真空排水預壓法地基處理技術在輸變電工程中的應用

摘要：由于當前建設用地比較緊張，部分變電站工程選址的地基條件均不是很好。特別是廣東沿海有很多淤泥沖積的軟土地區(qū)，這對變電站工程的地基處理帶來了很大的難度。通過工程建設實踐，真空排水預壓法地基處理技術在軟土地基的處理中確實可行，而且效果良好，具有很大的推廣前景。

關鍵詞：地基處理、真空排水預壓、軟土地基。

1 概述

隨著電力建設工程如火如荼的開展，變電站工程在廣東沿海的淤泥沖積等軟土地基選址越來越多。軟土地基承載力比較低，一般都不能滿足工程建設的要求。如何既經(jīng)濟又有效地對軟土地基站址進行地基處理，就擺在建設者面前的一道重要課題。筆者通過對實際工程實例的施工經(jīng)驗總結，認為真空排水預壓法地基處理技術在廣東沿海軟土地基區(qū)域的變電站工程中使用：技術上可行，經(jīng)濟上合理，地基承載力提高的效果明顯，具有良好的社會效益。

2 真空排水預壓法地基處理技術

2.1工藝原理

真空排水預壓法，通常是在需要加固處理的軟土層內(nèi)，設置塑料排水板等豎向排水系統(tǒng)，然后在地面鋪設砂墊層橫向排水層，再在砂墊層頂部覆蓋一層密封膜，使之與大氣隔絕，通過埋設于砂墊層中的排水管道，用真空裝置進行抽氣，將膜內(nèi)空氣排出，因而在膜內(nèi)外產(chǎn)生一個氣壓差，這部分氣壓差就是作用于地基上的荷載，軟土層隨著壓力的作用而固結，從而達到加固地基的目的。[1]

2.2技術參數(shù)

真空持續(xù)時間：一般在2～5個月。膜下真空度：維持在-80kPa以下（約-80kPa～-95kPa）。處理區(qū)域內(nèi)土體固結度在80%～90%。

2.3主要機具選型

序號

名稱

型號規(guī)格

主要性能

1

真空射流泵

7.5kW

抽真空

2

插板機

KA-800

打設排水板

3

密封膜

厚度≥0.14mm

將膜下處理土與大氣隔離。

4

真空表

0～-760mmHg

監(jiān)測真空度

2.4工藝技術特點

1、使用范圍廣：適用于處理飽和勻質(zhì)黏性土及含薄層砂夾層的黏性土，特別適用于新淤填土、超軟土地基的加固。[2]

2、真空排水預壓法利用大氣壓力進行預壓處理。相比堆載處理，達到相同的預壓力所使用的堆載材料大大減少，從而節(jié)省施工費用。

3、地基處理過程中不會產(chǎn)生土體失穩(wěn)，無需分級加載。真空壓力可以一次加載至設計要求，加快處理時間，節(jié)省工期。

4、通過排水板傳遞真空度，處理土體的密實度均勻分布，處理期間沉降量大，加固效果好。

3 施工工藝

3.1工藝流程

3.2工藝控制要點

1、平整場地、鋪設濾水層：一定要將帶刃口的石塊、樹根等容易刺破密封膜的物件清理出場，防止刺破密封膜，這是保證膜下真空度的第一步。

2、插設排水板：按照設計參數(shù)打設排水板，排水板的水平間距、打設深度等對真空度的影響范圍有非常大的影響。如果排水板打設間距過大或者打設深度不夠或者過深都會嚴重影響處理效果。

3、泥漿密封墻、裝膜下裝置、鋪設密封膜以及安裝真空泵：這幾個步驟施工過程關鍵要密切注意真空膜及裝置是否密封，如果未能達到密封效果，將使地基處理土無法達到設計的真空度，無法達到加固效果。

4、試抽真空、修補觀察：開始試抽真空，為防止真空預壓對加固區(qū)周圍土體造成瞬間破壞，必須嚴格控制抽真空速率，可先啟半數(shù)真空泵，然后逐漸增加真空泵工作臺數(shù)。正常情況下開泵后2～4h，泵口處的真空度應達到2.666kPa（20mmHg）。[3] 然后逐一檢查是否漏氣等并進行相應的修補，當真空度達到設計要求的真空度并穩(wěn)定7天，經(jīng)檢查無漏氣現(xiàn)象后進入正式抽真空階段。

5、正式抽真空、施工監(jiān)測：正式抽真空階段要備足真空泵隨時備換，防止機械故障。同時按照施工方案設計對真空度及沉降量進行監(jiān)測，力求減少測量誤差，為下一步準確的加固效果評價打下基礎。

4 施工應用

某沿海地區(qū)變電站工程地基處理工程中采用了真空排水預壓法對場地軟弱地基進行加固處理。該工程軟基處理面積約合37500m2。場地下有含水量高達56.07%、壓縮模量ES0.1-0.2=1.66MPa、厚度大于20m的淤泥及含淤泥質(zhì)粉細砂土層。設計采用35臺7.5kW的射流真空泵。密封系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)如下：○1場地密封：豎向采用泥漿攪拌樁（長度10m）、水平向采用塑料密封膜（厚度（mm）≥0.14、斷裂伸長率（%）> 200、滲透系數(shù)≤10-11 cm/s）。○2排水系統(tǒng)：豎向采用SPB型塑料排水板，板寬100mm，厚4mm，打設長度約18m、水平向采用直徑為Φ57mm塑料波紋管，在管壁上每隔5～8cm鉆一直徑Φ5～7mm的小孔，制成花管，在花管的外面包一層無紡布和塑料土工格柵隔土層。○3監(jiān)測系統(tǒng)：沉降觀測點20個，真空表及真空探頭75套，測斜管4根。

試抽真空為7天，期間真空度峰值達到-95kPa，并穩(wěn)定在-85kPa左右，表明場地密封膜和泥漿攪拌樁密封墻的密封性能好。在保持真空度在-85kPa左右恒壓95天后，觀測點最大累計沉降量為1138mm，最小累計沉降量為，652mm，平均沉降量達到936 mm。經(jīng)過計算，固結度達到85%以上。經(jīng)檢測，土體的指標如下表，由此可見該工程的地基處理加固效果良好。

項目

含水量（%）

孔隙比

壓縮系數(shù)（MPa-1）

壓縮模量（MPa）

十字板強度（kPa）

加固前

56.07

1.36

1.21

1.66

11.8

加固后

41.6

1.12

0.85

2.37

28.2

變化率（%）

-25.8

-17.6

-29.8

+42.8

+139

5 體會

真空排水預壓法地基處理技術適合在廣東沿海軟土地基區(qū)域的變電站工程中使用，加固效果良好，地基承載力提高的效果明顯，地基加固時間短，具有良好的社會效益和應用前景。

參考文獻：

[1] 胡中雄，潘林有等；軟土地基和預壓法地基處理，北京機械工業(yè)出版社；2004.7

[2] 婁炎，真空排水預壓法加固軟土技術；北京：人民交通出版社 2001.8

[3]中國建筑工程總公司，地基與基礎工程施工工藝標準，北京：中國建筑工業(yè)出版社 2003

作者簡介：

王秀源，1982年8月生，男，工程師，主要從事輸變電工程建設管理工作。