港区真空预压固结度实例

时间：2022-10-05 21:04:40 大专毕业论文我要投稿

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港区真空预压固结度实例

　　港区真空预压固结度实例【1】

　　【摘要】在港区吹填工程完成之后，加快土地的利用价值，港区常常采用软土地基处理的方法，使土体固结，达到软土处理的效果，近年来采用真空预压对软粘土进行处理取得了良好的效果，缩短了软土地基自然固结的时间，为使土地尽快的投入使用创造了先决条件，本文针对真空预压固结度在沉降、孔隙水压力方面进行计算分析。

　　【关键词】吹填真空预压固结度软土地基

　　1.引言

　　我国软土地基的处理可以源于上世纪80年代，交通部一航局科研所、天津大学等单位对真空预压法的加固机理(天津大学，陈环等，1981～1987)、施工工艺及设备进行了研究，取得了突破性进展，获得了较好的经济效益和社会效益，近年来真空预压在港区土体处理上得到广泛应用，很好的解决了软土地基上进行港口建设工期短、质量要求高的矛盾，在真空预压固地基处理卸载标准中一般要求固结度按实测沉降曲线推算达到85%以上。

　　本文结合工程实例从沉降、孔隙水压力消散方面推算真空预压的固结度，进行验证性分析。

　　2.工程实例分析

　　2.1工程地质情况

　　某真空预压加固工程通过真空预压前钻孔资料揭露，该区主要地层自上而下分别描述如下：吹填土层①1淤泥，层底标高-3.36米，层厚1.0～9.6米;①2淤泥质粘土，夹层土;②1淤质粉质粘土，层底标高-3.0～-8.41米，灰色，饱和;②2淤泥，为夹层或透镜体，灰色，饱和;③淤泥，层底标高-9.47～-12.18米，灰色，饱和;④淤泥质粘土，层底标高-13.59～-14.87米，灰色，饱和;⑤粉质粘土，沼泽相沉积土层，揭露标高-15.49米，灰色、灰黄色、夹有粉土团粒。

　　2.2设计方案标准

　　按设计要求在铺设0.4m水平砂垫层后打设塑料排水板，排水板呈正方形布置，间距0.90m，排水板打设标高为-14.0m，在砂垫层中埋设滤管后铺设塑料密封膜。

　　铺膜后抽气使真空度不小于650mmHg，开始计时;采用真空预压法加固，总预压荷载不小于85kpa。

　　卸载标准按实测沉降曲线推算的固结度大于85%;连续5天实测地表平均沉降速率不大于4.0mm/d。

　　3.固结度参数选取分析

　　3. 1沉降观测数据

　　在真空预压加固处理中，沉降计算与沉降观测是非常重要的，沉降是卸载要求的控制标准，同时也是计算固结度的数据依据。

　　沉降观测包括表面沉降观测和分成沉降观测，表面沉降观测采用沉降板，对于成层软土的沉降采用分层沉降观测。

　　进行表面沉降观测，以便了解沉降速率、总沉降量和平均固结度;进行分层沉降观测，可以了解各土层的压缩情况，判断加固达到的有效深度及各深度土层的固结程度，为沉降的研究及固结度的计算提供依据。

　　目前按照港口工程地基规范(JTS147-1-2010)7.3.2的三点法三点法进行计算土层固结度，计算公式如下：

　　其中：―最终沉降量、―为相同时间间隔下的沉降量

　　―固结度%

　　―t时间下的沉降量

　　3.2孔隙水压力数据

　　实测孔隙水压力会更好的提供关于土体破坏情况的最早迹象，对于估计固结过程和确定加固区加载速率来说，测定孔隙水压力也是一种常用手段。

　　了解预压过程中土体内孔隙水压力的变化，控制加载速率，保证加载的稳定性，根据孔隙水压力的变化过程线，可以推算出土层的加固系数及不同时间的固结度。

　　同时粘性土中的孔隙水压力消散则相对较慢，对真空度的反应相对滞后。

　　利用孔隙水压力观测资料计算各测头的固结度，计算公式如下：

　　其中： ―固结度%

　　―孔隙水压力实际消散值(kPa)

　　P ―预压荷载(kPa)

