真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層,然后埋設(shè)垂直排水管道,再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕,薄膜四周埋入土中,通過(guò)砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道,用真空裝置進(jìn)行抽氣,使其形成真空,增加地基的有效應(yīng)力。
原理
當(dāng)抽真空時(shí),先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓,使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下,土體中的孔隙水不斷由排水通道排出,從而使土體固結(jié)。主要反映在以下幾個(gè)方面:
1)薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載。
2)地下水位降低,相應(yīng)增加附加應(yīng)力。
3)封閉氣泡排出,土的滲透性加大
真空預(yù)壓是通過(guò)覆蓋于地面的密封膜下抽真空,使膜內(nèi)外形成氣壓差,使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下,通過(guò)減小孔隙水壓力來(lái)增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié),稱為負(fù)壓固結(jié)。
真空預(yù)壓施工前,應(yīng)充分作好施工準(zhǔn)備工作,制定施工技術(shù)措施。檢驗(yàn)沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求,并將檢驗(yàn)報(bào)告提交監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)。在取得監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后,開始進(jìn)行真空預(yù)壓的下一步施工。
真空預(yù)壓是使加固區(qū)域內(nèi)的土體造成負(fù)壓,使邊界的孔壓降低,土體中的原來(lái)孔壓便與這些邊界的孔壓形成一定的壓力差并且發(fā)生不穩(wěn)定滲流,隨著時(shí)間的增長(zhǎng),土體中的孔壓逐漸降低,降低的孔壓轉(zhuǎn)變?yōu)橥馏w的有效應(yīng)力,真空度越高,沿深度衰減越小,則增加的有效應(yīng)力越大,加固效果越好。對(duì)于天然地基,地基土一般處于K0固結(jié)狀態(tài),即σ′30=K0σ′10,由于孔隙水壓力是球應(yīng)力,所以真空預(yù)壓時(shí)減少的孔壓(增加的有效應(yīng)力)是各向相等的,因此地基中土體單元的莫爾圓大小并沒有改變,只是向右發(fā)生平移,當(dāng)“荷載”卸除后,被加固土體由正常固結(jié)狀態(tài)變?yōu)槌探Y(jié)狀態(tài),和加固前相比,強(qiáng)度增加了Δτ。由于真空預(yù)壓時(shí)土體不會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力,因此即使真空荷載一次性施加上去,地基土也不會(huì)發(fā)生剪切破壞,從而可以縮短工期。真空預(yù)壓時(shí),周圍土體由于產(chǎn)生收縮變形而開裂,裂縫一般平行于加固區(qū)的邊線。隨著時(shí)間的增長(zhǎng),土體固結(jié)度的提高,裂縫也在發(fā)展,逐漸變大加深,數(shù)量也逐漸增加。真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓使地基產(chǎn)生沉降,一般在加固區(qū)的中心點(diǎn)產(chǎn)生的沉降值最大,使加固區(qū)表面呈鍋底狀,但它們的原因卻有質(zhì)的區(qū)別。真空預(yù)壓使地面產(chǎn)生鍋底狀的原因除了有效應(yīng)力因位置的差異之外,還有加固區(qū)土體向里移動(dòng)的結(jié)果,正是這種收縮的特性使土體更利于擠密,在產(chǎn)生相同垂直變形的情況下,真空預(yù)壓法的加固效果要好于堆載預(yù)壓法。
本公司從事弱粘土、淤泥、污泥處理技術(shù)的開發(fā)以及相應(yīng)土工材料的研究生產(chǎn),創(chuàng)新地發(fā)明了“增壓式真空預(yù)壓工藝”等十三項(xiàng)專利技術(shù),工程實(shí)踐證明,該工藝在軟黏土、淤泥、污泥地基處理中,能得到更高的承載力、更低的含水量和更小的工后沉降,滿足鐵路、港口碼頭等特殊路基的要求。隨著城市人口的增加,污泥衛(wèi)生填埋的可用空間日趨減少,本工藝首創(chuàng)使用真空預(yù)壓方法對(duì)污泥進(jìn)行原位固結(jié)處理,取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
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