蔣雁彬

（中交天航濱海環(huán)保浚航工程有限公司，天津 300456）

0 引言

隨著我國(guó)沿海地區(qū)的開(kāi)發(fā)和港口建設(shè)的發(fā)展，圍海造地項(xiàng)目越來(lái)越多，而我國(guó)沿海地區(qū)土質(zhì)大都屬于黏性土地基，一般都是新近沉積的淤泥質(zhì)土或淤泥，土顆粒細(xì)，含水量大，壓縮性高，強(qiáng)度極低。真空預(yù)壓法已成為排水固結(jié)法中的重要方法。真空預(yù)壓法的機(jī)理、計(jì)算方法、效果檢測(cè)、施工工藝在大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)資料對(duì)比的基礎(chǔ)上不斷成熟[1-4]，形成一套成熟的理論和施工工藝。本文對(duì)真空預(yù)壓中的抽真空設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)約了材料、電能，降低了施工成本。

1 工程概況

本工程位于天津港南疆港區(qū)南部，包括真空預(yù)壓Y18~Y36區(qū)，真空預(yù)壓區(qū)工序主要包括鋪設(shè)編織布、土工布、竹笆、竹排、修筑擋埝、吹填粉砂、鋪設(shè)砂墊層、打設(shè)塑料排水板、鋪設(shè)濾管、密封膜、安裝抽真空設(shè)備、真空預(yù)壓。本次采用新型設(shè)備的4個(gè)區(qū)為Y18~Y21，面積約10萬(wàn)m2。

2.1 組成部分

電力設(shè)備：總配電箱、分配電箱、控制室構(gòu)成新型抽真空設(shè)備的用電三級(jí)控制；

輸電設(shè)備：主電纜、分電纜、信號(hào)傳輸線；工作設(shè)備：水氣分離罐、大功率真空泵；其他管路：水氣混合管、吸氣管、排水管。

2.2 簡(jiǎn)介

新型抽真空設(shè)備主要由位于施工區(qū)內(nèi)的水氣分離罐和施工區(qū)外的集控室組成，如圖1所示。水氣分離罐包括分別設(shè)置在密封膜上下的兩部分

2 新型抽真空設(shè)備

罐體，上半部分罐體側(cè)壁分別與水氣混合管、吸氣管路和排水管連接，其中水氣混合管連接濾管，水氣同時(shí)吸入，使膜下形成負(fù)壓，吸氣管路與大型真空泵相連，使罐內(nèi)形成負(fù)壓；下半部分罐體內(nèi)部設(shè)有2個(gè)水泵，2個(gè)水泵通過(guò)并聯(lián)的出水管路與排水管串連，將膜下抽出的水排除。

圖1 新型抽真空設(shè)備示意圖Fig.1 Sketch of new type vacuum extraction equipment

2.3 抽氣原理

利用大功率真空泵改變水氣分離罐內(nèi)的氣體容量達(dá)到形成負(fù)壓的作用，通過(guò)可控的負(fù)壓調(diào)節(jié)將水氣分離罐管轄的加固區(qū)域形成穩(wěn)定的負(fù)壓差（負(fù)壓值符合設(shè)計(jì)要求），通過(guò)負(fù)壓差將各級(jí)土體內(nèi)的水、氣混合物排入水氣分離罐，最后將水和氣分別排出，達(dá)到土體固結(jié)的目的。

3 新型抽真空設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

1）設(shè)備效率較高，且新設(shè)備總功率大大低于原設(shè)計(jì)射流泵總功率，因此節(jié)約了大量用電。

2） 電纜線路簡(jiǎn)單，較傳統(tǒng)設(shè)備節(jié)約大量電纜，并相應(yīng)地降低了用電安全隱患，提高了用電安全系數(shù)。

3）該新型抽真空設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，能夠集中控制真空度，節(jié)省了一定的人力、物力，降低成本。

4）排水管、吸氣管路、水氣混合管、出水管上均設(shè)有截止閥，方便更換，也保證了壓力穩(wěn)定。

4 新型抽真空設(shè)備安裝方法和流程

4.1 安裝流程

安裝流程為：水氣分離罐下部罐體安裝→埋設(shè)濾管及出膜裝置→鋪密封膜→水氣分離罐上部罐體安裝→水氣分離罐與出膜裝置連接→水氣分離罐與抽真空控制室連接→試抽氣。

4.2 施工方法

1）水氣分離罐下部罐體安裝

待區(qū)內(nèi)排水板打設(shè)及埋設(shè)板頭完成后即可進(jìn)行水氣分離罐下部罐體安裝，水氣分離罐下部罐體的安放一般按照10 000～12 000 m2布置1個(gè)，分散均勻布設(shè)在區(qū)內(nèi)。安裝前將水氣分離罐下部結(jié)構(gòu)運(yùn)至施工地點(diǎn)，用挖掘機(jī)將罐體吊運(yùn)至區(qū)內(nèi)指定位置，然后在指定位置開(kāi)挖深約2 m直徑略大于罐體的基坑，將水氣分離罐放入坑內(nèi)然后用開(kāi)槽砂土進(jìn)行回填，只將上部連接口露出地面。

