新型高效節能軟基加固設備施工方法

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

在中新天津生態城臨海新城北塘港區二期補吹及軟基處理工程中，將軟基處理的區域分隔為若干個區域，每個區域作為一個密封體，使用水氣分離式真空泵抽氣，形成負壓，將土體中的孔隙水、氣抽出，達到加固效果。施工工序可簡要細分為濾管制作、鋪設密封系統、射流泵安裝及抽真空。

1.2 傳統真空預壓施工方法

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，管道外側自內向外分別包裹尼龍繩以及一層90g/m2的無紡土工布，埋設于砂墊層中。

1.2.2 鋪設密封系統

密封系統采用一層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，安裝時按真空泵布設圖進行，必須保證位置準確，連接處密封，每個分區的水氣分離泵數量應符合設計要求。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

先進行試抽，并調整儀器的初讀數，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。若未發現問題則全部打開，待真空度達到85kPa以上及氣壓穩定3天兩個條件同時滿足后開始計時。

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

2 新型抽真空設備的施工簡介

2.1 工程概況

中新天津生態城魯能地塊真空預壓及軟基處理工程三標段施工位于原濱海旅游區，項目區域規劃為居住用地建設區，工程東側邊線緊鄰造陸三區東圍堤，南側邊線緊鄰南灣河道開挖及岸線建設項目，造陸一區東圍堤、造陸二區東圍堤貫穿本工程地基處理區域，本次地基處理面積約455萬平方米，其中三標段面積為175萬平方米。

2.2 新型抽真空設備的理念

通過氣體容積的變化產生真空，提高抽真空設備的效率，使其管路連接減少、控制集中，數據傳輸操作方便。

2.3 新型抽真空設備組成

（1）電力設備：總、分配電箱、開關箱等。

（2）輸電設備：主電纜、分電纜及信號傳輸線。

（3）工作設備：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 形成負壓的原理

通過大功率真空泵使水氣分離罐內的氣體容量產生壓力差，形成負壓，并在加固區域形成趨于穩定的負壓差，利用負壓差可以將土質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，以達到土體固結的效果。

3 新型高效節能軟基設備的施工工藝

3.1 分離罐下部罐體安裝

在打設完塑料排水板后進行水氣分離罐下部罐體的安裝，在區內每12000m2～15000m2處布置一個水氣分離罐下部罐體。水氣分離罐下部結構需在施工前運送至施工現場，利用挖掘機將罐體運至區內指定的位置，然后在此處開挖一個深約2米的基坑，并將罐體放入基坑內，回填至上部連接口露出地面。

將區內水氣分離罐安裝完畢后，即可進行濾管布設及各施工工序，每個區內均布設8個水氣分離罐。

3.2 埋設濾管及出膜裝置

濾管埋設需在水氣分離罐下部安裝完成后進行施工，按照設計圖紙的要求保證濾管的規格、間距及埋設深度與原設計保持一致。

圖1 濾管連接示意圖

3.3 鋪密封膜

在布設完出膜裝置后需進行鋪設密封膜施工，密封膜鋪設施工與普通施工方法相同，只是需將各區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 分離罐上部結構安裝

把現場下部罐體的接口密封膜剪開，并清理雜物，拿掉臨時封板，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，采用規格為Φ75UPVC的塑料管進行連接罐體與集中控制室外預留的管路。

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

達到設計要求并穩定抽氣72 小時后正式抽氣，開始計時。達到卸載標準后進行停泵卸載。

4 新型高效節能軟基加固設備的施工部署

4.1 分區原則

（1）新型節能軟基加固設備采用“一機帶八罐”的連接方式，根據多次實踐總結，其最佳的施工面積為8萬平方米～13萬平方米，一般可承擔4～5個傳統分區的抽氣施工。

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

4.2 施工用電計劃

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

4.3 高效節能設備安裝流程

（1）集控室安裝底托，并確保水平堅固，不平度不大于10mm。

（2）分離罐下部安裝時如需內部加載水，必須把內部電連接器部分移至罐外，電連接器內部不準進水。

（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行打壓試驗，壓力為0.1MPa。

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

（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必須加裝端子。

圖2 新型設備抽氣系統示意圖

圖3 新型設備集控室連接示意圖

5 新型高效節能軟基加固設備的優點

（1）利用自動調節裝置，可以節約大量的電能，使循環水經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定性，因此需用壓膜溝把每個分區之間隔開。新型抽真空設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。

（4）新型抽真空設備可以集中控制真空度。

6 結束語

目前，隨著社會的發展，國家更加提倡節能、環保等政策，而且對軟基處理的標準有更加高質量高水平的要求。中新天津生態城魯能地塊真空預壓及軟基處理工程三標段施工質量要求高，抽真空設備采用高效節能抽真空系統，不僅滿足了設計及規范要求，以及施工現場的施工要求，還有效地達到了節能的目標，較其他抽空設備有較大改善，屬于現階段新型抽真空工藝形式，為類似項目的施工提供了寶貴經驗。