真空预压法处理地基的基本原理与工程应用

真空预压法处理地基的基本原理与工程应用
摘要：本文主要论述了真空预压方法处理软土地基的加固方案
与施工的工艺，同时介绍了真空预压技术在实际工程里面的具体应用，分析这样方案具有的加固效果，同时也是借助于这些归纳出几点
有作用的认识。

关键词：真空预压方法软土地基加固效果
引言
本文主要研究真空预压法处理软土地基的基本原理，需要对于软
土进行介绍。

软土指的为天然的含水量非常大，压缩性非常高，承载
力与抗剪强度非常好的粘性土壤。

我国软土分布非常的广泛，主要位
于东南沿海的平原地带，内陆的湖泊盆地，洼地以及河流的两岸等地区，其主要是静水或者是缓慢流水环境里面沉积下来的以细颗粒为主
的第四纪沉积物。

1.软土的工程性质
1.1软土孔隙比与含水量
软土具有的颗粒分散性非常的高，联结软弱，孔隙比也是很大，含水量也是很高，孔隙比一般都是大于1，最高可以达到5.8，沉积年代久远的，深埋大的软土，孔隙比与含水量逐渐的降低。

1.2软土的透水性与压缩比
软土具有的空隙比非常的大，空隙十分细小，粘力亲水性很强，突然里面具有有机质很多，分解出来的气体在封闭的控制里面，使得软土具有的透水性很强，突然里面具有的有机质也是很多，分解出来的气体被封闭的空隙里面，使得土壤具有的透水性非常的差，荷载比的作用下面排水不是很通畅，固结缓慢，压缩性也不高。

软土在建筑物荷载的条件下面容易出现不均匀下沉与大量的沉降，同时下沉非常的缓慢，完成下沉的时间非常的长。

1.3软土的强度
软土具有的强度非常的低，无侧限抗压强度一般都是在10-40kpa 之间，不排水直剪实验的为Φ=2°~5°C=10~15kpa排水条件下Φ=10°~15°C=20kpa因此在确定软土抗剪强度的时候，应该根据建筑物加载的情况时候选择不同的实验方案。

1.4软土的触变性能
软土受到震动的影响，颗粒连接会受到破坏，土壤具有的强度降低，具有流动的状态，触变的机理就是吸附在土颗粒周围的水分子定向的排列被破坏，土颗粒也会悬浮在水里面，呈现出流动的状态。

在震动停止的时候，土粒与水分子相互的作用进行定向的排列，土壤的强度是可以缓慢的恢复。

2.真空预压法加固软土地基的原理
真空预压加固的原理就是在外负荷不变的条件下面，通过抽真空对于加固区密膜下面的土壤施加流体压力，同时通过可以传递流体压力的空隙介质，在非常短的时间内将其作用于影响由近向远的距边界部分开展，逐渐的建立起新的动态平衡。

在形成动态平衡的时候，土体得到了比较快的固结。

也就是通过在软土基上铺设的砂垫层，同时需要设置竖向的排水通道，在这个上面覆盖不透气的薄膜形成密封层，之后再利用真空泵抽取气体，对于排水通道需要保持非常高的真空度，在土壤具有的空隙里面产生负的空隙水压力，空隙里面具有的水逐渐的被吸出，这样整个土体达到了固结。

在真空预压里面，水平与横向的排水结构不仅仅是具有排水与排气的作用，同时也是起着传递压力的作用，在不同的空隙质具有不同的流体阻力，真空压力在传递的过程中会具有很大的损失，对于流体阻力的主要因素是空隙介质具有的渗透系数。

3.真空预压主要的施工方案
目前的条件下面，真空预压法处理软土地基可以分为排水系统，抽真空系统以及密封系统三个部分，真空泵利用单位射流技术与土工合成材料，这个材料也是一次性消耗不再回收的产品。

图3.1抽真空时流体状态的演化过程图
3.1施工准备
在勘探出适合于真空预压方法处理以后的地基在预压区域内部规划出预压区的边线范围内同时进行原地面的清洁与整理工作，还是需要设置临时的供电网络与组织材料，完成设备的进场与验收工作。

