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真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法

  • 所屬分類:工程案例
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  • 發(fā)布時(shí)間:2024-11-12 08:27:28
  • 詳細(xì)介紹

真空預(yù)壓法

真空預(yù)壓法是一種有效的軟土地基處理技術(shù)。

原理

利用真空壓力差:在需要加固的軟土地基表面鋪設(shè)密封膜,通過真空泵抽氣,使膜內(nèi)形成真空。這樣就在地基土體內(nèi)部與外部大氣之間產(chǎn)生了壓力差,一般能達(dá)到 80 - 90kPa 甚至更高。在這個(gè)壓力差作用下,地基土體中的孔隙水被排出,孔隙水壓力降低。

土體固結(jié)過程:隨著孔隙水的排出,土體顆粒之間的有效應(yīng)力逐漸增加,促使土體發(fā)生固結(jié)。原本軟而含水量高、強(qiáng)度低的土體逐漸變得密實(shí),抗剪強(qiáng)度得以提高,地基的承載力和穩(wěn)定性也相應(yīng)提升,同時(shí)沉降量逐漸減小,達(dá)到改善地基性質(zhì)以滿足工程建設(shè)要求的目的。

主要施工設(shè)備與材料

排水板:多采用塑料排水板,它具有良好的通水性能和足夠的強(qiáng)度。其作用是為軟土地基中的孔隙水提供排出通道,加快排水固結(jié)速度。排水板的長(zhǎng)度根據(jù)軟土層的厚度確定,一般要插入軟土層底部,其間距則依據(jù)設(shè)計(jì)要求和工程經(jīng)驗(yàn)確定,常見間距在 0.8 - 1.5 米之間。

濾管:通常為直徑約 50 - 75mm 的 PVC 管,管壁打孔并包裹濾網(wǎng)。濾管鋪設(shè)在水平排水墊層中,相互連接形成排水網(wǎng)絡(luò),將從排水板排出的水匯集起來,再通過與真空泵相連的管路排出。濾管間距一般為 3 - 5 米,呈正方形或三角形布置。

密封膜:一般選用厚度不小于 0.12 - 0.14mm 的優(yōu)良聚乙烯或聚氯乙烯薄膜。其性能要求具有良好的密封性、抗穿刺性和耐久性,以保在真空預(yù)壓過程中能有效阻止空氣進(jìn)入膜內(nèi),維持真空度。密封膜的幅寬根據(jù)施工場(chǎng)地情況而定,通常不小于 4 米。

真空泵:是產(chǎn)生真空的關(guān)鍵設(shè)備,要選擇真空度高(一般要求能達(dá)到 95kPa 以上)、抽氣量大、性能穩(wěn)定的真空泵。每臺(tái)真空泵的控制面積一般為 800 - 1500 平方米,同時(shí)需配備一定數(shù)量的備用泵,以應(yīng)對(duì)設(shè)備故障等突發(fā)情況,確保真空預(yù)壓施工的連續(xù)性。

施工工藝流程

場(chǎng)地平整與鋪設(shè)水平排水墊層:先清除施工場(chǎng)地內(nèi)的障礙物、垃圾及表層腐殖土等,然后用中粗砂鋪設(shè)水平排水墊層,厚度通常為 30 - 50cm。鋪設(shè)時(shí)采用平板振動(dòng)器振搗密實(shí),以保砂墊層的平整度和排水效果,為后續(xù)施工創(chuàng)造良好條件。

打設(shè)塑料排水板:依據(jù)測(cè)量放線確定的位置,將插板機(jī)移至施工地點(diǎn)并調(diào)整好垂直度與平面位置。把塑料排水板通過插板機(jī)套管插入軟土層,插入深度需符合設(shè)計(jì)要求,誤差控制在 ±5cm 以內(nèi)。插板過程中要留意排水板的入土狀況,防止扭結(jié)、斷裂等問題,插入完成后將露出砂墊層的部分彎折埋入砂墊層中,埋入長(zhǎng)度不少于 20cm,避免排水板受損或堵塞。

鋪設(shè)濾管及安裝真空泵:在砂墊層中按設(shè)計(jì)間距鋪設(shè)濾管,采用三角形或正方形布置,并連接成完整的排水網(wǎng)絡(luò),然后將濾管埋入砂墊層 15 - 20cm 深,用中粗砂覆蓋,厚度不小于 10cm。在真空預(yù)壓區(qū)域周邊設(shè)置集水井管與濾管相連,用于集中排水。之后在區(qū)域內(nèi)合理布置真空泵,通過橡膠軟管將真空泵與濾管緊密連接,連接處密封嚴(yán)實(shí),防止漏氣,并安裝真空表和止回閥以便監(jiān)測(cè)與控制。