　　―预压前超静水压力(kPa)

　　4.固结度数据分析与计算

　　4.1地表沉降

　　加固区内布置地表沉降标观测点：本次地表沉降标观测由施工单位完成。

　　地表沉降为打设塑料排水板期间的沉降和在预压荷载作用下产生的沉降之和。

　　从最后5天测量数据显示已达到设计要求卸载标准，满足设计提出的卸载要求。

　　加固区平均沉降量如下：

　　区号插板期间沉降(mm) 预压期平均沉降量(mm) 累计沉降量(mm) 最后5天沉降速率

　　1区 590 1938 2528 4.0mm/d

　　2区 630 2025 2655 3.9mm/d

　　3区 520 2117 2637 4.0mm/d

　　4区 590 2276 2866 3.9mm/d

　　5区 640 2130 2770 3.5mm/d

　　4.2分层沉降

　　根据设计要求每个加固区内各埋设一组分层沉降，沿不同土体深度埋设7个磁环，取1区数据进行分析。

　　按照文中3.1节给出的公式进行分析，其1区各层固结度为85.3%、85.7%、85.4%、85.6%、85.3%、85.5%、85.6%，平均固结度达到了85.5%，依据同样的方法，2区～5区的固结度分别为85.1%、85.0%、85.2%、85.0%，实测分层沉降曲线推算的固结度满足设计卸载标准，加固效果明显。

　　4.3孔隙水压力

　　本次每个加固区内布置孔隙水压力1组，共计埋设孔隙水压力计7个。

　　埋设方法为钻孔埋入法。

　　在抽真空开始阶段，孔隙水压力消散很快，后期逐渐趋于平缓，变化不大。

　　从曲线上可以看出，由于土质等条件的不同，各测头的消散速率不一，消散值也有差异。

　　渗透性强的土层，孔隙水压力消散快，且对真空度反应敏感。

　　粘性土中的孔隙水压力消散则相对较慢，对真空度的反应相对滞后。

　　利用孔隙水压力观测资料计算1区各测头的固结度为84.4%、86.2%、85.8%、85.4%、85.3%、84.9%、85.3%，1区平均值为85.7%。

　　依据同样的方法，2区～5区的固结度分别为85.2%、85.1%、85.3%、85.2%。

　　固结度计算结果与沉降计算结果基本相符。

　　5.结论

　　通过对工程地表沉降、分层沉降、孔隙水压力方面数据的计算得出的固结度基本均在85%以上，5个区固结度的两种计算结果基本趋于一致，能够满足卸载要求。

　　参考文献：

　　1.《真空预压加固软土地基技术规程》(JTS 147-2-2009)，2009

　　2. 《港口工程地基规范》(JTS 147-1-2010 ) 2010

　　3. 《港口岩土工程勘察规范》( JTS133-1-2010)，2010

　　真空预压固结排水法在水利工程堤防加固中的应用【2】

　　【摘要】真空预压固结排水法经常被应用在水利工程中，以此来起到提防加固的作用，其是施工工艺相对简单，但是需要注意的问题比较多。

　　本文首先介绍了工程概况;其次概述了真空预压固结排水法施工工艺;最后探讨了加固过程中的监督，仅供参考。

　　【关键词】真空预压固结排水法;水利工程;堤防加固;应用

　　真空预压固结排水法突出的特点能够使堤防土层更加密实，进而提高其整体性以及增加提防内部粘结性，对延长水利工程寿命有着积极的作用，该种方法中重点的施工工艺如下：平整产地、防线定位、真空抽水设备安装等，每一个施工步骤都值得关注的问题，需要施工人员认真对待。

　　0.工程概况

　　某水利工程的堤坝位于软土地基上，尤其是堤坝的上下游交界处的地基更为软弱，在长期的运行使用中，该堤坝的抗压能力和强度都大大降低，存在一定的安全隐患。

　　为了保证堤坝的安全稳定工作，必须要尽快对其进行加固处理。

　　在本工程中，技术人员决定采用真空预压固结排水法来实现堤坝加固，重点的施工范围包括堤坝上下游的护坦、护底和砌石部位等一共8个加固区域。

　　1.真空预压固结排水法施工工艺

　　1.1场地平整

　　从上述工程介绍中，可知本工程使用时间比较长，需要加固的部位也比较多，而且这些部位普遍存在不平整的情况，这种情况并不利于使用真空预压抽水的方法，因此在使用这种方法之前，首先应该做好场地平整的工作。

