隨著我國(guó)改革開放和社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,大力開展沿海、沿江城市,開發(fā)海洋,興建水力、橋梁、碼頭,在水中及淤泥地基上建造工程的規(guī)模和數(shù)量都越來越大,遇到的工程難點(diǎn)也越來越多。如何妥善解決水環(huán)境及淤泥影響,處理好各種復(fù)雜情況下的地基,已成為迫在眉睫的問題。目前水下地基處理方法主要有擠淤法、水下灌注法及水下真空預(yù)壓法等。
真空預(yù)壓法作為一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、工期較短的處理方法在眾多地基處理技術(shù)中已突顯出其明顯的優(yōu)點(diǎn),受到廣大工程技術(shù)人員的青睞。目前,真空預(yù)壓法加固軟土地基技術(shù)已廣泛應(yīng)用于港口、公路、水利工程等領(lǐng)域,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但將該項(xiàng)技術(shù)拓展于水下軟基的技術(shù)研究及應(yīng)用卻一直未能實(shí)現(xiàn)。隨著抽真空所用材料、工藝、設(shè)備的改進(jìn),陸上真空預(yù)壓施工技術(shù)口臻完善,為水下真空預(yù)壓的研究提供了條件。
隨著沿海灘涂的開發(fā)和港口建設(shè)向深水發(fā)展,水下真空預(yù)壓技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景和適用性,一旦成功實(shí)施,至少可以解決以下幾個(gè)問題:
(1)提高水下開挖工程的穩(wěn)定性,縮短工期,降低造價(jià);
(2)避免高樁碼頭的岸坡處理工程樁、梁、版開裂問題;
(3)在防波堤施工過程中縮小防波堤斷面尺寸,有效地控制防波堤堤頂標(biāo)高;
(4)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的換填法施工工程。
2加固機(jī)理
水下真空預(yù)壓法實(shí)質(zhì)仍屬于排水固結(jié)法,排水固結(jié)法是設(shè)置排水系統(tǒng),改善排水邊界條件,縮短排水路徑,加速排水,在抽真空設(shè)備作用下,將土體中的空氣和孔隙水排出,孔隙水壓力降低并轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力的增加,土體固結(jié)消除大部分沉降以提高密實(shí)度和強(qiáng)度,而且停止抽氣后,土體雖會(huì)產(chǎn)生回彈,但大部分壓縮變形為不可逆的塑性變形,土體相對(duì)于加固前處于超壓密狀態(tài),從而可有效地提高地基承載力和減少沉降量。
水下真空預(yù)壓法加固前后土體內(nèi)的總應(yīng)力沒有發(fā)生變化,它是靠降低原孔隙水壓力中由上覆水壓力和大氣壓力組成的初始孔隙水壓力使土體排水固結(jié)的。從這一點(diǎn)看,水下真空預(yù)壓的加固機(jī)理同陸上真空預(yù)壓的加固機(jī)理相似,只是真空預(yù)壓法是在總應(yīng)力不變的情況下,只降低原孔隙水壓力中的大氣壓力。