鋪設(shè)密封膜:先在砂墊層上鋪設(shè)一層底膜,底膜超出真空預(yù)壓區(qū)域邊界不小于 2 - 3m,再鋪設(shè)一層面膜,面膜與區(qū)域邊界齊平。膜要鋪設(shè)平整,無褶皺與破損。鋪設(shè)完成后在周邊開挖密封溝,深度 1.0 - 1.5m,寬度 0.6 - 0.8m,將密封膜埋入并用粘土回填壓實(shí),保障密封效果。同時(shí)在膜上每隔一定距離設(shè)置壓膜溝,用砂袋等重物壓膜,防止被風(fēng)吹起。

真空預(yù)壓施工:系統(tǒng)安裝完畢全面檢查無誤后,啟動(dòng)真空泵抽氣,開始時(shí)緩慢開啟,防止密封膜破裂。當(dāng)真空度達(dá)到設(shè)計(jì)要求(一般 80kPa 以上)并穩(wěn)定后,記錄真空度、沉降量等數(shù)據(jù)。施工期間專人值班,定期檢查設(shè)備運(yùn)行、真空度變化和密封膜密封性,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理,同時(shí)定期測(cè)量地基沉降量,依據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整施工參數(shù)。真空預(yù)壓施工時(shí)間依據(jù)軟土地基加固要求與沉降觀測(cè)結(jié)果確定,通常不少于 90 天。當(dāng)連續(xù) 10 天實(shí)測(cè)地面沉降速率小于或等于 2mm/d,且真空度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)時(shí),可停止抽氣,結(jié)束施工。

卸載及場(chǎng)地清理:施工結(jié)束后拆除設(shè)備與材料并清理場(chǎng)地,對(duì)加固后的地基進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),包括地基承載力、沉降量等指標(biāo),檢測(cè)合格后依據(jù)后續(xù)工程要求對(duì)地基表面平整處理,為后續(xù)施工做準(zhǔn)備。

優(yōu)點(diǎn)

有效提高地基強(qiáng)度:能明顯降低地基土的含水量,增加土體密實(shí)度,使地基承載力大幅提高,一般可提高 2 - 3 倍甚至更多,滿足大多數(shù)工程對(duì)地基承載能力的要求。

減小地基沉降量:通過加速土體固結(jié),提前完成大部分沉降,有效控制工后沉降量,減少建筑物在使用過程中的沉降變形,提高建筑物的穩(wěn)定性和安全性。例如在公路、鐵路等工程中應(yīng)用,可降低因地基沉降導(dǎo)致的路面不平、軌道變形等問題。

施工簡(jiǎn)便、成本相對(duì)較低:施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,不需要大型復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備,主要設(shè)備如真空泵、插板機(jī)等操作方便。與其他地基處理方法相比,如樁基礎(chǔ)等,真空預(yù)壓法成本較低,可節(jié)省工程投資,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)環(huán)境影響?。菏┕み^程中無振動(dòng)、無噪聲、無大量廢棄物排放等,對(duì)周邊環(huán)境和建筑物的影響較小,適用于城市建設(shè)、對(duì)環(huán)境要求較高的區(qū)域或臨近既有建筑物的地基處理工程。

缺點(diǎn)

對(duì)密封要求高:密封膜的密封性直接影響真空度的維持和加固效果。若密封不好,空氣進(jìn)入膜內(nèi),會(huì)導(dǎo)致真空度下降,影響孔隙水排出和土體固結(jié),甚至使施工失敗。在復(fù)雜地形或存在地下障礙物的場(chǎng)地,保密封難度較大。

加固深度有限:一般適用于軟土層厚度不超過 20 米的地基處理,對(duì)于更深的軟土層,真空度傳遞和排水固結(jié)效果會(huì)逐漸減弱,難以達(dá)到理想的加固效果。

工期相對(duì)較長(zhǎng):真空預(yù)壓過程需要一定時(shí)間來實(shí)現(xiàn)土體的充分固結(jié),尤其是對(duì)于滲透性較差的軟土,孔隙水排出緩慢,施工工期相對(duì)較長(zhǎng),可能會(huì)影響整個(gè)工程的進(jìn)度安排。

真空預(yù)壓法在軟土地基處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,如港口碼頭、機(jī)場(chǎng)跑道、工業(yè)廠房、公路鐵路路基等工程建設(shè)中都發(fā)揮著重要作用,有效解決了軟土地基承載力不足和沉降過大等問題,保障了工程的安全與穩(wěn)定。

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