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软基处理方法之真空预压法的加固机理

2022-06-22 15:21:03

真空预压法是以大气压力作为预压荷载。先铺一层透水砂垫层在需要加固的软土地基面上,再用几层不透气的塑料薄膜或橡胶布覆盖,密封,隔绝大气层。将排水管(塑料排水板)埋在砂垫层中,然后与真空泵连接,抽气,使透水材料保持较高的真空度,在土体孔隙水中产生负孔隙水应力,逐渐吸出土体中的孔隙水和空气,使土体牢固。


真空预压法的加固机理主要反映在下面三个方面:

(1)土壤中排水:在抽气前,真空预压力承受内外大气压力的作用。抽气后,薄膜内形成压差:先使砂垫层降低气压,然后将薄膜靠近砂垫层,称为真空度。

通过垂直排水通道(塑料排水板),砂垫层形成的真空度逐渐向下延伸。同时,真空度通过垂直排水通道传递和扩散到周围的土壤,导致土壤中孔隙的水压降低,形成负超静孔隙的水压。使土体孔隙中的气体和水由土体向垂直排水通道渗出,由垂直排水通道汇入地表砂垫层,由泵抽出。


(2)有效应力增加:地下水上升时,排水体附近的真空负压形成,导致土壤中孔隙水压差,导致土壤中孔隙水压力下降,基础有效应力增大,使土壤固定;同时,土壤中的水位下降也会增加有效应力。


(3)封闭气泡排出时,土壤渗透性增加:当饱和土壤中含有少量封闭气泡时,在正压作用下,封闭气泡会堵塞孔隙,降低土壤渗透性,减缓固结过程。但在真空吸力下,封闭的气泡被吸出,从而提高了土壤的渗透性,加速了固结。


当渗流停止,土体固结完成时,土体与砂井之间的压差随着抽气时间的增加而逐渐降低,趋于零。因此真空预压工艺流程,本质是应用大气压差做为预压荷载,使土体逐渐排水固结的全过程。

真空预压

真空预压是在总应力不变的情况下,通过降低孔隙水压来增加有效的应力,这种方法就像降水预压是在负超孔水压下排水固定,因此称为负压固定。真空预压法能取得相当于78~92kPa的等效荷载堆载预压法的效果。


真空预压法的优点及缺点

(1)不需要大量的堆垛,可以节省装卸过程,节省大量的材料、能源和运输能力,缩短预压时间;

(2)真空预压法产生的负压加速了基础土的孔隙水排放,缩短了固结时间;由于孔隙水排放,渗流速度增加,地下水位降低,增加了渗流和水位降低引起的附加应力,提高了加固效果;负压可通过管道传输到任何场地,适应性强;

(3)孔隙渗流水的流向和渗流引起的附加应力指向加固土,周围土壤向预压区移动,使整个加固基础收缩;

(4)适用于工程地基加固,如超软粘土础稳定性要求较高的工程基础加固,土壤越软,加固效果越明显;

(5)真空预压加固地基影响范围广而深;

(6)无噪声、无振动、无污染,可做到文明施工。

缺点:工艺复杂,工程成本高,预压效果有限,预压区周边效果相对较差。同时,由于真空抽水的高度为10m,当淤泥层厚度小于8m时,预压效果较好,如果厚度超过8m,则会减弱,厚度越大越明显。


真空预压法适用范围

真空预压法适用于饱和均质粘性土和含有薄砂夹层的粘性土,能够在加固区域形成负压边界条件(包括采取措施后),特别适用于新吹填土和超软粘性土基础的加固。但不适用于加固范围内透气层好或透水层厚、水源充足的地基。

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