　　场地平整主要包含两方面，一方面是对施工部位进行平整，另一方面是对周边部位进行平整，有些施工人员忽视了对后者，所以使用真空预压固结排水法效果并不明显。

　　部位的不同，使用的平整方法也有差异，施工人员要视情况而定，比如如果在斜坡护坦的部位上开展场地平整工作，完全可以不必考虑水平平整度，坡面平整度符合工程要求即可。

　　整体上讲，平面与坡面的场地平整，无论采取哪些方法都需要达到相应平整度，方便开展抽压以及覆膜工作。

　　场地平整完成之后，应该在其表面覆盖一层土，主要是为了达到承重要求。

　　通常情况下，砂垫层是素土最好的选择。

　　平整场地时，还需要考虑高差问题，一般而言要求高差保持在50mm以内。

　　1.2防线定位

　　防线定位的主要目的是明确施工位置，其要求比较多，第一，充分了解设计图纸及其施工方案，以图纸与方案为准进行防线曾亮;第二，选择精确度比较高测量仪器，选择出集水井等位置，边测量边标记，以免出现遗漏;第三，重点关注塑料排水板的位置，其与真空管网要始终保持平行，不允许出现偏差。

　　1.3真空抽水设备安装

　　场地平整以及防线定位等施工完成之后，开始着手安装真空抽水设备，在安装期间，要注重安装重点，尤其是对排水有着直接影响的设备安装。

　　(1)安装真空集水井，集水井制作工艺比较并不难，其制作材料主要是预制钢结构。

　　首先将需要加固的所有部位划分为各个单元，每个单元都需要安装集水管;其次，平铺集水井，需要注意的是如果需要使用水平的管道，则需要提前铺设;最后，连接，安装干管时，存在很多衔接位置，该位置需要重点对待，通常情况下，都是选择橡胶软管，因为这种软管密封效果非常好。

　　(2)井上真空系统安装，该系统涵盖非常多的设备，比如真空表等，其中真空泵以及管道泵是不可缺少的设备，一般情况下，每个系统需要2台真空泵，而且通常都会选择使用5.5Kw，而管道泵只需一台即可。

　　正常情况下，真空泵与固定平台连接，而清水泵则与真空集水井相连。

　　井上真空系统安装之前，需要做好水平管网施工工作。

　　真空泵需要与耐压软管连接，而耐压软管则需要与缓冲罐连接。

　　气其他设备的连接方法比较固定，只要按照正规程序即可。

　　(3)真空机械系统的安装，该系统最重要的设备就是真空泵以及水气分离设备，每个真空泵都应该与水气分离设备进行有效的连接，通常情况下，选择使用胶管来连接。

　　1.4铺设真空膜

　　在水平管网系统完成后，即可以铺设真空膜。

　　真空膜采用14丝的PVC 薄膜三层。

　　铺设密封膜之前，把出膜弯管与真空滤管连接好，出口压盘与地层表面齐平，并放好下橡胶垫圈;铺设时顺风向伸展，加固区四周余留量基本―致;施工人员穿软底鞋上膜，严禁穿带钉鞋上膜;封膜铺设层数满足设计要求，每铺一层均由专人检查，若有孔洞，及时粘补;在密封沟内侧把膜铺平，薄膜过长时，可将其折于沟底，不可外铺于外侧坡上。

