新型高效節(jié)能軟基加固設(shè)備施工方法

石 超 陳步欣

中交一航局第一工程有限公司

1 研究背景

1.1 前言

在中新天津生態(tài)城臨海新城北塘港區(qū)二期補(bǔ)吹及軟基處理工程中，將軟基處理的區(qū)域分隔為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域作為一個(gè)密封體，使用水氣分離式真空泵抽氣，形成負(fù)壓，將土體中的孔隙水、氣抽出，達(dá)到加固效果。施工工序可簡要細(xì)分為濾管制作、鋪設(shè)密封系統(tǒng)、射流泵安裝及抽真空。

1.2 傳統(tǒng)真空預(yù)壓施工方法

1.2.1 濾管制作

濾管為直徑為Ф63mm 的PVC 軟管，采用柔性接頭，管壁上分布有Φ5～7mm的小孔，間距為5cm～8cm，管道外側(cè)自內(nèi)向外分別包裹尼龍繩以及一層90g/m2的無紡?fù)凉げ?，埋設(shè)于砂墊層中。

1.2.2 鋪設(shè)密封系統(tǒng)

密封系統(tǒng)采用一層150g/m2編織布+兩層聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，密封膜要求在工廠熱合一次成型。密封膜分層壓入壓膜溝，且寬度不少于50cm。

1.2.3 水氣分離泵的安裝

每臺真空泵控制約5000m2～8000m2，安裝時(shí)按真空泵布設(shè)圖進(jìn)行，必須保證位置準(zhǔn)確，連接處密封，每個(gè)分區(qū)的水氣分離泵數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。使用的水氣分離真空泵必須能形成不小于0.096MPa的真空壓力，維持膜下真空度85kPa以上。

1.2.4 抽真空

先進(jìn)行試抽，并調(diào)整儀器的初讀數(shù)，然后開始正式抽氣。試抽氣前1天可開啟1/8，檢查薄膜的密封性。若未發(fā)現(xiàn)問題則全部打開，待真空度達(dá)到85kPa以上及氣壓穩(wěn)定3天兩個(gè)條件同時(shí)滿足后開始計(jì)時(shí)。

由于傳統(tǒng)水氣分離泵不能發(fā)揮最大工作效益，且耗電量大、安裝費(fèi)用昂貴，并存在用電的安全隱患。為此，公司、項(xiàng)目部及設(shè)備廠家投入大量科研力量，開發(fā)了一種新型高效的抽真空設(shè)備，并研發(fā)了相應(yīng)的新型施工工藝，形成了新型高效節(jié)能軟基加固新設(shè)備、新技術(shù)。

2 新型抽真空設(shè)備的施工簡介

2.1 工程概況

中新天津生態(tài)城魯能地塊真空預(yù)壓及軟基處理工程三標(biāo)段施工位于原濱海旅游區(qū)，項(xiàng)目區(qū)域規(guī)劃為居住用地建設(shè)區(qū)，工程東側(cè)邊線緊鄰造陸三區(qū)東圍堤，南側(cè)邊線緊鄰南灣河道開挖及岸線建設(shè)項(xiàng)目，造陸一區(qū)東圍堤、造陸二區(qū)東圍堤貫穿本工程地基處理區(qū)域，本次地基處理面積約455萬平方米，其中三標(biāo)段面積為175萬平方米。

2.2 新型抽真空設(shè)備的理念

通過氣體容積的變化產(chǎn)生真空，提高抽真空設(shè)備的效率，使其管路連接減少、控制集中，數(shù)據(jù)傳輸操作方便。

2.3 新型抽真空設(shè)備組成

（1）電力設(shè)備：總、分配電箱、開關(guān)箱等。

（2）輸電設(shè)備：主電纜、分電纜及信號傳輸線。

（3）工作設(shè)備：大功率真空泵及水氣分離罐裝置。

（4）其他管路：吸水管、排水管及水氣混合管。

2.4 形成負(fù)壓的原理

通過大功率真空泵使水氣分離罐內(nèi)的氣體容量產(chǎn)生壓力差，形成負(fù)壓，并在加固區(qū)域形成趨于穩(wěn)定的負(fù)壓差，利用負(fù)壓差可以將土質(zhì)里的水氣混合物吸入到水氣分離罐中，這樣可以把水、氣通通排出來，以達(dá)到土體固結(jié)的效果。

3 新型高效節(jié)能軟基設(shè)備的施工工藝

3.1 分離罐下部罐體安裝

在打設(shè)完塑料排水板后進(jìn)行水氣分離罐下部罐體的安裝，在區(qū)內(nèi)每12000m2～15000m2處布置一個(gè)水氣分離罐下部罐體。水氣分離罐下部結(jié)構(gòu)需在施工前運(yùn)送至施工現(xiàn)場，利用挖掘機(jī)將罐體運(yùn)至區(qū)內(nèi)指定的位置，然后在此處開挖一個(gè)深約2米的基坑，并將罐體放入基坑內(nèi)，回填至上部連接口露出地面。

將區(qū)內(nèi)水氣分離罐安裝完畢后，即可進(jìn)行濾管布設(shè)及各施工工序，每個(gè)區(qū)內(nèi)均布設(shè)8個(gè)水氣分離罐。

3.2 埋設(shè)濾管及出膜裝置

濾管埋設(shè)需在水氣分離罐下部安裝完成后進(jìn)行施工，按照設(shè)計(jì)圖紙的要求保證濾管的規(guī)格、間距及埋設(shè)深度與原設(shè)計(jì)保持一致。

