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        探討軟基處理工程中水氣分離式真空預壓技術的應用

        2021-11-02 03:29:58薛戴康
        中國金屬通報 2021年11期
        關鍵詞:施工

        薛戴康

        (江蘇地質(zhì)基樁工程公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

        1 場地調(diào)查比選

        為做好本次論證試驗,經(jīng)過認真比選,我們最終選擇了福建省莆田市的一處軟基處理工程,該項目用地為吹填海用地,由吹填軟土(指淤泥、淤泥質(zhì)土等)和海砂形成陸域。

        (1)場地選擇。因考慮到本次實驗是對比性質(zhì)的,所以選取處理區(qū)域的面積大小、土壤地質(zhì)情況以及各項設計參數(shù)等方面應大致相同,經(jīng)過現(xiàn)場實地測量及查閱地質(zhì)勘察報告后,本次實驗地點選擇在6#、9#陸域泊位相鄰的B4-2區(qū)、B2+5區(qū)。其中B4-2區(qū)面積24662㎡,B2+5區(qū)面積24000㎡。

        (2)地質(zhì)情況。經(jīng)過認真分析該試驗區(qū)域的地質(zhì)勘察報告,B4-2、B2+5區(qū)地面標高為+9.1~m+10.3m,大部分場地表層為吹填淤泥覆蓋,厚度約5.8m~7.4m,局部區(qū)域含有吹填砂層,厚度約2.5m~7.6m,下臥天然軟土層厚3.8m~8.5m。根據(jù)設計要求,地基處理后固結度達到80%以上,10日內(nèi)平均沉降速率小于3.0mm/d,地基承載力特征值≥80Kpa,平均沉降量不小于1200mm。

        2 現(xiàn)場施工情況

        (1)施工工藝。B4-2區(qū)與B2+5區(qū)均采用真空預壓施工工藝,施工流程:平整場地→鋪設編織土工布→鋪設0.5m厚砂墊層→施打塑料排水板→鋪設無紡土工布→鋪設密封膜→安裝真空系統(tǒng)→抽真空90天→卸載[1]。

        (2)設備布置。B4-2區(qū)2019年4月18日開始抽真空,共安裝5套水氣分離泵以及配套的電箱電纜,單套設備功率50KW。B2+5區(qū)2019年9月13日開始抽真空,共安裝24套射流泵以及配套的電箱電纜,單套設備功率15KW。

        3 過程監(jiān)控情況

        B4-2區(qū)共計布設了6個沉降盤,1組孔隙水壓力監(jiān)測點、一組水位、8個真空壓力表,抽真空施工共計歷時 90天。各參數(shù)監(jiān)測成果見如下所述:

        (1)真空度:B4-2 區(qū)從 2019 年4月8日開始布置真空表,共計8塊,并開始監(jiān)測,儀器設備均進行了計量。在膜下采用土工布包裹 PVC 濾管,用壓力泵管引出膜下,采用快速接頭接入真空表,并固定在表座上。為了防止泵管老化引發(fā)漏氣,在出膜處外套一根較粗的壓力泵管。本區(qū)按照要求8個測點每個點共計測試138次,初期一天四次,B4-2區(qū)共計完成 1322次真空監(jiān)測。

        該區(qū)真空度基本保持80kPa的壓力,受兩次停電影響,以及真空泵維護工作,該區(qū)真空壓力出現(xiàn)了幾次大幅下降,但在恢復電力供應后,真空壓力馬上回升,保證了該區(qū)的真空壓力,最終在 2019 年7月18日達到卸載標準。

        (2)表面沉降:B4-2 區(qū)從2019年4月18日開始布置并進行監(jiān)測,沉降盤根據(jù)本項目施工圖內(nèi)設計圖紙要求制作,安裝時在沉降盤下端采用土工布包裹,并上壓四個砂袋,保證穩(wěn)定,在施工過程中禁止挪動。測量采用電子水準儀,按照三等附合導線導線測量,本區(qū)共設置6個沉降盤。

        圖2 B4-2 區(qū)沉降曲線圖

        根據(jù) B4-2 區(qū)監(jiān)測曲線表明,該區(qū)真空預壓期間沉降較大,最大沉降量為2295mm,位于 CJ3 號點,最小沉降量為 1081mm,位于 CJ6 號點,本區(qū)沉降在抽真空初期沉降速率較大,最初一個月沉降速率為 22mm/d,然后沉降速率逐漸減小。最終在2019年7月18日達到卸載標準。

        (3)孔隙水壓力:在 B4-2區(qū)共布置了一組孔隙水壓力監(jiān)測點,包含3個測點,三個測點埋設深度分別為 6m、9m、12m。

        圖3 B4-2 區(qū)孔隙水壓力時程曲線

        本區(qū)真空壓力在抽真空初期,表現(xiàn)為快速消散狀態(tài),在整個地基處理過程中,6m和9m深度孔隙水壓力波動明顯,主要是兩次停電導致壓力不穩(wěn)所致。

        (4)水位監(jiān)測:在 B4-2區(qū)中間加固區(qū)內(nèi)布置了一組地下水位觀測點,主要測試加固區(qū)內(nèi)的地下水位變化,地下水位曲線如下。

        圖4 地下水位曲線變化圖

        根據(jù)地下水位曲線,該加固區(qū)在真空預壓初期,地下水位逐漸下降,因受到停電影響地下水位上升并緩慢波動,直到供電正常,地下水位又開始呈現(xiàn)下降趨勢,最終在+3m高程附近。從開始抽真空計算水位下降約4m,對本區(qū)表層加固效果顯著。