　　1.5真空负压操作

　　密封膜铺设完工后，各单元的机泵系统进入真空操作阶段。

　　密封膜上覆水前，应进行试抽真空，同时检查每台真空泵的运转情况及薄膜的密封性;试抽真空时间为10天，要求密封膜下真空压力达到0.08MPa以上。

　　试抽真空达到要求后，可进行覆水转入正常抽真空，正常抽真空时间应满足设计要求;覆水厚度应为300mm，覆水后，膜下真空压力应逐渐稳定在0.08MPa。

　　真空操作要求有水必排。

　　随着压力的逐渐上升，排水量越来越小，软基的固结程度也逐渐加大，80天左右即可达到加固要求。

　　1.6卸载

　　终止真空预压的标准：连续四昼夜实测地面沉降量小于2mm/d或地基固结度大于实测地基沉降曲线的80%。

　　2.加固过程中的监督

　　无论采用哪种堤防加固的方法都需要进行监督检测，以此确保加固效果。

　　主要监督一下内容：第一，对真空度进行监督检测，抽真空施工结束之后，马上检测其真空程度，以此来明确真空损失程度，施工人员正是根据这个真空程度数据来选择使用的措施，以此保证该位置的内部压强符合要求，通常情况下，检测频度为6小时一次;第二，监督检测孔隙水压力，之所以要对其进行检测主要是为了了解固结力度，当相关设备埋入到一定深度时，设备会显示出数据，马上读取数据，以便掌握初始数据，其检测频度为1天一次，检测时，需要注意是否是每天的相同时刻。

　　第三，要对地表的沉降量进行监测，这样可以掌握并推测地基的加固效果，所以对沉降的观测是必要的。

　　沉降观测的密度不小于每3天1次。

　　第四，要对加固部位的水平位移程度进行随时监测，以便能及时采取措施。

　　观测的密度不小于每3天1次。

　　3.结语

　　总之，在水利工程的堤防加固工程施工中，除了可以采取帷幕灌浆、增设桩基等传统的加固施工技术以外，还可以采取不影响其整体结构和性能的其他加固施工方式。

　　本文中所介绍的真空预压固结排水法就是这样一种具有良好加固效果的施工技术新方法。

　　本工程中通过采用这种加固施工技术对堤防进行加固后，其强度和稳定性都得到了很大的提升。

　　本文是笔者多年施工经验的总结，希望水利工程堤防加固有所帮助。[科]

　　【参考文献】

　　[1]葛安定.真空预压法软基加固技术研究[J].科技创新导报，2011(29).

　　[2]武占军，王巍.对软土地基用塑料排水板施工工艺的探讨[J].价值工程，2010(06).

　　[3]赵友云，闵木林.真空预压法在市政道路软土路基处理中的应用[J].中国高新技术企业，2009(21).

　　[4]王科良，唐根康.在滩涂围垦工程中真空预压软基处理的技术应用[J].科技与企业，2013(06).

　　真空预压加固地基工法施工【3】

　　摘要真空预压是真空吸水加固软土地基施工工艺的简称，该工艺适用于非固结或欠固结软弱土地基的表面加固。

　　本文结合作者多年的工程实践经验就真空预压加固地基工法进行叙述，以期能够为类似工程的施工提供参考。

　　关键词真空预压;加固地基;施工

　　1 工作机理

　　整张的塑料膜经土捻压实后，在土体表面形成密封罩，罩内的塑料排水板、滤水管、砂垫层连通成为一个密闭系统，在真空泵的作用下，在密封罩下的土体内形成真空负压。

　　由此，一方面将土体内原有的孔隙水压力降低;另一方面，在罩外大气压力作用下以及罩内上部土体失去饱和水对土体浮力后增加了对下部土体的作用力，使下部土体的有效应力增大，从而达到固结的目的。

　　2 施工工艺

　　2.1 工作垫层

　　工作垫层由铺荆笆和填干土两道工序组成，做法为：先铺荆笆，选用当年柔韧的荆笆，在软土表面按顺序满铺两层，荆笆的块与块之间搭接200mm，并用14～16#铅丝按500mm间距绑扎牢，层与层之间要错缝。

　　然后填干土(如无干土或遇雨季施工，则需填山皮土或土石屑)，厚度不小于400mm。

　　填土只能由人工用小推车进行，严禁用机械作业，亦禁止在加固区内堆放土，以防止被加固土受到扰动而影响下道工序施工和造成回填材料浪费。

　　2.2 铺滤水层

　　滤水层的材料通常用中粗砂，也可用不带利刃的其它小颗粒材料代替(如电厂的工业废料、液态碴等)，其作用是在土体上表面形成水平排水通道，滤水层厚度为400mm，作业要求表面平整，厚度均匀，厚度误差不大于±20mm，如原来地势高低起伏太大时，在铺干土和铺滤水层时设法调整。

