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軟基處理方法之真空預(yù)壓法的加固機(jī)理

2022-06-22 15:21:03

真空預(yù)壓法是以大氣壓力作為預(yù)壓荷載。先鋪一層透水砂墊層在需要加固的軟土地基面上,再用幾層不透氣的塑料薄膜或橡膠布覆蓋,密封,隔絕大氣層。將排水管(塑料排水板)埋在砂墊層中,然后與真空泵連接,抽氣,使透水材料保持較高的真空度,在土體孔隙水中產(chǎn)生負(fù)孔隙水應(yīng)力,逐漸吸出土體中的孔隙水和空氣,使土體牢固。


真空預(yù)壓法的加固機(jī)理主要反映在下面三個(gè)方面:

(1)土壤中排水:在抽氣前,真空預(yù)壓力承受內(nèi)外大氣壓力的作用。抽氣后,薄膜內(nèi)形成壓差:先使砂墊層降低氣壓,然后將薄膜靠近砂墊層,稱為真空度。

通過垂直排水通道(塑料排水板),砂墊層形成的真空度逐漸向下延伸。同時(shí),真空度通過垂直排水通道傳遞和擴(kuò)散到周圍的土壤,導(dǎo)致土壤中孔隙的水壓降低,形成負(fù)超靜孔隙的水壓。使土體孔隙中的氣體和水由土體向垂直排水通道滲出,由垂直排水通道匯入地表砂墊層,由泵抽出。


(2)有效應(yīng)力增加:地下水上升時(shí),排水體附近的真空負(fù)壓形成,導(dǎo)致土壤中孔隙水壓差,導(dǎo)致土壤中孔隙水壓力下降,基礎(chǔ)有效應(yīng)力增大,使土壤固定;同時(shí),土壤中的水位下降也會(huì)增加有效應(yīng)力。


(3)封閉氣泡排出時(shí),土壤滲透性增加:當(dāng)飽和土壤中含有少量封閉氣泡時(shí),在正壓作用下,封閉氣泡會(huì)堵塞孔隙,降低土壤滲透性,減緩固結(jié)過程。但在真空吸力下,封閉的氣泡被吸出,從而提高了土壤的滲透性,加速了固結(jié)。


當(dāng)滲流停止,土體固結(jié)完成時(shí),土體與砂井之間的壓差隨著抽氣時(shí)間的增加而逐漸降低,趨于零。因此真空預(yù)壓工藝流程,本質(zhì)是應(yīng)用大氣壓差做為預(yù)壓荷載,使土體逐漸排水固結(jié)的全過程。

真空預(yù)壓

真空預(yù)壓是在總應(yīng)力不變的情況下,通過降低孔隙水壓來增加有效的應(yīng)力,這種方法就像降水預(yù)壓是在負(fù)超孔水壓下排水固定,因此稱為負(fù)壓固定。真空預(yù)壓法能取得相當(dāng)于78~92kPa的等效荷載堆載預(yù)壓法的效果。


真空預(yù)壓法的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

(1)不需要大量的堆垛,可以節(jié)省裝卸過程,節(jié)省大量的材料、能源和運(yùn)輸能力,縮短預(yù)壓時(shí)間;

(2)真空預(yù)壓法產(chǎn)生的負(fù)壓加速了基礎(chǔ)土的孔隙水排放,縮短了固結(jié)時(shí)間;由于孔隙水排放,滲流速度增加,地下水位降低,增加了滲流和水位降低引起的附加應(yīng)力,提高了加固效果;負(fù)壓可通過管道傳輸?shù)饺魏螆?chǎng)地,適應(yīng)性強(qiáng);

(3)孔隙滲流水的流向和滲流引起的附加應(yīng)力指向加固土,周圍土壤向預(yù)壓區(qū)移動(dòng),使整個(gè)加固基礎(chǔ)收縮;

(4)適用于工程地基加固,如超軟粘土礎(chǔ)穩(wěn)定性要求較高的工程基礎(chǔ)加固,土壤越軟,加固效果越明顯;

(5)真空預(yù)壓加固地基影響范圍廣而深;

(6)無噪聲、無振動(dòng)、無污染,可做到文明施工。

缺點(diǎn):工藝復(fù)雜,工程成本高,預(yù)壓效果有限,預(yù)壓區(qū)周邊效果相對(duì)較差。同時(shí),由于真空抽水的高度為10m,當(dāng)淤泥層厚度小于8m時(shí),預(yù)壓效果較好,如果厚度超過8m,則會(huì)減弱,厚度越大越明顯。


真空預(yù)壓法適用范圍

真空預(yù)壓法適用于飽和均質(zhì)粘性土和含有薄砂夾層的粘性土,能夠在加固區(qū)域形成負(fù)壓邊界條件(包括采取措施后),特別適用于新吹填土和超軟粘性土基礎(chǔ)的加固。但不適用于加固范圍內(nèi)透氣層好或透水層厚、水源充足的地基。

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