真空預壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設砂墊層,然后埋設垂直排水管道,再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕,薄膜四周埋入土中,通過砂墊層內(nèi)埋設的吸水管道,用真空裝置進行抽氣,使其形成真空,增加地基的有效應力。
原理
當抽真空時,先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負壓,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,相應增加附加應力。
3)封閉氣泡排出,土的滲透性加大
真空預壓是通過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。即是在總應力不變的情況下,通過減小孔隙水壓力來增加有效應力的方法。真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下排水固結(jié),稱為負壓固結(jié)。
真空預壓施工前,應充分作好施工準備工作,制定施工技術措施。檢驗沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術標準及設計要求,并將檢驗報告提交監(jiān)理工程師審核批準。在取得監(jiān)理工程師批準后,開始進行真空預壓的下一步施工。
真空預壓是使加固區(qū)域內(nèi)的土體造成負壓,使邊界的孔壓降低,土體中的原來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,隨著時間的增長,土體中的孔壓逐漸降低,降低的孔壓轉(zhuǎn)變?yōu)橥馏w的有效應力,真空度越高,沿深度衰減越小,則增加的有效應力越大,加固效果越好。對于天然地基,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力,所以真空預壓時減少的孔壓(增加的有效應力)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“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,強度增加了Δτ。由于真空預壓時土體不會產(chǎn)生剪應力,因此即使真空荷載一次性施加上去,地基土也不會發(fā)生剪切破壞,從而可以縮短工期。真空預壓時,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。隨著時間的增長,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。真空預壓和堆載預壓使地基產(chǎn)生沉降,一般在加固區(qū)的中心點產(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。真空預壓使地面產(chǎn)生鍋底狀的原因除了有效應力因位置的差異之外,還有加固區(qū)土體向里移動的結(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,真空預壓法的加固效果要好于堆載預壓法。
本公司從事弱粘土、淤泥、污泥處理技術的開發(fā)以及相應土工材料的研究生產(chǎn),創(chuàng)新地發(fā)明了“增壓式真空預壓工藝”等十三項專利技術,工程實踐證明,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)使用真空預壓方法對污泥進行原位固結(jié)處理,取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
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