　　铺滤水层也必须由人工用小推车进行。

　　2.3 工艺设备安装

　　工艺设备安装包括插塑料排水板，安装滤水管网、真空泵、真空表，挖压膜沟，铺塑料密封膜及填筑挡水墙等工序。

　　1)插塑料排水板

　　(1)排水板

　　SPB型塑料排水板，是专门用于土体排水的专用材料，用于竖向排水的有Ⅰ型和Ⅱ型两种规格。

　　塑料排水板由槽形塑料芯带和透水性很好的加厚无纺布组成。

　　推荐采用Ⅱ型板，其排水效果更好。

　　(2)插板机

　　插板机是将塑料排水板按设计要求的深度插入地基土内的施工机械。

　　采用MDZ—ZO型门式震动插板机，该机是目前在用的几种机型中技术性能较好的一种，设计插板深度20m，一次作业可同时插设2付排水板，每班作业可插板2 500延米～3 000延米。

　　也可采用河北兴隆机械厂制造的SP—20型履带式插板机和一航局制造的MD—15型门式单管插板机，此外也有用履带式打桩机改制的插板机。

　　2)铺管网和设备安装

　　(1)滤水管

　　滤水管采用?89聚氯乙烯硬塑料管制作，在管壁上按每60mm钻一圈?10小孔，每圈为6个孔。

　　然后在管表面先裹一层塑料窗纱，再包一层剪去硬皮的棕皮，并用16#铅丝按每100mm一道绑扎牢，也可用加厚无纺布缠裹两层，同样用16#铅丝绑扎，管接头可用配套的塑管接头，也可用胶管接头。

　　安装和绑扎时都应注意把绑扎铅丝一顺向下，以防朝上时扎破上面的密封膜。

　　滤水管应埋在滤水层的中间，上下厚度要均匀。

　　滤水管网的布置有3种方法，选用布置方案主要依据加固地形，其原则是尽量做到膜内各部位的真空度均匀并节省用料。

　　滤水管的间距不大于8m，外侧管距膜沟中心线距离不大于4m。

　　(2)真空泵

　　射流式真空泵是由射流器、离心式清水泵、循环水箱等组成，真空泵是真空预压的关键设备，其性能好坏直接影响加固效果，推荐采用三公司制造的ZK-3-W型卧式射流箱和ZK-3-L型立式射流箱，经施工检验，其性能完全满足使用要求。

　　(3)加固单元划分和工艺系统设计

　　所谓加固单元是指在一张完整的密封膜覆盖下的加固地块为一个单元。

　　一般情况下，加固单元的面积不大于10 000m2，不小于2 000m2，过大会增加施工难度，过小则对工程成本不利。

　　表1是每10 000m2加固面积所需装备数量。

　　3)密封膜

　　塑料薄膜及缝合密封膜是采用厚度为0.08mm～0.10mm的普通白色聚氯乙烯农用薄膜按一定要求尺寸经热缝合而成。

　　为防止热胀冷缩，加工尺寸应比实际尺寸大一些。

　　(1)铺膜

　　密封膜应该铺三层，铺膜前应先将压膜沟挖好。

　　铺膜应选择无风的好天气，铺膜工作要在白天一次完成，铺膜要集中人力，一块10 000m2的地块，铺膜的人数不少于30人，并要准备足够数量的氯丁胶和一台高频热合机及部分备用的整卷塑料膜。

　　施工人员必须穿无钉软底鞋，在统一组织指挥下进行铺膜作业。

　　铺膜沿着长边的一侧开始，当第一张膜铺开后应组织所有人员一字摆开认真检查塑料膜有无开焊、破孔，并及时修补。

　　修补孔洞可用小块薄膜，要求用温布将破孔周围和小薄膜擦洗干净，再分别涂刷氯丁胶，待胶干燥(以手指摸着不粘为好)后将小块膜粘贴在破孔处，以两层膜间没有气泡即可。

　　大片撕裂处要用热合机缝合。

　　铺膜后应立即填压膜沟，以防遇大风将膜掀坏。

　　(2)压膜沟与挡水埝

　　为了保证压膜沟的密封质量，压膜前如沟内无积水时需先往沟里灌200mm～300mm深的水，压膜时先把膜浸入水底，再在膜上压一层粘土，当泥浸透后要求由人工将粘泥踩成泥浆，然后再在沟里填粘土，并分层轻轻夯实。