3.2铺设砂垫层同时铺设塑料排水板
在预压区铺满砂垫层，其具有的厚度一般为50-80里面，通过中粗砂石最好的。

有的是砂垫层需要分层铺设，中间添加设置有土工格栅。

在平整压实以后的砂垫层上面插设塑料排水板，间距一般为
1.2-1.5m，深度依据具体的设计要求来定，一般不超过24m。

3.3真空管网布置
真空管网是通过传递，均匀的布置真空压力以及抽排水的管路，通过主管与支滤管组成的，一般是可以选用具有一定程度与柔性的PVC塑料管材，依据加固区域的面积大小与形状定尺寸的制作。

主管的管径为70-90mm，壁的厚度不应该小于2mm。

支滤管的管径大小为50-60mm，壁的厚度不得小于2.0mm，同时外裹反滤的材料。

主管与支滤管之间采用地位变径三通或者是四通连接，同管径利用的为对接采用的网丝胶管连接，端头管设置封堵。

在砂垫层上面进行布设，连接好真空管的网以后，就地的挖沟将管全部的埋入到砂层里面，通过出膜器将管网与真空泵连接起来。

3.4密封膜的铺设
密封膜材料通常采用的为具有良好密封性与柔韧性好、抗穿透能力与抗老虎能力强的聚氯乙烯材料，其材料具有的参数为：膜的厚度为0.12-0.14mm，抗拉的强度为250N/5cm。

密封膜设2层~3层,分次铺设在平整好的砂垫层表面,密封膜上下设无纺土工布(250~350 g/m2)加以保护。

3.5密封沟的挖设
在加固区的临近四周需要挖设密封沟，深度依据地层的情况进行设定，一般都是为2-3m，其主要对于周围具有密封的作用，需要符
合盖膜闭气的要求，将密封膜周边沿着密封沟内壁垂直的插入到软土与平铺沟的地步，利用黏土或者是淤泥回填，同时在沟内覆水。

3.6试抽实验
在试抽这个阶段主要对于整个区域的密封性与设备、器件是否处于正常的工作状态，发现问题与及时的补救与解决。

在真空预压的过程里面，需要检测地基的变形值与沉降的速率，同时与标准设计进行对照，测算固结度以及工后沉降量，借助于这些来确定抽真空的时间长短。

在一般的条件下面，需要保持膜下面的真空度75kPA以上，连续的抽真空3-4个月，地基具有的平均固结度达到了80%以上。

在很多的情况下面，如果真空达到稳定以后，可以同时对于上部堤填坑与填土堆积，最后形成真空堆载联合的预压，其具有的叠加效果更加的显著。

4.工程实力分析
4.1珠海发电厂地基处理工程
珠海发电厂地基的处理，实验区域的边部具有一组塑料的排水真空压力进行监测，依据测量的结果，真空压力沿着深度会有所降低，不过幅度非常的小。

塑料排水版范围内土体的压力差作用下面得到了固结，运用真空预压的方案使得土体强度得到了有效的改善。

4.2空隙水压力的预测
在加固区域土体里面不同深度设置空隙水压力计，有关的孔压力随着时间的变化如下图4.1所示。

图4.1孔隙水压力随时间变化曲线
对于抽真空的阶段，伴随着真空荷载的施加，在不同的深度孔压都未得到上升，而是具有非常明显的下降趋势，空压下降的赋值达到了60kPA。

深部孔压在抽真空初期下降幅度和速率极快,随后较为平缓，所有孔压在停止抽真空后,都有明显的迅速回升。

4.3真空度观测
真空度具有的高低体现的为密封性的一个重要指标，也是提高软基处理效果具有的一个重要特征。

对于现场设置的14个膜下的真空点进行检测，各个观测点一般都是维持在了75-80kPa,如图4.2所示，满足了设计的需要。

图4.2真空度随时间变化曲线
结束语
真空预压的方法具有的为加荷快速、不需要堆载材料以及加荷的过程里面不会出现地基失稳现象等优点，使得地基含有的稳定性得到提高，工期会明显的缩短，工程具有的造价会被降低。

真空预压法处理软土地基的施工过程中需特别注意竖向排水体的打设、水平垫层的铺设、水平滤管的布设、塑料土工布、膜的铺设和密封沟的设置等。

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