增压法和加热法真空预压新工艺的机理和加固效果探讨

真空预压是一种应用广泛的软土地基处理工艺。针对增压法真空预压、加热法真空预压两种新工艺,结合现场试验及工程实例对其进行分析和探讨。结果表明,增压法真空预压在地基内充入高压气体不能改变土体的饱和状态,同时高压气体会降低真空预压的真空度并可能阻碍真空度沿塑料排水板向深层传递;增压法真空预压的加固效果存在较大差异,在实际工程施工前应做好试施工验证其加固效果;加热法真空预压法通过升高土体温度提高渗透系数、缩短固结时间,同时增大固结沉降量,尤其适用于低渗透性的软黏土或淤泥;针对加热法真空预压现场应用难题提出了新型加热型塑料排水板和闷晒式太阳能加热循环水等改进方法,分别较好地解决了加热塑料排水板的制作加工、加热成本高的难题。     

吹填软土地基改性真空预压法现场试验研究

温州沿海地区通过吹填航道淤泥进行大面积围海造陆,吹填好的大面积淤泥场地通过真空预压进行浅层处理。处理后的吹填场地急需进行工程建设,但其承载力不能满足建设要求。为研究进一步提高吹填软基承载力的方法,划分了5个试验区,采用取消了砂垫层的改性真空预压技术进行不同方案的现场试验研究。对现场监测和地基检测结果分析表明:改性真空预压法在吹填软基的加固处理中可以取得较好的加固效果;加密了水平排水管道和在波纹滤管中套入PVC圆管支撑可以更好地传递真空并提高加固效果;采用改性真空预压联合覆水预压可以保护真空膜、提高膜下真空度,在一定程度上加快软基的固结速度和提高固结效果。     

异步真空预压法处理超软土的室内试验及机理*

针对真空预压处理超软地基过程中出现的排水板滤膜外土颗粒聚集现象,提出并通过室内试验研究一种新型真空预压方式——异步真空预压法。该法对相邻的竖向排水体在同一时间下施加不同的真空度,实现对超软土的异步真空吸水预压,缓解因土颗粒单向迁移造成排水体滤膜及膜外土体的淤堵。通过室内试验发现,真空度调节对真空预压的处理效果具有明显影响,同时,异步吸水真空预压排水量是常规真空预压的1.1倍,效果优于常规真空预压;通过对异步真空预压法的机理分析,认为异步真空预压法可保持零速面移动范围内的细颗粒含量,防止细颗粒的过量迁移,有助于缓解超软土的固结排水中的淤堵问题。     

直排式真空预压法在软基处理工程中的应用

本工程采用的直排式真空预压法,是对传统真空预压工艺的优化。即取消中粗砂,排水板直接连接在滤管上,缩短真空度传递路径,降低能耗,取得预期效果。理论计算和检测均表明：直排式真空预压相对于传统真空预压工艺,可节约成本,工期合理;地基处理后检测结果表明：处理后软土压缩系数、含水率、孔隙比降低,固结度、沉降速率和十字板抗剪强度等均满足要求。     

真空荷载下不同颗粒级配软土真空度传递规律试验研究

采用改进的真空预压试验模型对含砂软土真空度传递进行试验研究,在相同的加栽条件下进行了7组不同颗粒级配的试样真空预压室内模型试验,分别从土体的孔隙水压力和膜下真空度方面对不同试样的真空度传递规律进行对比分析,简述含砂软土的颗粒级配对真空度传递的影响.试验结果表明,真空度优先在有较大孔隙的土体传递,含砂量越高,粒径越大,则真空度在土体传递的速度就越快,从而加快孔隙水压力的消散,加快土体固结的速度.     