        B2+5區(qū)從 2019 年9月13日開始抽真空,共計布設了6個沉降盤,1組孔隙水壓力監(jiān)測點、一組水位、10個真空壓力表,抽真空施工共計歷時215天。各參數(shù)監(jiān)測成果見如下所述:

        (1)真空度:B2+5 區(qū)從2020 年9月13日開始布置真空表,共計10塊,并開始監(jiān)測,儀器設備均進行了計量。在膜下采用土工布包裹PVC濾管,用壓力泵管引出膜下,采用快速接頭接入真空表,并固定在表座上。為了防止泵管老化引發(fā)漏氣,在出膜處外套一根較粗的壓力泵管。本區(qū)按照要求10個測點每個點共計測試 280次,初期一天四次,B2+5區(qū)共計完成2800次真空度監(jiān)測。

        圖5 B2+5 區(qū)真空壓力時程曲線

        該區(qū)真空度在初期真空壓力逐漸向 80kPa 靠近,但在2019年10月25日,真空壓力出現(xiàn)陡然下降趨勢,經(jīng)過幾次密封處理,與 2019年12月17日重新開始抽真空,重新密封后效果較好,真空壓力基本保持了80kPa的設計要求,最終在 2020 年4月16日達到卸載標準。

        (2)表面沉降:B2+5 區(qū)從 2019 年9 月13 日開始布置并開始監(jiān)測,沉降盤的制作及安裝與B4-2區(qū)相似,在施工過程中禁止挪動。測量也是采用電子水準儀,按照三等附合導線導線測量,本區(qū)共設置 6 個沉降盤。

        圖6 B2+5 區(qū)沉降曲線圖

        根據(jù)B2+5區(qū)監(jiān)測曲線表明,該區(qū)真空預壓期間最大沉降量為408mm,位于CJ2號點,最小沉降量為111mm,位于CJ5號點,表現(xiàn)出明顯的沉降不均勻,總沉降量較小。穩(wěn)載后沉降速率較穩(wěn)定,最終在 2020 年4月15日,滿足卸載標準。

        (3)孔隙水壓力:在B2+5區(qū)共布置了一組孔隙水壓力監(jiān)測點,包含2個測點,三個測點埋設深度分別為 6m、9m。

        圖7 9月~3月孔壓變化情況圖

        本區(qū)真空壓力在抽真空初期,表現(xiàn)為快速消散狀態(tài),在二次膜面密封是孔隙水壓力反彈,但在真空預壓二次密封后本區(qū)孔隙水壓力再未達到第一次抽真空最大消散孔壓值,表明該區(qū)真空壓力不足。

        (4)水位監(jiān)測:在B2+5區(qū)中間加固區(qū)內(nèi)布置了一組地下水位觀測點,主要測試加固區(qū)內(nèi)的地下水位變化,地下水位曲線如下。

        圖8 B2+5 區(qū)孔隙水壓力時程曲線

        根據(jù)曲線圖所示,B2+5區(qū)水位在真空預壓期間未下降,基本保持穩(wěn)定,僅在壓力變化時輕微波動。

        4 數(shù)據(jù)對比分析

        (1)地基處理質(zhì)量效果分析

        表1 地基處理質(zhì)量的數(shù)據(jù)對比結果

        分析結論:通過數(shù)據(jù)對比分析,可以發(fā)現(xiàn)采用水氣分離泵施工相較于射流泵施工的優(yōu)勢有:①、抽真空效率高,節(jié)約工期;②、地基平均沉降量高;③、土體固結效果好。

        (2)經(jīng)濟效益分析。B2+5區(qū)(射流泵)用電量計算:24套*15KW/h.套*24h*215天=1857600度。

        B4-2區(qū)(水氣分離泵)用電量計算:5套*50KW/h.套*24h*90天=540000度。B4-2區(qū)(水氣分離泵)與B2+5區(qū)(射流泵)相比,抽真空時間節(jié)省了215天-90天=125天 。人工費節(jié)約125天*180元/人*3人=67500元。電費節(jié)約1317600元。機械費節(jié)約125天*120元/臺班*24套=360000元。合計:67500元+1317600元+360000元=1745100元。分析結論:采取水氣分離泵的施工方法,有效的降低了工程成本,共節(jié)約了 174.51 萬元整,效益顯著,施工成本得到大幅下降。

        (3)施工難度分析。B2+5區(qū)共布置了24套射流泵,每臺射流泵需獨立控制,從而就需要單獨布設連接電纜,該區(qū)所需電纜長度約 3400m,電纜密集,不僅現(xiàn)場布設難度較高,而且用電安全隱患較大。B4-2區(qū)共布置5套水氣分離泵,水氣分離抽真空設備的控制器集中放置于集控電箱內(nèi),這樣既便于管理,同時地基處理現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)電纜布置少,維護方便,設備穩(wěn)定高效。

        分析結論:在現(xiàn)場施工部署上,采用水氣分離泵相較于射流泵能夠降低電纜布設難度,減少人力成本及設備維護成本,同時降低了安全隱患。

        5 結語

        本次試驗活動通過兩種設備在施工質(zhì)量、經(jīng)濟效益和施工現(xiàn)場部署三個方面的對比分析,充分展現(xiàn)了水氣分離式真空預壓技術在軟基處理工程中的優(yōu)越性。因此將水氣分離式真空預壓運用在軟基處理工程中,尤其是工期緊,任務重的項目上,不僅節(jié)約了工期,降低了成本,而且施工質(zhì)量也得到了保證。

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