新型真空預壓泵體節能裝置在溫州甌飛真空預壓軟基處理工程中的應用

王從維，段建強

（中交上海航道局有限公司，上海 200002）

1 引言

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

水環式真空泵作為一種性能優越的抽氣設備，具有抽氣量大、能量損耗小等優點。發揮水環式真空泵抽氣，射流泵排水，實現水氣分離，將二者集成為一套新型抽真空裝置代替傳統射流泵，將是真空預壓軟基處理技術的一大突破。

2 工程概況

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

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

3 新型真空預壓泵體節能裝置組成及工作原理

新型真空預壓泵體節能裝置由水環式真空泵、水氣分離罐體、射流泵裝置、閥門及接頭等組成。

水氣分離罐體上設置6個孔洞，其中，閥門6連接水環式真空泵，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式真空泵抽真空效率高，射流泵可以在負壓條件下抽水的特點，發揮各自優點，實現節能。運行時，打開所有閥門，開動水環式真空泵，通過水環式真空泵的抽吸作用將水氣分離罐內的氣體排出，形成負壓，通過可控的負壓調節將水氣分離罐控制的加固區域形成穩定的負壓差（負壓值符合設計要求）。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經水環式真空泵排出，水流從連接水氣分離罐閥門5 接口的射流泵裝置中排出。這樣可以達到土體固結的目的，并且可以提高抽真空效率，減少用電量，降低真空預壓整體施工成本。

4 新型真空預壓泵體節能裝置與射流泵加固效果對比分析

4.1 布置方案

根據施工方案，傳統射流泵按照 1200m2/臺布置，新型真空預壓泵體節能裝置按照每 5000m2/臺套布置。

施工過程中，選取吹填土質較接近的 W2-55 區和 W2-57區以及 W2-59 區和 W2-60 區對 2種裝置的抽真空效果進行對比。其中，W2-55 區和 W2-59 區全程使用射流泵抽真空，W2-57 區和 W2-60 區在試抽真空結束后安裝新型真空預壓泵體節能裝置抽真空。

4.2 監測數據對比分析

4.2.1 膜下真空度對比分析

通過對上述區域膜下真空度的統計數據發現，新型真空預壓泵體節能裝置運行抽真空一段時間后，膜下真空度數值在一定時間內高于射流泵抽真空的區塊。這說明，在保證密封性的前提下，真空度達到一定數值后，新型真空預壓泵體節能裝置與射流泵抽真空都能保持膜下真空度的穩定。

4.2.2 孔隙水壓力對比分析

從現場的統計數據發現，兩區在未安裝新型真空預壓泵體節能裝置前，在抽真空開始的 0～7d 內孔壓消散情況很相近，隨著射流泵的逐級加載，膜下真空度的穩定上升，孔壓逐步消散。W2-60 區更換新型裝置后，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塊類似，兩者都可以達到相同的加固效果。

4.3 檢測數據對比分析

4.3.1 十字板剪切試驗對比分析

施工前，土體呈流泥狀態，幾乎無抗剪強度，加固后，通過十字板試驗，土體抗剪強度增強幅度很大，加固效果明顯。通過將 2種設備抽真空的區塊進行十字板剪切試驗對比可見，2種抽真空裝置處理區塊經真空預壓加固后，土層地基抗剪強度隨深度方向變化的趨勢基本相同，說明新型真空預壓泵體節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 十字板剪切試驗結果

4.3.2 加固后室內土工試驗數據對比分析

工前吹填土平均含水率達到 140%以上，且工前各區塊吹填土差異性不大。經真空預壓軟基處理后，土體含水率大部分在 50%以下，其他物理力學指標改觀也非常明顯，土體固結效果很明顯。通過將采用射流泵抽真空的 W2-55 區、W2-57 區與采用新型真空預壓泵體節能裝置抽真空的 W2-59 區、W2-60 區加固后土體物理力學指標進行比較，2種設備抽真空的最終處理效果基本相同，甚至可發現采用新型真空預壓泵體節能裝置抽真空的加固效果略好些。

5 結論

溫州甌飛工程實施過程中，先行開展新型真空預壓泵體節能裝置現場試驗，對試驗過程中出現的問題逐步優化，最終將新型裝置應用到大面積施工中。將施工過程中的監測數據和檢測數據與采用傳統射流泵抽真空的地塊區進行對比分析，可得出新型真空預壓泵體節能裝置與射流泵抽真空加固軟土地基可以達到相同的處理效果，均能夠達到設計交地要求，且節能效果好。