不同加载方式下真空加固吹填软土的现场试验与数值模拟*

吹填软土在真空负压作用下发生排水固结时,其强度和变形特性与真空负压的加载方式关系密切。首先对吹填软土进行了真空预压现场加固试验,通过对地表沉降、真空度跟踪监测,研究并比较不同负压加载方式下地基沉降规律及加固效果;然后采用FLAC3D建立三维弹塑性数值模型,对软土地基采用不同加载方式进行数值模拟,并与现场试验的实测数据进行对比,深入探讨加载方式对软土地基固结影响的细观机理。研究结果表明：采用真空预压法加固吹填软土地基时,慢速加载方式比瞬时加载方式更有利于土体的加固,建议在实际工程中采用分级加载方式施加真空荷载。     

新近吹填淤泥现行真空预压技术加固效果不佳原因分析

为探讨现行真空预压技术加固新近吹填淤泥地基时效果不理想的原因,首先分析新近吹填淤泥的工程特性,然后开展不同含水率下新近吹填淤泥的室内真空固结足尺单井模型试验研究。研究结果表明:1)新近吹填淤泥主要由较细颗粒物质和极细颗粒物质组成,其中黏粒含量(黏粒+胶粒)和强亲水矿物含量(伊利石+蒙脱石)均较高;孔隙特征主要以孤立孔隙和粒间孔隙为主;含水率基本在100%以上、均大于1.5倍的液限,孔隙比均大于2.5,塑性指数基本在20以上,液性指数基本大于2.0。2)新近吹填淤泥采用现行真空预压技术加固时,膜下真空度损失程度可高达20%以上;真空度从排水板向周围土体中传递时的径向损失程度严重,真空压力的径向作用范围仅局限于直径约为40 cm的土柱范围内:土柱范围内土体的无侧限抗压强度值不超过35 kPa;土体的有效加固深度和强度增长幅度均较小。这两方面是新近吹填淤泥采用现行真空预压技术进行处理时效果不理想的主要原因,因此,有必要结合新近吹填淤泥的工程特性研发出一种新型加固技术或对现行真空预压技术加以改进。     

真空联合堆载预压在较厚超软弱土地基处理中的应用

真空联合堆载预压法加固软基是在真空预压法和堆载预压法的基础上发展起来的,两者都属于排水固结法。通过真空压力(负压)和堆载(正压)使土体中的空隙水压力产生不平衡的水压力,空隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水体逐渐排出,从而是土体产生固结变形。当前采用疏浚土吹填造陆相当普遍,均需对超软土地基进行处理。本论文通过一个地基项目陆域软弱土地基处理实例,对真空联合堆载预压在深厚淤泥质土地基处理中的加固效果进行分析。     

处理超软土真空预压的新方法及室内试验研究

为提高超软土的真空预压处理效果,提出一种真空载荷施加方式——异步真空吸水法。通过对竖向排水体的间隔连接及真空度的差异选择,实现相同时间下相邻排水体内差异真空,并根据其出水量进行真空度的调节,以缓解黏土颗粒聚集淤堵影响排水效果。通过T形管模拟异步真空吸水的地基土排水过程,发现异步真空吸水法的排水量较传统真空预压法提高29.3%,处理后土体含水率较传统方法降低4.5%,十字板剪切强度提高30%,处理效果优于传统真空预压法。     

砂垫层在真空预压软土地基处理中的作用

分析吹填疏浚淤泥在真空预压软土地基处理中排水及荷载变化的过程,根据土的卸载抗剪强度的计算方法从理论上分析了无砂垫层真空预压、有砂垫层真空预压、无砂垫层真空预压后再设置砂垫层3种情况在地基处理后沿深度方向地基土抗剪强度的变化规律,发现砂垫层在真空预压软土地基处理中具有难以替代的重要作用。     

真空预压中影响固结度的因素

结合连云港海滨新城大面积陆域形成项目中淤泥质地基的加固处理工程实践,针对淤泥质软土地基的特点,优化真空预压设计方案,分析讨论施工中需要注意的问题,确定影响真空度的要因,包括：淤泥土的特性造成施工难,不能确保真空度达到80 kPa,沉降量及抽真空时间计算不准确,施工管理不到位,材料质量不合格,施工人员技术水平低等,并提出应对措施。     

负压非均匀分布边界条件下砂井地基固结解析

基于浅表层超软弱淤泥地基真空预压处理技术的特点,建立了浅表层超软弱淤泥砂井地基的固结理论。该理论的解析解考虑了浅表层超软弱淤泥地基真空预压处理技术所存在的负压非均匀分布的边界条件问题,更接近工程实际情况,计算精度可满足工程要求。     

土性对真空预压加固效果影响的室内试验研究

分析计算黄骅电厂新近吹填软土的真空预压模型槽试验过程数据,结果表明:该软土在真空预压80 kPa荷载作用下,经过150 d的排水固结作用,尽管应变固结度达到90%以上,能够有效消除残余沉降,但应力固结度较低,不足50%,土体的强度较低。     

