从1980年起, 我国开展了真空预压法的研究, 从改进工艺、更新设备、弄清机理、提高加固效果和推广使用等方面进行了研究, 填补了国内空白, 在真空度和大面积加固方面处于国际领先地位[1,2]。
1 施工方法
在要加固的土体范围内铺设50cm厚砂垫层作为横向排水通道, 砂必须是粗中砂以利于排水, 再按规范在其内布设一系列垂直排水通道, 周围挖设一定深度的密封沟并充水密封, 再于其上铺设一层密封薄膜, 薄膜没人密封沟的水中。然后通过抽气孔用抽排装置将砂垫层中的气体抽走, 这样在薄膜内外压力差及其在垂直排水通道中和垂直排水通道中周围土体中的传播作用下, 土体中的水和气体沿垂直排水通道渗出, 土体就固结而强度增加了。值得注意的是在抽真空的过程中要注意薄膜下的密封程度, 同时要维持其压力差 (真空度) 在80kPa以上, 维持时间按规范要求确定。通过计算复核, 在固结度达到80%以上后方可卸载, 之后要取固结土体试样进行实验, 在结果达到指标后才可以进行下一步施工。
2 固结机理
在抽气前, 薄膜内外的压力差为零;在抽气后, 薄膜内外形成了压力差, 薄膜便紧贴于砂垫层t, 与此同时这个压力差又会沿着垂直排水通道向下延伸, 也会向垂直排水通道周围的土体传播, 引起土中孔隙水压力的降低, 形成了负压。这就促使土中孔隙中的水和气体向垂直排水通道中渗流, 接着继续沿垂直排水通道向地面运动, 再由抽排设施排出固结区。
从有效应力网来分析, 原有的应力状态可用圆B表示, 其平均应力为。孔隙水压力∆σ'是一个球应力, 在各个方向上的大小是相同的, 所以加上后有效应力圈的大小不变而只是位置改变了, 那么可以从图1上清楚看出固结以后的平均应力均为p'=p+∆σ'。其强度提高是显而易见, 在回弹以后其强度提高的效果也很明显。
从太沙基 (Terzaghi) 有效网结理论来探讨其内在机理, 真空法中总应力并没有改变, 其增量为零。那么∆σ'=-∆u, 明显在施工中降低的孔隙水压力就是增加的有效应力, 这与堆载法大不相同。
3 施工
3.1 工艺
真空 (堆载) 预压法随着开发研究不断的深人, 己获得了丰富的施工经验, 并总结出了一套完整的施工工艺。 (1) 施工准备:清理场地, 搭临, 测量放线并标出真空预压区的边线范围, 安排施工材料和设备进场。 (2) 铺设砂垫层、打设袋装砂井或排水板:打设袋装砂井或排水板一般有机械进场施工, 施工中各井点、板点定位要准确, 袋装砂并用砂的含泥率和饱满度须达到要求, 打设的砂袋或排水板要高出砂垫层30cm。 (3) 水平排水滤管的布设及安装:进行主、支滤管的连接、安装和埋设。出膜主管超、露出预压区并防止杂物进人。同时埋人膜下真空表测头。 (4) 铺、埋密封膜及密封膜:铺膜前首先平整砂垫层并捡除表面尖棱的石子、贝壳等杂物, 同时埋好露出砂垫层的袋装砂井或排水板, 之后逐层展铺密封膜并将之埋人四周的密封沟内, 回填密封沟的粘土渗透性要差并进行压实, 以防渗水漏气。 (5) 真空设备的安装和真空试抽:安装泵体、连接出膜主管和配电使之组成完整的抽真空体系。完成以上工作后即可进行真空预压试抽。 (6) 正常抽真空维护, 高速公路路堤填筑 (堆载) :真空预压加固区内真空度达到75kPa后就进人正常抽真空, 为了及时、快效地修补刚处于高负压状态易遭损坏的密封膜在正常抽真空前期须留7~10天作为适应期, 适应期过后一般就能路堤填筑。 (7) 工程验收:达到设计要求或地基固结度Ut>85% (或设计要求的固结度) 时, 即可停机卸荷, 交工验收。
3.2 质量保证要点
在真空 (堆载) 施工应用中为确保其达到设计效果, 施工要做到精心组织, 步步为营, 杜绝一切可影响抽真空密封效果的不利因素。竖向排水体施工时不要穿透淤泥层, 这完全不同于堆载、超载预压法的施上要求, 一旦穿透淤泥层就形成通过竖向排水体构筑了一个循环连续的渗水通道, 将严重影响真空 (堆载) 预压的效果。在真空 (堆载) 预压法主要工程施工前.必须查明施工区内饱和软粘土层内和密封沟深度范围内是否夹有透水[K≥10-5cm/s) 层、地表地层是否存在较厚 (不小于3m) 的透水层, 一经发现必须采取密封措施。真空抽气膜下真空度达到设计标准后, 堆载 (路堤填筑) 前施工维护人员要对密封膜进行地毯式的搜索, 查找漏气点;一旦发现及时修补。另外路基的首层材料应该用对密封膜破坏性小的填料。
4 结语
真空预压法处理软土地基固结机理的分析, 那就是总应力不变, 减小了孔隙水压力, 降低了孔隙比, 增大了有效应力, 使得土体的强度增加了。本文对于真空预压加固软土地基的分析, 有利于对于其他类似工程进行借鉴。
摘要：阐述了真空预压法加固软土地基的施工方法, 从本质上分析了这种方法加固软土地基的机理并列举了工程实践中成功的应用实例, 从而得出了其特点和优势。
关键词：真空预压,软土地基加固机理,实例分析
参考文献
[1] 孙浩, 李卫, 曹永华, 等.浅层真空预压法施工工艺浅析[J].中国港湾建设, 2009 (5) .
[2] 李宗江, 陆进文.津滨轻轨软基加固真空预压法施工[J].铁道标准设计, 2003 (8) .