了大量深人的工作，取得了豐碩的成果。當時同濟大學與有關(guān)單位，在上海也進行了現(xiàn)場試驗，發(fā)現(xiàn)在夾粉細砂薄層軟土，由于缺乏合適的真空設(shè)備和覆蓋材料，密封閉氣問題沒有解決，沒有進一步發(fā)展。 </p><p&g

4、t;　　1.真空預壓法的設(shè)計 </p><p>　　真空預壓法處理地基時，必須設(shè)置排水豎井。設(shè)計內(nèi)容包括：（1）豎井斷面尺寸、間距、排列方式及豎井長度等，豎井的設(shè)計原則與砂井地基相同；（2）預壓區(qū)面積和分塊大小；（3）真空預壓工藝；（4）要求達到的真空度和土層的固結(jié)度；（5）真空預壓區(qū)和建筑物荷載下地基的變形計算；（6）真空預壓區(qū)地基土的強度增長計算等。 </p><p>　　砂井的砂料應(yīng)

5、選用中粗砂，其滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2cm/s。根據(jù)實測證明，袋裝砂井的長度為10m時，真空度將會降低10%，為了減少真空度的損失，當砂井長度超過l0m時，對砂料的選擇要求應(yīng)更高。 </p><p>　　真空預壓區(qū)的邊緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)的輪廓線，每邊增加量不得小于3.0m，每塊預壓面積宜盡可能大且呈方形。真空預壓效果與預壓區(qū)面積大小及長寬比有關(guān)。試驗結(jié)果表明：在同一真空度作用下，面積越大，中心區(qū)的沉降

6、量越大，預壓區(qū)面積大，影響區(qū)的深度越深。 </p><p>　　在真空預壓區(qū)邊緣，由于真空度會向外部消散，其加固效果不如中部，所以預壓區(qū)的邊緣必須大于建筑物的外包輪廓線。 </p><p>　　真空預壓的效果與膜內(nèi)真空度大小關(guān)系很大，真空度越大，預壓效果越好。如果真空度不高，加上砂井井阻影響，真空度傳遞受到阻礙，加固效果將受到較大影響。根據(jù)國內(nèi)的工程經(jīng)驗，膜內(nèi)真空度應(yīng)穩(wěn)定地保持在86.7（

7、650mmHg）以上，且應(yīng)均勻分布；豎井范圍內(nèi)土層平均固結(jié)度應(yīng)大于90%。 </p><p>　　當建筑物的荷載超過真空壓力，且建筑物對地基的承載力和變形有嚴格要求時，可采用真空-堆載聯(lián)合預壓法，其總壓力宜超過建筑物的荷載。工程實踐證明，當兩種預壓同時進行時，真空預壓和堆載預壓兩種效果可以疊加，且預壓時間相同，聯(lián)合法的沉降量顯然比僅用真空預壓法增大很多，而且聯(lián)合預壓法的效果是比較明顯。 </p>&

8、lt;p>　　堆載預壓工程。在堆載區(qū)內(nèi)的應(yīng)力增量大于堆載區(qū)外，因此孔隙水的流向是從內(nèi)向外，此外在堆載過程中，堆載速度較快，地基中的軟土有可能在體積不變的條件下向外側(cè)向擠出，引起相應(yīng)的豎向變形。所以，按單向壓縮分層總和法計算固結(jié)變形小于實測值，應(yīng)乘以大于1的經(jīng)驗系數(shù)。而對于真空預壓工程。在抽真空過程中，預壓區(qū)孔隙水壓力降低，水流方向自外向內(nèi)，水平方向增加了一個向負壓源的有效應(yīng)力。因此，實際沉降小于計算沉降。對于真空-堆載聯(lián)合預壓的工

9、程，應(yīng)視兩者之間效應(yīng)疊加的結(jié)果而定，但肯定比單獨采用堆載預壓時，外側(cè)向變形小。因此，真空預壓地基最終豎向變形經(jīng)驗系數(shù) 可取0.8—0.9；對于真空-堆載聯(lián)合預壓法，如堆載壓力較小時，即以真空預壓為主， 可取0.9。 </p><p>　　2.真空預壓法的施工 </p><p>　　真空預壓的抽氣設(shè)備宜采用射流真空泵，空抽時必須達到95kPa以上的真空吸力。真空泵的設(shè)置應(yīng)根據(jù)預壓面積大小和形

10、狀、真空泵效率和工程經(jīng)驗確定，通常以一套設(shè)備可抽真空的面積為1000～1500m2，確定，但每塊預壓區(qū)至少應(yīng)設(shè)置兩臺真空泵，因為萬一真空泵發(fā)生故障，膜內(nèi)真空度將全部消失，直接影響預壓效果和延長預壓時間。所以除真空管路的連接嚴格密封外，應(yīng)在真空管路中設(shè)置回閥和截門，當預計停泵時間超過24h時，則應(yīng)關(guān)閉截門，避免膜內(nèi)真空度迅速降低。 </p><p>　　水平向分布的濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等形式，濾水管布置

11、宜形成回路，濾水管應(yīng)埋置在砂墊層中，其上覆蓋厚度100～200mm。濾水管可采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。 </p><p>　　密封膜應(yīng)采用抗老化性能好，韌性好、抗穿刺性能強的不透氣材料。密封膜熱合時宜采用雙熱合縫的平搭接，搭接寬度應(yīng)大于l5mm。密封膜宜鋪設(shè)三層，膜周邊可采用挖溝埋膜、平鋪并用粘土覆蓋壓邊、圍埝溝內(nèi)及膜上覆水等方法進行密封。 </p><p>　　采

12、用真空-堆載聯(lián)合預壓時，先進行抽真空，當真空壓力達到設(shè)計要求并穩(wěn)定后，再進行堆載，并繼續(xù)抽氣。堆載時需在膜上鋪設(shè)土工編織布等保護材料，避免損壞真空隔離膜。 </p><p><b>　　3.質(zhì)量檢驗 </b></p><p>　　施工過程質(zhì)量檢驗和監(jiān)測應(yīng)包括以下內(nèi)容： </p><p>　?。?）對不同來源的砂井和墊層的砂料，必須取樣進行顆粒分

13、析和滲透性試驗。 </p><p>　?。?）采用塑料排水帶時，必須在現(xiàn)場隨機抽樣，送往試驗室進行性能指標的測試，性能指標包括縱向通水量、復合體抗拉強度、濾膜的抗拉強度、濾膜的滲透系數(shù)和等效孔徑等。 </p><p>　　（3）對于以抗滑穩(wěn)定控制的重要工程，應(yīng)在預壓區(qū)內(nèi)選擇具有代表性的部位預留孔位，在加載不同階段進行原位十字板剪切試驗和取土進行室內(nèi)試驗，檢驗加固效果。 </p>

14、<p>　?。?）對預壓工程，應(yīng)進行地基豎問變形、側(cè)向位移和孔隙水壓力等項目監(jiān)測。真空預壓工程，還必須進行膜下真空度和地下水位的量測。 </p><p>　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展，無論在真空設(shè)備和覆蓋膜的材料，都得到解決，一次預壓的面積越來越大，密封閉氣的技術(shù)更有改進，加固的效果也更顯著。20世紀90年代后，天津市水利科學研究所，在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，改良后提出了《低位真空預壓軟土地基加固法》，并于20

15、00年8月或國家知識產(chǎn)權(quán)頒發(fā)的專利證。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] GB 50007～2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.北京.中國建筑工業(yè)出版社，2002 </p><p>　　[2] JGJ79─91建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.北京中國計劃出版社，2002 </p><p>