圖1 濾管連接示意圖

3.3 鋪密封膜

在布設(shè)完出膜裝置后需進(jìn)行鋪設(shè)密封膜施工，密封膜鋪設(shè)施工與普通施工方法相同，只是需將各區(qū)之間的真空膜粘合起來，再用土袋壓好即可，這里不再過多贅述。

3.4 分離罐上部結(jié)構(gòu)安裝

把現(xiàn)場下部罐體的接口密封膜剪開，并清理雜物，拿掉臨時(shí)封板，把橡膠墊墊在下面，將電源線和信號線取出，將上下部罐體用螺栓連接起來，安裝密封蓋。

3.5 水氣分離罐連接

剪開出膜裝置的密封膜，清洗干凈后墊上膠皮墊，用螺栓將出膜裝置和塑料法蘭盤連接，再用塑料管把水氣分離罐連接起來，并在接口處設(shè)置止水閥，然后安裝罐體上部的排水管。

在完成出膜裝置與罐體的連接后，采用規(guī)格為Φ75UPVC的塑料管進(jìn)行連接罐體與集中控制室外預(yù)留的管路。

3.6 試抽氣

將管路連接完成后開始接通電源，啟動集中控制室里的變頻真空泵，在開啟頻率為30Hz 左右進(jìn)行試抽，并逐漸加載變頻真空泵，切記不可一次開啟至最大。

3.7 正式抽氣及卸載

達(dá)到設(shè)計(jì)要求并穩(wěn)定抽氣72 小時(shí)后正式抽氣，開始計(jì)時(shí)。達(dá)到卸載標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行停泵卸載。

4 新型高效節(jié)能軟基加固設(shè)備的施工部署

4.1 分區(qū)原則

（1）新型節(jié)能軟基加固設(shè)備采用“一機(jī)帶八罐”的連接方式，根據(jù)多次實(shí)踐總結(jié)，其最佳的施工面積為8萬平方米～13萬平方米，一般可承擔(dān)4～5個(gè)傳統(tǒng)分區(qū)的抽氣施工。

（2）施工過程中的濾管鋪設(shè)、真空膜鋪設(shè)、壓膜溝開挖、出膜裝置等流程均與原設(shè)計(jì)保持一致。

4.2 施工用電計(jì)劃

單套新型設(shè)備滿負(fù)荷總功率為290kW（其中集控箱55kW排氣泵2臺，7.5kW潛水泵16臺）。

4.3 高效節(jié)能設(shè)備安裝流程

（1）集控室安裝底托，并確保水平堅(jiān)固，不平度不大于10mm。

（2）分離罐下部安裝時(shí)如需內(nèi)部加載水，必須把內(nèi)部電連接器部分移至罐外，電連接器內(nèi)部不準(zhǔn)進(jìn)水。

（3）分離罐上部安裝與下部罐體安裝鋼號必須一致，上下部分法蘭連接螺栓扭力15kg，分離罐排出管法蘭連接螺栓扭力8kg，分離罐、集控室、連接管法蘭連接螺栓扭力4kg。

（4）分離罐排出管與吸入管最小夾角大于90°，頂部法蘭安裝螺栓扭力2kg。

（5）膜下法蘭采用雙臺式雙密閉法蘭，分離罐吸入口、排出口分別安裝截止閥。

（6）分離罐與吸入口之間管路、分離罐與集控室之間管路安裝后需進(jìn)行打壓試驗(yàn)，壓力為0.1MPa。

（7）分離罐與集控室之間連接導(dǎo)線無接頭，電連接器與電纜必須焊接，與集控室連接導(dǎo)線項(xiàng)序必須一致，頂部電連接器連接后需固定在支架上，防雨罩安裝牢固，分離罐內(nèi)水泵導(dǎo)線連接需進(jìn)入上部導(dǎo)線支架內(nèi)。

（8）集控室電源線為3×35+1 橡膠電纜，電源線與主端子排連接時(shí)必須加裝端子。

圖2 新型設(shè)備抽氣系統(tǒng)示意圖

圖3 新型設(shè)備集控室連接示意圖

5 新型高效節(jié)能軟基加固設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

（1）利用自動調(diào)節(jié)裝置，可以節(jié)約大量的電能，使循環(huán)水經(jīng)過氣體容量差形成真空。

（2）大大減少了電纜的投入。

（3）由于壓膜溝漏氣將影響壓力值的穩(wěn)定性，因此需用壓膜溝把每個(gè)分區(qū)之間隔開。新型抽真空設(shè)備可以保證減少開挖壓膜溝的長度，從而很大程度上降低了漏氣的隱患點(diǎn)。

（4）新型抽真空設(shè)備可以集中控制真空度。

6 結(jié)束語

目前，隨著社會的發(fā)展，國家更加提倡節(jié)能、環(huán)保等政策，而且對軟基處理的標(biāo)準(zhǔn)有更加高質(zhì)量高水平的要求。中新天津生態(tài)城魯能地塊真空預(yù)壓及軟基處理工程三標(biāo)段施工質(zhì)量要求高，抽真空設(shè)備采用高效節(jié)能抽真空系統(tǒng)，不僅滿足了設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，以及施工現(xiàn)場的施工要求，還有效地達(dá)到了節(jié)能的目標(biāo)，較其他抽空設(shè)備有較大改善，屬于現(xiàn)階段新型抽真空工藝形式，為類似項(xiàng)目的施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。