王從維，段建強(qiáng)

（中交上海航道局有限公司，上海 200002）

1 引言

真空預(yù)壓加固軟土地基在國內(nèi)沿海地區(qū)吹填造陸中應(yīng)用廣泛。相比其他的地基處理技術(shù)，具有加荷速度快，加荷過程中不會出現(xiàn)地基失穩(wěn)現(xiàn)象，施工工期短，費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。真空預(yù)壓是通過抽真空裝置形成負(fù)壓差將膜下土體中的空氣和水排出，因此，要取得好的效果，應(yīng)保持穩(wěn)定的“預(yù)壓荷載”，使膜下真空度穩(wěn)定。工程實(shí)踐中，射流泵作為真空預(yù)壓抽真空設(shè)備已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但其也存在抽真空效率低，單泵處理面積小，成本高等缺點(diǎn)，尤其是真空預(yù)壓后期，土體中的孔隙水較少，主要是抽氣，而射流泵抽氣效果差，為了維持穩(wěn)定的真空度，必須保證較高的開泵數(shù)量，電量消耗大，成本高。

水環(huán)式真空泵作為一種性能優(yōu)越的抽氣設(shè)備，具有抽氣量大、能量損耗小等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)揮水環(huán)式真空泵抽氣，射流泵排水，實(shí)現(xiàn)水氣分離，將二者集成為一套新型抽真空裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)射流泵，將是真空預(yù)壓軟基處理技術(shù)的一大突破。

2 工程概況

溫州甌飛一期工程真空預(yù)壓軟基處理分為 W1 區(qū)和 W2區(qū)，總處理面積 2.2635×106m2，其中 W1 區(qū)面積 6.716×105m2，一次吹填至+6.2m；W2 區(qū)面積 1.5919×106m2，一次吹填至+5.3m。W1 區(qū)和 W2 區(qū)全區(qū)域均采用一次無砂墊層真空預(yù)壓法，采用人工插板工藝，排水板打入原灘面以下 0.5m，間距 0.8m，真空預(yù)壓時(shí)間不少于 100d。每個(gè)加固小區(qū)按 2×104～3×104m2設(shè)置。

本工程吹填土含水量高，孔隙比大，高壓縮性，強(qiáng)度極差，吹填土為呈粥狀新近沉積的流泥，土質(zhì)處于流動狀態(tài)。

3 新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置組成及工作原理

新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置由水環(huán)式真空泵、水氣分離罐體、射流泵裝置、閥門及接頭等組成。

水氣分離罐體上設(shè)置6個(gè)孔洞，其中，閥門6連接水環(huán)式真空泵，閥門 1、2、3、4 依次通過抽真空管道連接出膜裝置，閥門5連接射流泵裝置。

該新型裝置利用水環(huán)式真空泵抽真空效率高，射流泵可以在負(fù)壓條件下抽水的特點(diǎn)，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。運(yùn)行時(shí)，打開所有閥門，開動水環(huán)式真空泵，通過水環(huán)式真空泵的抽吸作用將水氣分離罐內(nèi)的氣體排出，形成負(fù)壓，通過可控的負(fù)壓調(diào)節(jié)將水氣分離罐控制的加固區(qū)域形成穩(wěn)定的負(fù)壓差（負(fù)壓值符合設(shè)計(jì)要求）。利用水氣分離罐體的高度將水和氣分離，氣體在上，水流在下，最后氣體從連接水氣分離罐體上部閥門6經(jīng)水環(huán)式真空泵排出，水流從連接水氣分離罐閥門5 接口的射流泵裝置中排出。這樣可以達(dá)到土體固結(jié)的目的，并且可以提高抽真空效率，減少用電量，降低真空預(yù)壓整體施工成本。

4 新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置與射流泵加固效果對比分析

4.1 布置方案

根據(jù)施工方案，傳統(tǒng)射流泵按照 1200m2/臺布置，新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置按照每 5000m2/臺套布置。

施工過程中，選取吹填土質(zhì)較接近的 W2-55 區(qū)和 W2-57區(qū)以及 W2-59 區(qū)和 W2-60 區(qū)對 2種裝置的抽真空效果進(jìn)行對比。其中，W2-55 區(qū)和 W2-59 區(qū)全程使用射流泵抽真空，W2-57 區(qū)和 W2-60 區(qū)在試抽真空結(jié)束后安裝新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置抽真空。

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

4.2.1 膜下真空度對比分析

通過對上述區(qū)域膜下真空度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置運(yùn)行抽真空一段時(shí)間后，膜下真空度數(shù)值在一定時(shí)間內(nèi)高于射流泵抽真空的區(qū)塊。這說明，在保證密封性的前提下，真空度達(dá)到一定數(shù)值后，新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置與射流泵抽真空都能保持膜下真空度的穩(wěn)定。

4.2.2 孔隙水壓力對比分析

從現(xiàn)場的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩區(qū)在未安裝新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置前，在抽真空開始的 0～7d 內(nèi)孔壓消散情況很相近，隨著射流泵的逐級加載，膜下真空度的穩(wěn)定上升，孔壓逐步消散。W2-60 區(qū)更換新型裝置后，孔壓消散與未換前并無太大差異，與 W2-59 區(qū)的孔壓消散趨勢也基本一致。總體來說，使用新型裝置后，土體孔壓消散情況與使用射流泵的區(qū)塊類似，兩者都可以達(dá)到相同的加固效果。

4.3 檢測數(shù)據(jù)對比分析

4.3.1 十字板剪切試驗(yàn)對比分析

施工前，土體呈流泥狀態(tài)，幾乎無抗剪強(qiáng)度，加固后，通過十字板試驗(yàn)，土體抗剪強(qiáng)度增強(qiáng)幅度很大，加固效果明顯。通過將 2種設(shè)備抽真空的區(qū)塊進(jìn)行十字板剪切試驗(yàn)對比可見，2種抽真空裝置處理區(qū)塊經(jīng)真空預(yù)壓加固后，土層地基抗剪強(qiáng)度隨深度方向變化的趨勢基本相同，說明新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置與射流泵抽真空對地基承載力的提高具有相同的效果。

圖1 十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果

4.3.2 加固后室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析

工前吹填土平均含水率達(dá)到 140%以上，且工前各區(qū)塊吹填土差異性不大。經(jīng)真空預(yù)壓軟基處理后，土體含水率大部分在 50%以下，其他物理力學(xué)指標(biāo)改觀也非常明顯，土體固結(jié)效果很明顯。通過將采用射流泵抽真空的 W2-55 區(qū)、W2-57 區(qū)與采用新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置抽真空的 W2-59 區(qū)、W2-60 區(qū)加固后土體物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行比較，2種設(shè)備抽真空的最終處理效果基本相同，甚至可發(fā)現(xiàn)采用新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置抽真空的加固效果略好些。

5 結(jié)論

溫州甌飛工程實(shí)施過程中，先行開展新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置現(xiàn)場試驗(yàn)，對試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題逐步優(yōu)化，最終將新型裝置應(yīng)用到大面積施工中。將施工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)與采用傳統(tǒng)射流泵抽真空的地塊區(qū)進(jìn)行對比分析，可得出新型真空預(yù)壓泵體節(jié)能裝置與射流泵抽真空加固軟土地基可以達(dá)到相同的處理效果，均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)交地要求，且節(jié)能效果好。