软土地基真空预压试验作业指导书

软土地基真空预压试验

一测试目的及仪器设备介绍

1真空预压法简介

真空预压法是在需要加固的软土地基中打设竖向塑料排水带或砂井，然后在地基表面设置横向排水系统，再覆盖不透气的塑料密封薄膜使软土与大气隔绝，密封薄膜四周埋入土中，通过真空装置进行抽气将膜内空气排出，使膜下横向排水通道、塑料排水板等处于部分真空状态，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载，同时排除地基土中的水分，使土体预先固结以减少地基后期沉降的一种地基处理方法。

在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱黏土层，这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差。对于该类地基在建筑物荷载作用下会产生相当大的变形或变形差。自从上世纪八十年代真空预压技术的提出与应用，经过不断的改进与发展，真空预压技术已成为处理软弱黏土地基最为有效的方法之一。真空预压法经过不断的发展，先后已产生了直排式真空预压技术、密闭式真空预压技术、增压式真空预压技术等工法，为真空预压技术的大规模工程应用奠定了基础。

2真空预压法的原理

真空预压是以大气作为预压荷重，通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，先后在地表横向排水体系中及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结，即真空荷载作用下的土体固结过程是在土体总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加土体有效应力的过程。真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。真空预压的原理主要反映在以下几个方面：

①密封薄膜上面承受等于密封薄膜内外压差的荷载；

②地下水位降低，相应增加附加应力；

③由于土体中含有大量的封闭气泡，在正压应力作用下该气泡只能微量溶解于孔隙水中而不能被排出，因而土的渗透性较差，固结过程缓慢；但在真空吸力

下，封闭气泡易被吸出，从而使土的渗透性提高，固结速度加快。

真空预压技术施工工艺如下：在要处理的地基上铺设土工编织布；插设竖向塑料排水板；竖向塑料排水板上部通过手型密封接头与水平向无孔真空管连接；无孔真空管与主管相连；铺设土工布；铺设塑料密封膜；主管通过出膜装置与真空泵连通；利用真空泵密闭直抽排除吹填土地基中的水。真空预压法工艺简图如图1所示：

图1 真空预压法工艺简图

3技术规范和规程

（1）《建筑地基处理技术规范》（JTJ79-2002）；

（2）《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS147-2-2009）；

（3）《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）；

（4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

（5）《水运工程塑料排水板应用技术规程》（JTS206-1-2009）；

（6）《港口岩土工程勘察规范》（JTS133-2010）；

（7）《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）。

二真空预压室内模型试验试验设备

真空预压室内模型试验装置（图16.2）由模型箱，排水体系，真空泵，真空表和量测系统组成。模型箱为圆柱形有机玻璃箱，尺寸为直径×高度=30cm×30cm；真空预压排水体系由塑料排水板、手型密封接头和无孔真空管组成；量测系统由安装在模型箱内土样表面的沉降标、真空表和孔隙水压力计组成；采用十字板剪切仪进行土体抗剪强度的测量。

图16.2 模型试验装置（单位：mm）

三真空预压室内模型试验试验步骤

（1）吹填淤泥土样装入模型箱后，在土样表面铺设一层编织布，然后插设塑料排水板；

（2）在膜下以及土体5cm、10cm、15cm、20cm深度距离塑料排水板5cm和10cm 处安装真空度探头和孔隙水压力计，用来测量加固过程中土体不同位置的真空度和孔隙水压力值；

（3）将塑料排水板与水平排水体相连以构成横向排水体系，即采用手型密封接头将塑料排水板与无孔真空管直接连接；

（4）连接完成后，利用塑料泡沫薄板在土体表面中心和边缘位置布置两块沉降标，以供试验过程中实时量测土体表面的沉降量；

（5）在横向排水体系表面铺设一层针刺土工布并铺设两层塑料密封薄膜；（6）试验时可以将两个模型箱的排水主管通过一个三通接头连接至同一个真空泵，连通真空设备管路，开启真空泵进行抽真空施加真空压力。

四注意事项

（1）试验安装完成后，开启真空泵试抽，检查真空泵的工作效率及模型试验密封是否严密，如有漏气现象则采取相应的密封措施。

（2）密封膜内的膜下真空度应稳定地保持在85KPa以上。

（3）开启真空泵之前，务必先打开循环水阀门，禁止真空泵无水空运转。（4）试验结束时，同时切断电源开关和循环水阀门，防止水流倒吸现象。

五试验成果处理

（1）土体表面沉降曲线

（2）真空度分析

（3）孔隙水压力分析

（4）含水率分析

（5）土体抗剪强度分析

附录：试验记录表格

真空预压室内模型试验记录表（1）试验编号：

真空预压室内模型试验记录表（2）试验编号：