排水滤管(真空预压联合堆载预压工法在软基处理工程中的应用)

Posted 2023-05-27

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排水滤管(真空预压联合堆载预压工法在软基处理工程中的应用)

为了适应经济和社会的发展，各地兴建了很多港口、高速公路以及物流堆场，这些工程投资金额大，社会效益和经济效益显著，因此，它们的质量要求就相应很高。目前在各地修建港口、高速公路以及仓储物流堆场(特别是在沿江、沿海地区) 经常遇到的主要工程问题是如何有效的处理软土地基。

软土地基的特点是含水率很高，孔隙比大，压缩性高，强度低，透水性差。在建筑物荷载的作用下会产生很大的沉降，而且固结速度慢，如处理不当，将影响建筑物的正常使用。

目前常用的地基处理方法优缺点的介绍。堆载预压法地基固结速度慢，常需结合等超载预压措施；复合地基法（深层搅拌桩、粉喷桩、 CFG 桩等），造价成本高，质量不易控制等。

真空堆载联合预压法作为排水固结法的一种，技术可靠、经济合理、工期较短，在众多地基处理技术中已经凸显出其明显的优点，受到广大工程技术人员的青睐。

堆载预压 (正压) 和真空预压 (负压) 固结机理虽然不同，但作为排水固结，二者固结的来源都是孔压的不平衡性，都是通过有效应力和孔压的相互转换来增大有效应力，满足地基的排水固结。

由于孔隙水压力是球应力，所以真空预压时减少的孔压(增加的有效应力) 是各向相等的，即真空预压在地基中产生的附加应力也是各向相等的，并没有产生附加的剪应力，因此地基中土体单元的莫尔应力圆大小并没有改变，只是向右发生平移，当“荷载”卸除后，被加固土体由正常固结状态变为超固结状态，由于真空预压时土体不会产生剪应力，因此即使真空荷载一次性施加上去，地基土也不会发生剪切破坏，从而可以缩短工期。

真空预压和堆载预压使地基产生沉降，一般在加固区的中心点产生的沉降值最大，使加固区表面呈锅底状，但它们的原因却有质的区别。真空预压使地面产生锅底状的原因除了有效应力因位置的差异之外，还有加固区土体向里移动的结果，正是这种收缩的特性使土体更利于挤密，在产生相同垂直变形的情况下，真空预压法的加固效果要好于堆载预压法。

真空度分布的影响因素

在真空堆载联合预压方法中, 真空度的空间分布及真空度传递情况直接影响加固效果。真空度的传递过程为: 射流泵——膜下——垂直排水体——加固土体。

影响膜下真空度的因素有射流泵性能、射流泵数量、泵后连接的管路、膜下砂层渗透性及滤管布置、浅层密封性能等。提高膜下真空度的途径:

(1) 提高射流泵自身形成真空的能力；

(2) 加强泵与膜之间管路的畅通性及密封性，降低管路中水、气运动阻力；

(3) 选择渗透性强的中粗砂作垫层, 均匀合理地布置滤管, 使滤管转弯处转角小于 90 度；

(4) 选密封性能好的薄膜；

(5) 对加固区周围表层土做密封处理, 如加静水沟等, 以防加固过程中周围表层土体开裂漏气现象。

影响垂直排水体中真空度的因素有膜下真空度、排水体自身的纵向通水能力、滤膜渗透性、深层密封性及径向土体渗透性等。提高排水体中真空度的途径:

(1) 提高膜下真空度是提高排水体中真空度的首要条件；

(2) 提高排水体纵向及横向渗透性，滤膜的隔土性, 保证渗流在排水体中的畅通性；

(3) 增加排水体数量, 减小井径比 n 即减小单体有效加固范围, 这样可以适当提高真空度；

(4) 保证抽真空能量。在一定范围内, 随着抽真空时间和抽真空设备的增加, 排水体内真空度逐渐增加。

影响土体中的真空度的因素有膜下和垂直排水体中真空度、土体的孔隙比、饱和度、渗透性和土层分布状况、地质条件、深层密封措施等。地基中有无强透水层对真空度影响很大，若有则必需采取深层密封措施。提高土体中真空度的途径:

(1) 提高膜下及垂直排水体中的真空度是提高土体中真空度的首要条件；

(2) 隔断地基中强透水层与外界的联系, 减少区外因素对区内真空度的影响；

(3) 保证抽真空能量。在一定范围内, 随着抽真空时间和抽真空设备的增加, 土体内真空度逐渐增加。

（1）垂直排水通道采用塑料排水板，采用正三角形布置：深度为26m-33m，间距均为1.0m；水平排水通道采用厚度为500mm的中粗砂（在塑料排水板施工之前先铺设30cm，待塑料排水板施工完成后，再铺设20cm）以及排水滤管。

