真空排水聯合軟地基處理加固是一項非常成熟且效率高的地基處理技術。它將真空預壓法與排水系統相結合,通過對軟土地基施加負壓,加速孔隙水排出,從而達到快速沉降、提高地基強度的目的。
以下是對這項技術的系統介紹:
一、技術核心原理
簡單來說,就像用一根“巨大的吸管”插入軟土地基中,通過抽真空,在土體內形成“壓力差”,將土體中的水、氣強制排出。
形成壓力差:在地表鋪設密封膜,使加固區與大氣隔離。通過埋設的排水板(如塑料排水板PVDs)和抽真空設備,將膜下和排水板內的氣壓降至負壓狀態(通常達到80kPa以上的真空度)。
驅動排水固結:土體內部與排水通道之間產生巨大的壓力差(相當于施加了約80kPa的等效預壓荷載),此壓力差作為動力,迫使土體孔隙中的自由水沿排水板向上匯集,被抽排出土體。
強度增長:隨著孔隙水排出,有效應力增加,土體被壓密,從而大幅減少工后沉降、提高地基承載力和抗剪強度。
二、主要技術方法(系統構成)
一個完整的真空排水預壓系統通常包括以下幾個部分:
1.排水系統(豎向+水平)
豎向排水體:塑料排水板(PVDs)是常用的,像“導水芯”一樣插入軟土深處(深度可達20-30米),形成豎向排水通道。也可使用砂井等。
水平排水墊層:在地表鋪設約0.5米厚的砂墊層或排水濾管(Belly Board)網絡,作為橫向匯水、導水層。
2.密封系統
密封膜:使用2-3層聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)薄膜覆蓋整個加固區域,四周埋入密封溝的淤泥中,形成氣密性封閉。
密封溝:在加固區邊界開挖,用于埋壓密封膜邊角,阻斷側向漏氣通道。
3.抽真空與監測系統
射流泵裝置:核心抽真空設備,通過射流原理產生并維持膜下真空度。
真空管網:將各射流泵與水平排水墊層連接,均勻傳遞負壓。
監測儀器:包括真空表、孔隙水壓力計、分層沉降儀、地表沉降標等,用于實時監控加固效果和過程。
三、真空排水關鍵技術流程
1.場地準備與鋪設墊層:清理場地,鋪設水平排水砂墊層或濾管網。
2.打設豎向排水板:使用插板機按正方形或梅花形布設排水板。
3.埋設儀器與安裝管網:安裝監測儀器,布設真空主管和支管。
4.鋪設密封膜與挖密封溝:分層鋪設密封膜,并埋入周邊密封溝壓實。
5.連接抽真空系統:安裝射流泵、水箱等,連接所有管道。
6.抽真空與維持:開機抽真空,逐步提高并維持設計真空度(通常持續3-6個月或更長,直至達到沉降穩定標準)。
7.效果檢驗與卸載:根據監測數據判斷達到設計要求后,停機、卸載、進行效果檢驗(靜力觸探、十字板剪切、土工試驗等)。
四、真空排水技術優勢(好處)
1.荷載均勻,無需堆載:無需大量土石方進行堆載預壓,節省成本,尤其適用于超軟地基(承載力低,卡車無法進入)。
2.工期較短,效果可控:比傳統堆載預壓工期縮短約1/3,通過監測可實現信息化施工。
3.加固深度大,效果均勻:zui大處理深度可達30米以上,且產生的附加應力均勻,不易造成側向擠出變形。
4.綠色環保:無大量土方運輸,噪音、振動小,施工文明。
5.綜合效益高:總體造價通常低于其他深層處理技術(如樁基),是處理大面積軟基經濟的方法之一。
五、適用場景
1.港口碼頭:后方堆場、道路、集裝箱堆場。
2.道路交通:高速公路、鐵路、機場跑道下的軟基處理。
3.圍海造陸/吹填造地:處理新近吹填的超軟淤泥,是且有效的快速加固方法。
4.工業與倉儲用地:廠房、物流園區、油罐區的地基預處理。
5.市政工程:堤防、水庫土壩、垃圾填埋場底部加固。
真空排水-軟地基處理加固技術是一套以“負壓抽吸”為核心的物理排水固結方法。它通過精*的系統設計,安全、經濟、效高地解決了軟土地基沉降大、強度低的核心難題,特別適用于大面積、超軟深厚的沿海灘涂及吹填場地處理,是現代巖土工程中不可或缺的關鍵技術。