　　膜沟填实后再做挡水埝，埝高600mm～800mm，同一地块的埝顶要在同一平面上，高差不大于100mm，为防止风浪冲刷和便于行走，埝顶要求压两层草袋装土。

　　(3)局部密封

　　抽气管需穿过密封膜，膜和钢管的接口处需采取特殊的密封措施，其目的既要把接口处压密实，又要防止抽氯时将膜拉裂。

　　2.4 预压

　　1)试抽气

　　抽气开始时，要把所有的抽气泵都开动，并认真观察真空度的变化，正常情况下，开泵后2～4h，泵口处的真空度就能达到20kPa，此阶段要多安排一些人在地块内和膜沟附近认真巡查.寻找漏气部位，发现一批停泵修理一批，反复寻找，反复修理，直至无漏气点为止。

　　当膜内真空度达到40kPa时应停泵，进行一次全面检修。

　　2)抽气

　　经过检查、修理，再抽气时真空度提高很快，此时更应注意观察整个预压区内有无异常，因为随着真空度的提高.一旦发生故障情况比较突然，会造成较大的损坏，而且不易修复。

　　经过24h抽气，如情况正常，便可向埝内灌水，在无外来水源时可用抽出的地下水。

　　2.5 观测与检测

　　由于真空预压的地块处在大面积软土地区，附近很难设置较好的临时水准点。

　　为此，除需就近选择正式水准点供施工观测时对观测结果进行调整外，还必须认真做好临时水准点。

　　临时观测点可以用?l00mm的钢管作钢桩，用插板机插入地下，钢管下端应达到比较密实的夹砂层。

　　当桩周土稳定后(一般需15d)，在桩顶浇筑混凝土墩，井埋入短钢筋头制成水准点。

　　2.6 清理、拆除

　　办理交工手续后，即可拆除设施，所有的机械、管网都应进行保护性拆除，滤水管网起出后，应将管内的泥土用水冲洗干净，晾干后集中堆放以备再用。

　　射流泵和清水泵都应检修保养。

　　真空表应进行校验。

　　塑料薄膜也应清理干净，挡水埝应就地平整，滤水层所用的砂子，可与建设单位方协商处理，必要时可以部分回收。

　　3 施工注意事项

　　插板机的安装、拆卸必须有专人指挥，登高作业的人员必须具有足够的自我保护能力。

　　两班制或三班制作业必须执行班前交接制度和班后保养制度。

　　机上人员必须遵守“清洗、润滑、调整、紧固、防腐”的十字作业制。

　　插板机卷扬机钢丝绳必须经常检查，及时更换。

　　震动锤的所有紧固件必须有防振自锁装置，并要经常检查、紧固。

　　插板作业必须专人指挥，特别是穿桩靴的人员必须动作协调，严防人身伤害。

　　所有机械检修时，必须切断电源，并把闸箱锁起来，无条件上锁的要挂检修标牌。

　　4 结论

　　在真空预压加固地基施工的过程中，施工人员在施工的过程，一定要对工程中经常出现的问题采取有效的措施，尽量减少不良状况的出现。

　　同时施工的过程中加强质量的控制确保其质量。

　　参考文献

　　[1]沈建东.塑料排水板堆载预压法处理软土地基的工后沉降控制研究[D].华南理工大学，2012.

　　[2]潘昌生，吴跃东.真空一堆载联合预压法在软基加固中的应用[J].东北水利水电，2002(8).

　　[3]高海江，俞建霖，金小荣，龚晓南.真空预压中设置应力释放沟的现场测试和分析[J].中国农村水利水电，2006(5).

　　[4]张泽鹏，李约俊，冯淦清，洪宝宁.塑料排水板在真空预压加固软基中的作用[J].广州大学学报：自然科学版，2002(2).

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