软土地基水下真空预压固结离心模型试验

采用新发明的真空吸水系统应用于离心机中,可以使土体产生向上渗流并模拟软土地基真空预压。为获得理想的水下真空预压固结对比效果,竖井采用2种不同井间距的砂井,密封膜采用完全覆盖的形式。用发明的装置产生水下真空得以模拟软土水下固结行为。介绍了模型制作、试验程序及真空发生系统,并分析了孔隙水压力、变形、不排水剪切强度的改变和不同井间距对固结速率的影响。     

真空预压侧向变形影响因素的研究

依据大量工程实测资料以及以比奥(Biot)固结理论为基础的有限元分析结果,对固结系数、排水板打设间距、真空度、预压面积等因素对真空预压处理地基的侧向变形的影响进行了研究,通过分析证明了巴隆轴对称固结理论单井假设的合理性。     

连云港地区新型真空预压地基处理排水体换算系数反演

连云港地区普遍发育一层淤泥质粘土层,真空预压地基处理技术在该地区广泛应用。传统的真空预压技术已发展得较为成熟,新型真空预压技术的相关参数尚未形成统一的认知。在分析连云港地区软基特征的基础上,结合某场区新型真空预压软基处理的设计及监测资料,对比实测资料推算的固结度及理论计算的固结度,反演排水体换算系数。研究表明,采用新型真空预压地基处理法,5cm宽的塑料排水板换算系数取值宜为0.85～1.1。为连云港地区类似的工程设计提供有效的经验参数。     

真空预压在连云港淤泥质地基处理中的应用

连云港某地基处理工程,地基为以淤泥质土为主的深厚软土,采用真空预压的地基处理方法,使表层淤泥承载力达到70 kPa 以上,加固效果十分明显。详细介绍了该真空预压工程的工艺流程设计、主要施工工艺及施工控制,并通过施工监测和竣工后的检测试验保障地基处理效果。实践证明,针对淤泥质软土地基,真空预压法具有加固效果好、工期短、施工安全、经济效益明显等优点,值得在该地区工程建设中推广。     

新近吹填淤泥新型真空预压排水系统的研发

新近吹填淤泥目前主要采用真空预压二次处理技术(浅层+深层)进行加固,施工成本较高、工期较长。基于新近吹填淤泥的真空固结机理,提出优化现行真空预压排水系统的新思路,依托广州港南沙港区三期工程软基处理II区工程,开展新型真空预压排水系统现场试验研究。结果表明,新近吹填淤泥经地基新型真空预压排水系统加固后,达到设计要求,解决了现行真空预压排水系统应用于新近吹填淤泥地基时所存在的排水板堵塞、真空压力传递效率低下等问题,且有效地缩短工期、节约成本;基于真空压力传递特性及最终加固效果,方案3 (原生料防淤堵型整体式排水板+专用接头+水平排水板+粉细砂垫层)更适用于新近吹填淤泥地基。     

密封墙对真空预压地基边缘处理效果影响研究

针对真空预压地基边缘处理效果,结合温州永强机场飞行区改扩建工程地基处理,在改扩建工程所在场区选出两块试验区Z1和Z2,Z1区周边打设淤泥搅拌桩密封墙,Z2区周边采用不打设密封墙。全程监测两块试验区边缘区域地基土层在真空预压处理过程中膜下真空度、地表沉降、深层位移的数据。在边缘区域地基真空预压处理前后进行十字板剪切试验测定土体强度,并比较两块试验区边缘区域固结度与十字板剪切强度,分析两块试验区边缘区域地基预压效果的优劣。通过试验数据分析,可以表明：周边打设密封墙的Z1区边缘区域地基的真空预压效果明显优于不打设密封墙的Z2区边缘区域。     

真空预压法在吹填厚砂层软基处理中的应用

本文针对大面积软土地基加固真空预压施工,结合福州某造船厂软基处理工程特点,介绍了主要施工工艺及控制要点,提出了厚砂层中搅拌密封墙施工方案与大面积真空预压施工共用密封墙防裂措施。实践证明,真空预压法能有效加固表层为厚砂层的淤泥质软土地基,且具有工期短、施工安全、成本低等特点,值得在该地区进一步推广。