真空预压渗流固结法制造技术

本发明专利技术涉及的一种真空预压渗流固结法，其特征在于它包括以下步骤：首先进行一体式井点塑排真空系统布置；一体式井点塑排管进行插设施工形成一体式井点塑排管网格；一体式井点塑排管网格连接总管及真空泵形成一体式井点塑排真空系统，然后，进行真空预压，待加固区域四周围堰筑堤，先期抽加固区域外周围水源水至待加固区域围堰内，然后一体式井点塑排真空系统开始真空预压，真空预压时抽吸地下水全部回灌至待加固区域表面，待加固区域表面被水全部覆没至一定高度，实现覆水预压、覆水密封、覆水渗流。本发明专利技术具有操作简单、成本低廉、施工效果好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种软弱地基处理方法，尤其涉及一种真空预压渗流固结法。
技术介绍
根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）7.1.1规定，软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。在软弱地基上进行建筑施工前，需要先对软弱地基进行固结处理，常规的固结处理方法有以下几种：一、常规真空预压加固，常规真空预压加固“陆上和江海湖沼域水下”软土地基均需要铺设密封膜、砂垫层，但存在以下缺点：1、大面积密封膜施工难度大，陆上真空预压需要大量人工铺膜机械化程度低，尤其是水下真空预压密封膜更难施工；2、pvc密封膜强度低容易破损漏气、二层密封膜一层土工布造价高，查找漏气点难；3、大量的pvc密封膜不环保；4、膜下地表最大可达负压80kPa，负压往土层深部传递损耗快，一般往深部传递每米损失负压10kPa左右，地表8到10米左右以下软弱土体真空预压效果差，有效加固深度浅；5、加载面在原地表或回填土地表，即使表层密封膜不漏气，加固区四周浅层土体慢漏气仍无法忽视，尤其是90天左右长时间加载的情况下，在地下水位下降到一定程度加固区四周浅层土体漏气程度更加堪忧。二、改进型的真空预压加固存在以下缺点：1、去砂垫层改为手型接头直连塑排板模式，改间接传递负压为直接传递负压模式，但其仍需要密封膜，最大负压加载面仍在地表；2、吹填泥浆形成密封层或真空支管直连塑排入土1.5米左右或真空滤管地下3米左右侧吸塑排替代密封膜，真空预压初期10天左右密封较好，但随着吹填泥浆失水固结开裂、地下水位快速下降，密封效果大打折扣；3、围海造地超软土无法机械施工，先做人工插板浅层塑排真空预压，待其地基强度适合机械施工，再做深层真空预压，围海造地超软土真空预压和常规真空预压原理工艺几乎一致，只是人工和机械的简单区别，过程较复杂，造价高、效率低；真空预压90天地下水位下降一般仅为1~3米，实际应用一般处理深厚软土地基，浅层效果不佳，理论上加固后地基承载力一般为80kPa左右，而实际应用浅表层地基承载力往往过低甚至只有30~50kPa。以上诸法均存在可以改进和优化之处。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种操作简单、成本低廉、施工效果好的真空预压渗流固结法。本专利技术的目的是这样实现的：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、密封系统改进一：取消土工布土工膜、砂垫层，通过将一体式井点塑排真空系统的井点管处的浅层土体作为第一道密封层； 密封效果好，施工简单可靠、节省材料；2、密封系统改进二：围堰内的待加固区域表面覆水密封，形成第二道密封层；3、真空加载系统改进一：常规真空预压，80KPa真空负压加载均设在地表，改进后，80KPa负压最大值位于地表以下浅层土体与深层土体交接处，理论上讲通过改进真空预压有效加固深度提高了一定深度（第一道密封层也就是浅层土体的深度），同时减少了待加固区域四周浅层密封效果不佳带来的负面影响；4、真空加载系统改进二：常规真空预压采用等载加压系统，除了前期为了检查漏气源和减缓塑排土柱形成开泵率60%~80%，后期维持负压节约能源亦维持开泵率不小于80%，其它情况既无变化，改进后，采用分级加载，直至该级负压载荷下沉降变形稳定，然后再提高一级载荷等级继续加压，直至稳定，依次循环，逐步提高待加固区域负压至最大值，类似于静载荷试验分级加载，亦模拟了建筑施工逐级加载的施工过程，为变应力路径加载固结模式，实践证明，常规真空预压尽管实现了地表负压80kPa载荷等级，但地表以下不同深度土体远未达到80kPa以上满载状态，这是一个较大的误区，改进后，通过分级加载理论上可以通过无限增加真空泵数量实现不同深度土体均达到理论极限80kPa以上的满载负压加固状态。这项改进大大提升了真空预压极限加固效果，而常规真空预压是难以提高真空泵数量实现分级加载的，其原因是：其一，密封系统出膜系统复杂较难随意增加真空泵数量，只能按预设数量一次布设完成，无法根据监测数据调整真空泵数量实现动态加载，其二、随着真空泵数量不断增加，地下水位下降过快，地下水位以上四周土体形成较大的漏气源，常规采用黏土密封墙水泥土密封墙等在半无限体地基巨大漏气源面前显得无能为力效果欠佳，目前工艺材料限定的地表密封系统在不断增加的真空能级下表现的缓慢漏气，致使形成一个极限平衡的循环，故常规真空预压有一个平衡的真空泵数量，亦规范上常说的每台真空泵处理面积800~1500平方。