（2）真空密封系统由双层密封薄膜、密封沟及不透水粘土层组成。密封膜采用 0.12±0.02mm 聚氯乙烯薄膜。密封膜之间的有效粘接长度不小于1.5cm。挖密封沟时注意边挖边回填，否则堆土有可能在自重作用下倒塌，另外挖密封沟时注意保护测斜管以免破坏无法测得所需的数据。

（3）在进行上部堆载之前，先在密封膜上铺设土工布作防护层，保护密封膜的气密性。土工布为270g/m2的无纺土工布。

（4）安装真空泵，平均处理宽度约47m，处理面积为9569㎡。共布置的真空泵单泵的控制面积为684㎡。

（5）当膜下真空度稳定地达到80KPa 后，抽真空3天左右方可进行路基施工。在进行上部堆载施工时，应密切观察膜下真空度的变化，发现漏气，应及时处理。为保证抽真空的质量，上部填土施工时应确保填料及机械不将薄膜刺破。

施工过程中各工序的质量控制是保证施工总体质量的关键，目前建设单位和施工单位都不同程度地存在忽视质量的问题，致使工程质量得不到保证。

1）砂垫层是作为土体内部塑料板排水和土体外部真空设备抽气抽水的十分重要的中介层，因此砂垫层的材质要求及施工工艺都比较严格，砂料的均匀性，通水能力，含泥量一般设计上都应有明确的规定，施工时要求砂垫层有一定的平整度，同时避免混入可能影响排水的杂质，否则将直接影响到软基加固效果。

2）注意塑料排水板的保护，未打设的排水板和已打设排水板的外露部分，必须加以保护防止破坏排水板的整体结构，如滤膜的剥落，板芯的撕裂、断裂等人为的损伤，从而影响排水的效果。插入地下的排水板尽可能地保证单根的连续性和整体性，如果需要接板，应该采用套接法，即：塑料板两端头上的滤膜剥开，板芯套插后，外包滤膜重新包好，不允许直接搭接缝合，并要减少接板率，这样确保加固单元体内排水板的有效率，保证排水效果。

3）真空预压的气密性是施工的关键控制点，是受到诸多因素的综合影响，它涉及到施工工艺、工艺材料、施工态度等，如：密封沟的设计尺寸是否符合现场实际，密封膜的材料，回填密封沟的粘土是否满足要求，遇到突变地质特征或设计未考虑到的情况时，能否采取必要的补救手段等。

真空预压法和堆载预压法都属于排水固结法, 真空预压法是通过降低土体中的孔压来达到加固土体的目的, 而堆载预压法则是通过增加土体中的总应力来达到加固土体目的。

采用真空堆载联合预压法处理软粘土地基，在真空负压的作用下，可实现快速施工路堤。

真空预压时, 加固区内的地下水位并没有降低, 降低的只是孔隙水压力中的大气压力部分, 因此, 加固区中的土体可以按饱和土体考虑。

真空堆载联合预压处理软土地基时, 水平位移是向内的, 这一方面有利于处理软基的整体稳定, 另一方面可能会引起周围地表面的开裂, 影响到已建的建筑物和构筑物, 需采取一定的措施加以防护。

在加固区周围, 土体中的水位可能会降低, 并对加固区和周围的土体产生一定的影响,应重视真空预压与边界的相互影响关系, 边界的密封与否是真空预压成败的关键因素。

采用真空堆载联合预压法处理后，可节约很多资金。为深层软基处理提供了技术先进、成熟、经济的新方法，值得在今后机场、港口、码头、仓储物流园建设中应用。

来源：广州市盛洲地基基础工程有限公司

广州市盛洲地基基础工程有限公司是一家集科研、生产、设计、施工为一体的软基处理高新企业。公司拥有行业内优秀管理人才和设计施工团队，以安全、高效、环保的施工，建造优质精品工程，目前已经承接的项目有深圳机场二期工程、新加坡德光岛填海造陆工程、澳门大学工程、港珠澳大桥岛隧工程、印度达姆拉港工程、印尼KBN集装箱堆场工程、香港科技大学(广州)项目、阳江LNG调峰储气及配套码头项目、温州普洛斯智慧物流园等软基处理工程项目，盛洲始终坚持以诚信、专注、创新、共赢为己任，打造软基处理行业领跑者。