改進(jìn)后真空預(yù)壓技術(shù)在軟基處理中的應(yīng)用

改進(jìn)后真空預(yù)壓技術(shù)在軟基處理中的應(yīng)用

采用傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法加固軟土壤基時(shí)，應(yīng)通過(guò)真空抽壓法將覆蓋膜下的真空負(fù)荷作用于砂屑層和砂井（或排水板）之間的開口水域，并在短時(shí)間內(nèi)迅速降低開口水域內(nèi)的空氣量。1無(wú)砂直連真空預(yù)壓法系統(tǒng)改進(jìn)的“無(wú)砂直連”真空預(yù)壓法與常規(guī)真空預(yù)壓法類似,主要由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)構(gòu)成,在加壓系統(tǒng)中,通過(guò)抽真空使膜下的地基表面承壓;在排水系統(tǒng)中采用“無(wú)砂直連”技術(shù),可省去傳統(tǒng)真空預(yù)壓法的水平砂墊層,地基中的孔隙水通過(guò)排水板、塑料變形接頭、三通接頭和真空濾管直接排出?！盁o(wú)砂直連”真空預(yù)壓系統(tǒng)的構(gòu)成示意,見圖1?！盁o(wú)砂直連”真空預(yù)壓法不再需要常規(guī)真空預(yù)壓法的水平排水砂墊層,而是將真空濾管直接與排水板相連;膜下設(shè)置的無(wú)紡?fù)凉た椢?一方面保護(hù)土工膜不被尖銳物刺破,另一方面起到均勻膜下真空壓力的作用,成為加壓系統(tǒng)的一部分。采用的新型排水板在生產(chǎn)時(shí)即根據(jù)不同處理對(duì)象選擇濾膜孔徑,以防淤堵。其結(jié)構(gòu)也和常規(guī)排水板不同,常規(guī)排水板由擠出成型的塑料芯板外包土工布制成,土工布與芯板之間基本沒(méi)有粘結(jié),屬于“支架梁”結(jié)構(gòu)形式;新型排水板由多孔芯板與土工布組成,但土工布通過(guò)熱融牢固粘結(jié)在芯板上,相當(dāng)于“連續(xù)梁”結(jié)構(gòu)形式,抗扭曲和抗彎折的能力更強(qiáng)。2模型桶的設(shè)置本試驗(yàn)?zāi)M的是性質(zhì)極差的軟土地基,主要用于檢驗(yàn)采用“無(wú)砂直連”真空預(yù)壓法和新型變孔徑濾膜排水板技術(shù)與采用砂墊層連接真空管與塑料排水板的傳統(tǒng)方法相比,軟土地基的固結(jié)效果。試驗(yàn)在直徑50cm、高80cm充滿淤泥的模型桶內(nèi)進(jìn)行。本試驗(yàn)共安排了2個(gè)組次,第1組試驗(yàn)的2個(gè)模型桶中,分別通過(guò)砂墊層和手型接頭連接真空管與塑料排水板,第1組試驗(yàn)中采用的排水板均為普通排水板;第2組試驗(yàn)的2個(gè)模型桶中均采用“無(wú)砂直連”技術(shù),分別采用普通排水板和針對(duì)軟土性質(zhì)設(shè)計(jì)特定孔徑的濾膜排水板。每組對(duì)比試驗(yàn)開始前,先將混合均勻的重塑土樣等量分裝在模型桶中,然后分別插入排水板,連接抽真空裝置,在土樣上鋪設(shè)土工織物,最后鋪設(shè)密封膜并捆扎牢固。試驗(yàn)土樣取自廈門新機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目河道清淤的高含水率淤泥質(zhì)吹填土,試驗(yàn)前測(cè)得土樣的天然含水率為98.11%。2.1傳統(tǒng)砂墊層法處理的含水率在第1組試驗(yàn)中,模型桶內(nèi)土樣均使用相同長(zhǎng)度的排水板,排水板插入土樣中的深度相同,持續(xù)抽真空48h,真空度維持在80kPa,試驗(yàn)結(jié)束后從模型桶內(nèi)的相應(yīng)位置分別取土樣測(cè)試含水率?！盁o(wú)砂直連”法的對(duì)比試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)結(jié)果,見圖2。