这也是真空预压90天、每台真空泵处理面积800~1500平方定式结论的理论根源，改进后，抽吸的地下水回灌至地基表层或回灌至地基四周，形成加固区域地下水体渗流自循环系统，较好地实现了分级加载的真空预压；5、真空加载系统改进三：常规真空预压覆水模式只有水堆载的加载效果，由于密封膜的存在，割断了覆水向加固土体渗流补给，不能形成地下水自循环系统，效果大打折扣，改进后，抽吸的地下水回灌至地基表面在重力水+负压作用下渗流补给至地基形成循环，通过控制开泵率实现抽水回灌和渗流适当平衡，不以降低地下水位为目的，而以实现渗流固结为目的，覆水回灌系统避免出现了常规真空预压前20天出水量较大效果理想，而随着出水量的逐步减少射流泵效率降低、射流泵因循环水温度高产生负压低，密封系统在地下水位降低情况下效果欠佳，真空预压效果逐步降低等问题，此项改进最主要的理论发现是：1、水作为负压载体比降低水位后的土体孔隙空气作为负压载体有利于固结，可以理解为渗流固结或水势差（负压引起）渗流固结，且水作为负压载体传递负压损失小，由此推广为水下真空预压的简单实现。2、降水预压效果并不明显，降水后地下水位以上土体扣除水浮力自重增加的降水预压理论实测表现一般，其原理尚需进一步研究，即使假设降水后土体自重增加，但降水后地下水位以上土体强度亦同时得到了较大提高，地下水位以上土体由于强度的相对提高以及硬壳层土拱效应抵消了其自重的增加对下部土体的预压效果，实测地下水位降低过多过快（降低至地表下8米左右，按常理不算负压7米左右的地下水位下降引起的超载也在70kPa，对8米以下土体超载预压，固结沉降应该明显增大，但实测并不理想，且很快稳定），在超静孔隙水压力几乎不变的前提下反而土体固结相对稳定过早，故此推断，降低地下水位造成地基沉降主要原因非水浮力消失土体自重增加引起，而主要是水势差引起渗流力造成的地基沉降，至少渗流力是沉降发生的主导因素，故此没必要采用降低地下水位形成降水预压增强真空预压效果。3、常规真空预压地下水位降低不明显一般2~3米，2~3米地下水位以下90%的软土地基真空预压其实是在水下或水中进行的，说明不降低地下水位真空预压是可以实现的而且负压传递效果更好；基于上述分析改进为：不降低地下水位覆水回灌真空预压法施工，实现覆水预压、覆水渗流、覆水密封，真空预压渗流固结实测效果较好。渗流固结与人们生活息息相关的一个简单例证就是：盆栽“黏性土壤土体”反复浇水后容易板结，“成了国内外土壤科学家长期以来久攻不破的科技难题”。关于盆栽土壤板结：有说盐分增加、有说钙镁离子自来水的硬度大、有说微生物菌群、有说化肥作用。本专利认为土壤板结主要原因是前述“渗流固结”物理作用造成的：反复浇水形成反复渗流固结是造成土体板结的主要物理原因，盆栽黏性土体遇水强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空预压渗流固结法，其特征在于它包括以下步骤：首先进行一体式井点塑排真空系统布置；一体式井点塑排管进行插设施工形成一体式井点塑排管网格；一体式井点塑排管网格连接总管及真空泵形成一体式井点塑排真空系统，然后，进行真空预压，待加固区域四周围堰筑堤，先期抽加固区域外周围水源水至待加固区域围堰内，然后一体式井点塑排真空系统开始真空预压，真空预压时抽吸地下水全部回灌至待加固区域表面，待加固区域表面被水全部覆没至一定高度，实现覆水预压、覆水密封、覆水渗流。

【技术特征摘要】
1.一种真空预压渗流固结法，其特征在于它包括以下步骤：首先进行一体式井点塑排真空系统布置；一体式井点塑排管进行插设施工形成一体式井点塑排管网格；一体式井点塑排管网格连接总管及真空泵形成一体式井点塑排真空系统，然后，进行真空预压，待加固区域四周围堰筑堤，先期抽加固区域外周围水源水至待加固区域围堰内，然后一体式井点塑排真空系统开始真空预压，真空预压时抽吸地下水全部回灌至待加固区域表面，待加固区域表面被水全部覆没至一定高度，实现覆水预压、覆水密封、覆水渗流。2.根据权利要求1所述的一种真空预压渗流固结法，其特征在于真空泵抽真空采用分级加载抽真空。3.根据权利要求2所述的一种真空预压渗流固结法，其特征在于真空泵分级加载抽真空步骤如下：真空泵分级加载第一级取每台真空泵处理面积1800~2000平方，总管首段负压为满表100kPa，总管末端不低于90kPa，待沉降满足连续3天沉降不大于3毫米，真空泵分级加载第二级取每台真空泵处理面积1300~1500平方，待沉降满足连续3天沉降不大于3毫米，真空泵分级加载第三级取每台真空泵处理面积800~1000平方或以下，以此类推，待沉降满足连续5天沉降不大于2毫米，达到真空预压处理要求。4.根据权利要求1所述的一种真空预压渗流固结法，其特征在于一体式井点塑排管包括排水板、连接盒、井点管以及连接管，所述排水板竖向布置于深层土体内，所述井点管竖向布置于浅层土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张禹，
申请(专利权)人：上海建研地基基础工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31