新型抽真空設(shè)備在天津港南疆港區(qū)地基加固中的應(yīng)用

蔣雁彬

（中交天航濱海環(huán)保浚航工程有限公司，天津 300456）

0 引言

隨著我國沿海地區(qū)的開發(fā)和港口建設(shè)的發(fā)展，圍海造地項目越來越多，而我國沿海地區(qū)土質(zhì)大都屬于黏性土地基，一般都是新近沉積的淤泥質(zhì)土或淤泥，土顆粒細(xì)，含水量大，壓縮性高，強(qiáng)度極低。真空預(yù)壓法已成為排水固結(jié)法中的重要方法。真空預(yù)壓法的機(jī)理、計算方法、效果檢測、施工工藝在大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測資料對比的基礎(chǔ)上不斷成熟[1-4]，形成一套成熟的理論和施工工藝。本文對真空預(yù)壓中的抽真空設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)約了材料、電能，降低了施工成本。

1 工程概況

本工程位于天津港南疆港區(qū)南部，包括真空預(yù)壓Y18~Y36區(qū)，真空預(yù)壓區(qū)工序主要包括鋪設(shè)編織布、土工布、竹笆、竹排、修筑擋埝、吹填粉砂、鋪設(shè)砂墊層、打設(shè)塑料排水板、鋪設(shè)濾管、密封膜、安裝抽真空設(shè)備、真空預(yù)壓。本次采用新型設(shè)備的4個區(qū)為Y18~Y21，面積約10萬m2。

2.1 組成部分

電力設(shè)備：總配電箱、分配電箱、控制室構(gòu)成新型抽真空設(shè)備的用電三級控制；

輸電設(shè)備：主電纜、分電纜、信號傳輸線；工作設(shè)備：水氣分離罐、大功率真空泵；其他管路：水氣混合管、吸氣管、排水管。

2.2 簡介

新型抽真空設(shè)備主要由位于施工區(qū)內(nèi)的水氣分離罐和施工區(qū)外的集控室組成，如圖1所示。水氣分離罐包括分別設(shè)置在密封膜上下的兩部分

2 新型抽真空設(shè)備

罐體，上半部分罐體側(cè)壁分別與水氣混合管、吸氣管路和排水管連接，其中水氣混合管連接濾管，水氣同時吸入，使膜下形成負(fù)壓，吸氣管路與大型真空泵相連，使罐內(nèi)形成負(fù)壓；下半部分罐體內(nèi)部設(shè)有2個水泵，2個水泵通過并聯(lián)的出水管路與排水管串連，將膜下抽出的水排除。

圖1 新型抽真空設(shè)備示意圖Fig.1 Sketch of new type vacuum extraction equipment

2.3 抽氣原理

利用大功率真空泵改變水氣分離罐內(nèi)的氣體容量達(dá)到形成負(fù)壓的作用，通過可控的負(fù)壓調(diào)節(jié)將水氣分離罐管轄的加固區(qū)域形成穩(wěn)定的負(fù)壓差（負(fù)壓值符合設(shè)計要求），通過負(fù)壓差將各級土體內(nèi)的水、氣混合物排入水氣分離罐，最后將水和氣分別排出，達(dá)到土體固結(jié)的目的。

3 新型抽真空設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

1）設(shè)備效率較高，且新設(shè)備總功率大大低于原設(shè)計射流泵總功率，因此節(jié)約了大量用電。

2） 電纜線路簡單，較傳統(tǒng)設(shè)備節(jié)約大量電纜，并相應(yīng)地降低了用電安全隱患，提高了用電安全系數(shù)。

3）該新型抽真空設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，能夠集中控制真空度，節(jié)省了一定的人力、物力，降低成本。

4）排水管、吸氣管路、水氣混合管、出水管上均設(shè)有截止閥，方便更換，也保證了壓力穩(wěn)定。

4 新型抽真空設(shè)備安裝方法和流程

4.1 安裝流程

安裝流程為：水氣分離罐下部罐體安裝→埋設(shè)濾管及出膜裝置→鋪密封膜→水氣分離罐上部罐體安裝→水氣分離罐與出膜裝置連接→水氣分離罐與抽真空控制室連接→試抽氣。