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)束后土樣含水率的測(cè)試結(jié)果,采用“無(wú)砂直連”技術(shù)加固后,淺層土和深層土的含水率分別為55.18%和55.21%,僅相差0.03%;經(jīng)傳統(tǒng)砂墊層法處理后,淺部土樣和深部土樣的平均含水率分別為65.6%和77.8%,相差達(dá)12.2%;采用“無(wú)砂直連”技術(shù)和傳統(tǒng)砂墊層法處理后土樣的平均含水率分別降至55.2%和71.7%。通過(guò)以上對(duì)比發(fā)現(xiàn),經(jīng)“無(wú)砂直連”法處理后軟土的含水率更低,可以推斷“無(wú)砂直連”法較傳統(tǒng)砂墊層法具有更高的真空度傳遞效率,孔隙水壓力差更大、真空度損失更小,真空度沿深度方向的傳遞更均勻。根據(jù)真空預(yù)壓法的原理,真空度在排水板和周圍土體中傳遞所產(chǎn)生的孔隙水壓力差是真空預(yù)壓排水固結(jié)的動(dòng)力。“無(wú)砂直連”法通過(guò)手型接頭直接將排水板和真空濾管連接,孔隙水和氣體在通過(guò)手型接頭時(shí)只有管口變形和管壁造成的沿程水頭損失,而管壁材質(zhì)較為光滑,水頭損失不大;在由砂墊層連接排水板與真空濾管時(shí),孔隙水和氣體需通過(guò)砂墊層中的空隙通道傳遞到真空管中,砂墊層中空隙通道的水頭損失要大于手型接頭,因此,“無(wú)砂直連”法真空度的傳遞更順暢、效率更高。2.2變孔徑透水板時(shí)土樣含水率觀察采用2種不同型式排水板加固軟土的處理效果,采用變孔徑排水板加固處理后土樣平均含水率為53.5%,采用普通排水板時(shí)土樣平均含水率為64.13%,變孔徑排水板比普通排水板的處理效果明顯要好很多。隨著預(yù)壓過(guò)程中持續(xù)抽真空和孔隙水逐漸排出,排水板周邊土體的孔隙率會(huì)逐漸變小,土體固結(jié)也會(huì)使?jié)B透系數(shù)降低,與此同時(shí)土顆粒會(huì)隨著孔隙水的滲流逐漸匯聚到排水板附近,容易淤堵排水板和排水通道2.3工作機(jī)械分析3濾膜孔徑對(duì)比試驗(yàn)1)本研究以室內(nèi)模型試驗(yàn)為基礎(chǔ),總結(jié)優(yōu)化改進(jìn)真空預(yù)壓軟基加固法的工程特點(diǎn),針對(duì)地基加固的作用機(jī)理進(jìn)行理論分析。與傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法相比,“無(wú)砂直連”真空預(yù)壓法不再以砂墊層作為傳遞真空負(fù)壓和排出孔隙水的通道,真空負(fù)壓的傳導(dǎo)損失更小,有利于深層軟土的有效固結(jié)。2)變孔徑濾膜排水板克服了普通排水板濾膜孔徑過(guò)于單一的問(wèn)題,可以根據(jù)不同地區(qū)土顆粒的級(jí)配情況設(shè)定排水板濾膜的孔徑,達(dá)到最優(yōu)的防淤堵效果,提高了真空預(yù)壓的施工效率。3)“無(wú)砂直連”技術(shù)和變孔徑濾膜排水板技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)真空預(yù)壓技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化,適用范圍廣、施工操作簡(jiǎn)單,工程應(yīng)用前景廣闊,值得大力推廣。在第2組試驗(yàn)中,模型桶內(nèi)的土樣均采用“無(wú)砂直連”法,持續(xù)抽真空時(shí)間均為36h,真空度維持在80kPa,根據(jù)加固試驗(yàn)前所做的新型排水板濾膜孔徑對(duì)比試驗(yàn),選出最適合于本次試驗(yàn)土樣的濾膜孔徑,試驗(yàn)結(jié)束后從模型桶內(nèi)的相應(yīng)位置分別取土樣測(cè)試含水率。采用變孔徑濾膜排水板的對(duì)比試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)結(jié)果,見圖3。改進(jìn)后的真空預(yù)壓法與傳統(tǒng)方法的加固原理基本相同,兩者在軟土地基的固結(jié)排水過(guò)程中的較大差異主要表現(xiàn)在“無(wú)砂直連”