按照相同方法將區(qū)內(nèi)所有水氣分離罐安裝完畢，即可進(jìn)行濾管布設(shè)施工。每套抽真空設(shè)備可滿足約10萬(wàn)m2的抽真空需要，一般需布設(shè)8個(gè)水氣分離罐。本工程Y18~Y21區(qū)采用1套新型設(shè)備，每區(qū)布設(shè)2個(gè)水氣分離罐，共布設(shè)8個(gè)。

2）埋設(shè)濾管及出膜裝置

在水氣分離罐下部安裝完成后進(jìn)行濾管埋設(shè)，濾管的間距、規(guī)格及布設(shè)深度等均按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，同常規(guī)真空預(yù)壓一致。為了與新型設(shè)備連接，防止局部壓力過(guò)大并使區(qū)內(nèi)均勻加壓需增加部分盲管（材質(zhì)與濾管相同，不打眼）與原有濾管進(jìn)行連接。

每個(gè)水氣分離罐一般設(shè)置8個(gè)與濾管連接接口，布設(shè)盲管與出膜裝置連接，離水氣分離罐較近的可不設(shè)盲管連接管路，直接與濾管連接即可。

3）水氣分離罐上部結(jié)構(gòu)安裝

密封膜鋪設(shè)完后，立即進(jìn)行水氣分離罐上部罐體的安裝，人工將上部罐體抬至現(xiàn)場(chǎng)，將下部罐體接口處的密封膜剪開(kāi)，清掃干凈砂土等雜物，將臨時(shí)封板拿掉，墊上橡膠墊，然后抬起上部罐體對(duì)正螺栓孔將上部罐體與下部罐體用螺栓連接緊密。

4）水氣分離罐與出膜裝置連接

將膜下出膜裝置處的密封膜剪開(kāi)，清理干凈，墊上膠皮墊，將上部塑料法蘭盤與膜下出膜連接用螺栓連接，塑料管與水氣分離罐之間也用塑料管連接，在連接處設(shè)置止水閥門。將水氣分離罐上部的排水管也安裝完成。

5）水氣分離罐與集中控制室連接

水氣分離罐與出膜裝置均連接完成后，用1道塑料管將分離罐與集中控制室外預(yù)留的抽氣管路連接好即可。

電氣線路連接：將水氣分離罐上的電源線及信號(hào)線與集中控制室的電氣線路進(jìn)行連接。

6） 試抽氣

所有的抽氣管道及電氣線路連接完成后，接通電源，然后開(kāi)啟集中控制室的抽氣設(shè)備，進(jìn)行試抽氣，抽氣設(shè)備要逐漸開(kāi)啟，逐步加載。

5 抽氣沉降分析

真空預(yù)壓抽氣中，土體內(nèi)的水和氣排除，土體固結(jié)發(fā)生沉降。施工區(qū)預(yù)壓期間沉降量是反映加固效果的一個(gè)重要的直觀指標(biāo)。根據(jù)監(jiān)測(cè)單位提供的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇采用新型設(shè)備的Y21區(qū)和采用傳統(tǒng)設(shè)備的Y22區(qū)預(yù)壓期中的累計(jì)沉降量進(jìn)行對(duì)比分析。Y21區(qū)和Y22區(qū)沉降量如圖2。

圖2 新型設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備抽氣沉降對(duì)比圖Fig.2 Com parison of settlementbetween the new type and traditionalequipmentextracting

從圖2可以看出，Y21、Y22區(qū)真空預(yù)壓期中，沉降量穩(wěn)定增長(zhǎng)且沉降量很接近，說(shuō)明新型設(shè)備能達(dá)到傳統(tǒng)設(shè)備的加固效果。

6 節(jié)能計(jì)算

節(jié)能計(jì)算見(jiàn)表1。

表1 使用電量計(jì)算表Table1 Calculation of theused electric quantity

從表1看出，新型抽真空設(shè)備較傳統(tǒng)設(shè)備用電量大大降低，降低幅度達(dá)68%。故采用該設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益明顯。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上分析，新型抽真空設(shè)備能達(dá)到傳統(tǒng)設(shè)備的加固效果，且具有節(jié)約電纜、節(jié)約用電、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，適合在大面積真空預(yù)壓加固工程中應(yīng)用。

[1]張延軍，張延詰.國(guó)內(nèi)真空預(yù)壓法加固軟土地基的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].世界地質(zhì)，2000（4）：375-378.ZHANGYan-jun,ZHANGYan-jie.Currentsituation and tendency of improving soft foundation by vacuum preloading[J].World Geology,2000(4)：375-378.

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