真空预压法处理地基的原理及其工程应用综述

湖南文理学院芙蓉学院

2010级《土木工程地质》大作业

题目：真空预压法处理地基的原理及其工程应用综述

班级：土木1006班

姓名：王全祥

学号：10190610

日期：2012.5.1

真空预压法处理地基的原理及其工程应用综述【摘要】：阐述真空预压法处理软土地基的加固机理及其施工工艺，介绍真空

预压技术在实际工程中的应用，分析该方法加固软基的效果,并由此归纳了

几点有益的认识。

关键词：真空预压法软基处理真空度孔隙水压力

1.软土的定义

此文主要研究真空预压法处理软土地基的原理，所以首先应该明白什么是软

土，软土即为天然含水量大，压缩性高，承载力和抗剪强度很低的成软塑--流塑

状态的粘性土。我国软土分布广泛，主要位于沿海平原地带，内陆湖盆，洼地及

河流两岸地区。软土主要是静水或缓慢流水环境中沉积的以细颗粒为主的第四纪

沉积物。

2.软土的工程性质

①软土的孔隙比和含水量：软土的颗粒分散性高，联结弱，孔隙比大，含

水量高，孔隙比一般大于1，可高达5.8，如云南滇池淤泥，含水量大于液限达50%~70%，最大可达300%。沉积年代久，埋深大的软土，孔隙比和含水量降低。

②软土的透水性和压缩性：软土孔隙比大，孔隙细小，粘力亲水性强，土中有机

质多，分解出的气体封闭在空隙中，使土的透水性很差，渗透系数K<10-6cm/s，

荷载作用下排水不畅，固结慢，压缩性高，压缩系数a=0.7~20MPa-1，压缩模量

Es为1~6MPa。软土在建筑物荷载作用下容易发生不均匀下沉和大量沉降，而且

下沉缓慢，完成下沉的时间很长。③软土的强度：软土强度低无侧限抗压强度

在10~40kpa之间，不排水直剪试验的Φ=2°~5°C=10~15kpa排水条件下Φ

=10°~15°C=20kpa所以在确定软土抗剪强度时，应据建筑物加载情况选择不同

的实验方法。④软土的触变性：软土受到震动，颗粒连接破坏，土体强度降低，

呈流动状态，触变的机理吸附在土颗粒周围的水分子的定向排列被破坏，土粒悬

浮在水中，呈流动状态。当震动停止，土粒与水分子相互作用的定向排列恢复，

土强度可慢慢恢复。软土触变用灵敏度St表示

St=Tf/Tfˊ

式中Tf------天然结构的抗剪强度

Tfˊ------结构扰动后的抗剪强度

St一般为3~4，个别达8~9，灵敏度愈大，强度降低愈明显，造成的危害也

愈大。

3.软土地基的加固措施

①砂井排水②砂垫层③生石灰桩④强夯法⑤旋喷注浆法⑥填土法⑦软沉井⑧堆截顶压

4.真空预压法加固软土地基机理

真空预压的加固机理是在外荷不变的情况下,通过抽真空对加固区密膜下的土体施加流体压力(负压),并通过能够传递流体压力的孔隙介质,在较短的时间内将其作用和影响由近及远地向距边界较远的部位延伸,逐步建立起新的动平衡。在形成动态平衡的过程中,土体得到了较快的固结。即通过在软土地基上铺设砂垫层，并设置竖向排水通道（砂石，熟料排水板），再在其上覆盖不透气的薄膜形成一密封层，然后用真空泵抽气，排水通道保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，孔隙水逐渐被吸出，从而使土体达到固结。

真空测头构造图

真空预压中,水平、向排水构造不仅具有排水(气)作用,同时还起着传递真空压力的作用。不同的孔隙质(如砂垫层、砂井、塑料排水板等)具有不同的流体阻力,真空压力在传递过程中会有所损失。影响流体阻力的主要因素是孔隙介质的渗透系数。据文献[1]介绍,于10 m长的袋装砂井,当砂的渗透系数大于1.0×10-2cm/s 时,其井阻影响很小。软土的加固效果与其渗透系数和埋深有关。由于软土的渗透系数一般都较小,因其真空度的衰减也很快,但人为设置的竖向排水通道同时也极大地缩短了渗透距离，改善了真空传递的条件。有关文献[2]介绍,在打设20 m 长的砂井范围内,真空预压均有加固效果。由于真空预压产生的流体压力是负压,它所引起地基土体的侧向变位是向加固区内收缩(与堆载预压的方向相反)。因此,一般不会产生路堤填筑过程中的稳定问题,不受填筑速率的控制。

5.真空预压法主要（施工）方法

目前,真空预压法处理软土地基可分为排水系统、抽真空系统和密封系统3

个部分。真空泵多采用射流技术,所用的土工合成材料(如密封膜等)也是一次性消耗不再回收使用的。

抽真空时流体"状态的演化过程图

(1)施工准备

在勘察探明适于真空预压法处理地基的预压区内标划出预压区的边线范围并进行原地面的清理平整,设置临时供电网络,组织材料、设备进场和检查验收。(2)铺设砂垫层并打设塑料排水板

在预压区内满铺砂垫层(或其他渗水材料),厚度一般为50~80 cm,以中粗砂(含泥量≤3%)为宜。有时砂垫层分层铺设,其间夹设有土工格栅。在平整压实后的砂垫层上(格栅铺设之前)插设塑料排水板(砂井或袋装砂井),间距一般为1.2~1.5 m,深度根据具体的设计要求而定,一般不超过24 m。

(3)真空管网布设

真空管网是传递、均布真空压力及抽排水(气)的管路,由主管和支滤管组成,一般可选用具有一定强度和柔性的PVC塑料管材,依据加固区的面积大小和形状定尺制作。主管管径为70~90 mm,壁厚不宜小于2.4 mm;支滤管管径50~60 mm,壁厚不宜小于2.0mm,且外裹反滤材料(如无纺土工布布套)。主管和支滤管间采用变径三通、四通连接,同管径的对接采用网丝胶管连接,端头管设置封堵。在砂垫层上布设、连接好真空管网后,就地挖沟将管节全部埋入砂层中,并通过出膜器将管网与真空泵连接。

(4)密封膜铺设

密封膜材料一般选用密封性和韧性好、抗穿透能力和抗老化能力强的聚氯乙烯专用土工膜,其材料参数为:膜厚0.12~0.14 mm;抗拉强度>250N/5 cm;圆球顶破>280 N;梯形撕裂>40 N;渗透系数<10-10cm/s。密封膜设2层~3层,分次铺设在平整好的砂垫层表面,密封膜上下设无纺土工布(250~350 g/m2)加以保护。

(5)真空度检测元件埋设

在密封膜铺设之前,将标定好的真空表测头及其他观测器件埋设于预定部位,并将连接引线妥善引出加固区外。

(6)密封沟挖设