4.2 施工方法

1）水氣分離罐下部罐體安裝

待區(qū)內(nèi)排水板打設(shè)及埋設(shè)板頭完成后即可進(jìn)行水氣分離罐下部罐體安裝，水氣分離罐下部罐體的安放一般按照10 000～12 000 m2布置1個，分散均勻布設(shè)在區(qū)內(nèi)。安裝前將水氣分離罐下部結(jié)構(gòu)運(yùn)至施工地點(diǎn)，用挖掘機(jī)將罐體吊運(yùn)至區(qū)內(nèi)指定位置，然后在指定位置開挖深約2 m直徑略大于罐體的基坑，將水氣分離罐放入坑內(nèi)然后用開槽砂土進(jìn)行回填，只將上部連接口露出地面。

按照相同方法將區(qū)內(nèi)所有水氣分離罐安裝完畢，即可進(jìn)行濾管布設(shè)施工。每套抽真空設(shè)備可滿足約10萬m2的抽真空需要，一般需布設(shè)8個水氣分離罐。本工程Y18~Y21區(qū)采用1套新型設(shè)備，每區(qū)布設(shè)2個水氣分離罐，共布設(shè)8個。

2）埋設(shè)濾管及出膜裝置

在水氣分離罐下部安裝完成后進(jìn)行濾管埋設(shè)，濾管的間距、規(guī)格及布設(shè)深度等均按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，同常規(guī)真空預(yù)壓一致。為了與新型設(shè)備連接，防止局部壓力過大并使區(qū)內(nèi)均勻加壓需增加部分盲管（材質(zhì)與濾管相同，不打眼）與原有濾管進(jìn)行連接。

每個水氣分離罐一般設(shè)置8個與濾管連接接口，布設(shè)盲管與出膜裝置連接，離水氣分離罐較近的可不設(shè)盲管連接管路，直接與濾管連接即可。

3）水氣分離罐上部結(jié)構(gòu)安裝

密封膜鋪設(shè)完后，立即進(jìn)行水氣分離罐上部罐體的安裝，人工將上部罐體抬至現(xiàn)場，將下部罐體接口處的密封膜剪開，清掃干凈砂土等雜物，將臨時封板拿掉，墊上橡膠墊，然后抬起上部罐體對正螺栓孔將上部罐體與下部罐體用螺栓連接緊密。

4）水氣分離罐與出膜裝置連接

將膜下出膜裝置處的密封膜剪開，清理干凈，墊上膠皮墊，將上部塑料法蘭盤與膜下出膜連接用螺栓連接，塑料管與水氣分離罐之間也用塑料管連接，在連接處設(shè)置止水閥門。將水氣分離罐上部的排水管也安裝完成。

5）水氣分離罐與集中控制室連接

水氣分離罐與出膜裝置均連接完成后，用1道塑料管將分離罐與集中控制室外預(yù)留的抽氣管路連接好即可。

電氣線路連接：將水氣分離罐上的電源線及信號線與集中控制室的電氣線路進(jìn)行連接。

6） 試抽氣

所有的抽氣管道及電氣線路連接完成后，接通電源，然后開啟集中控制室的抽氣設(shè)備，進(jìn)行試抽氣，抽氣設(shè)備要逐漸開啟，逐步加載。

5 抽氣沉降分析

真空預(yù)壓抽氣中，土體內(nèi)的水和氣排除，土體固結(jié)發(fā)生沉降。施工區(qū)預(yù)壓期間沉降量是反映加固效果的一個重要的直觀指標(biāo)。根據(jù)監(jiān)測單位提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，選擇采用新型設(shè)備的Y21區(qū)和采用傳統(tǒng)設(shè)備的Y22區(qū)預(yù)壓期中的累計沉降量進(jìn)行對比分析。Y21區(qū)和Y22區(qū)沉降量如圖2。

圖2 新型設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備抽氣沉降對比圖Fig.2 Com parison of settlementbetween the new type and traditionalequipmentextracting

從圖2可以看出，Y21、Y22區(qū)真空預(yù)壓期中，沉降量穩(wěn)定增長且沉降量很接近，說明新型設(shè)備能達(dá)到傳統(tǒng)設(shè)備的加固效果。

6 節(jié)能計算

節(jié)能計算見表1。

表1 使用電量計算表Table1 Calculation of theused electric quantity

從表1看出，新型抽真空設(shè)備較傳統(tǒng)設(shè)備用電量大大降低，降低幅度達(dá)68%。故采用該設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益明顯。

7 結(jié)語

綜上分析，新型抽真空設(shè)備能達(dá)到傳統(tǒng)設(shè)備的加固效果，且具有節(jié)約電纜、節(jié)約用電、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，適合在大面積真空預(yù)壓加固工程中應(yīng)用。

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