新型真空预压泵体节能装置在温州瓯飞真空预压软基处理工程中的应用

王从维，段建强

（中交上海航道局有限公司，上海 200002）

1 引言

真空预压加固软土地基在国内沿海地区吹填造陆中应用广泛。相比其他的地基处理技术，具有加荷速度快，加荷过程中不会出现地基失稳现象，施工工期短，费用少等优点。真空预压是通过抽真空装置形成负压差将膜下土体中的空气和水排出，因此，要取得好的效果，应保持稳定的“预压荷载”，使膜下真空度稳定。工程实践中，射流泵作为真空预压抽真空设备已经得到了广泛的应用，但其也存在抽真空效率低，单泵处理面积小，成本高等缺点，尤其是真空预压后期，土体中的孔隙水较少，主要是抽气，而射流泵抽气效果差，为了维持稳定的真空度，必须保证较高的开泵数量，电量消耗大，成本高。

水环式真空泵作为一种性能优越的抽气设备，具有抽气量大、能量损耗小等优点。发挥水环式真空泵抽气，射流泵排水，实现水气分离，将二者集成为一套新型抽真空装置代替传统射流泵，将是真空预压软基处理技术的一大突破。

2 工程概况

温州瓯飞一期工程真空预压软基处理分为 W1 区和 W2区，总处理面积 2.2635×106m2，其中 W1 区面积 6.716×105m2，一次吹填至+6.2m；W2 区面积 1.5919×106m2，一次吹填至+5.3m。W1 区和 W2 区全区域均采用一次无砂垫层真空预压法，采用人工插板工艺，排水板打入原滩面以下 0.5m，间距 0.8m，真空预压时间不少于 100d。每个加固小区按 2×104～3×104m2设置。

本工程吹填土含水量高，孔隙比大，高压缩性，强度极差，吹填土为呈粥状新近沉积的流泥，土质处于流动状态。

3 新型真空预压泵体节能装置组成及工作原理

新型真空预压泵体节能装置由水环式真空泵、水气分离罐体、射流泵装置、阀门及接头等组成。

水气分离罐体上设置6个孔洞，其中，阀门6连接水环式真空泵，阀门 1、2、3、4 依次通过抽真空管道连接出膜装置，阀门5连接射流泵装置。

该新型装置利用水环式真空泵抽真空效率高，射流泵可以在负压条件下抽水的特点，发挥各自优点，实现节能。运行时，打开所有阀门，开动水环式真空泵，通过水环式真空泵的抽吸作用将水气分离罐内的气体排出，形成负压，通过可控的负压调节将水气分离罐控制的加固区域形成稳定的负压差（负压值符合设计要求）。利用水气分离罐体的高度将水和气分离，气体在上，水流在下，最后气体从连接水气分离罐体上部阀门6经水环式真空泵排出，水流从连接水气分离罐阀门5 接口的射流泵装置中排出。这样可以达到土体固结的目的，并且可以提高抽真空效率，减少用电量，降低真空预压整体施工成本。

4 新型真空预压泵体节能装置与射流泵加固效果对比分析

4.1 布置方案

根据施工方案，传统射流泵按照 1200m2/台布置，新型真空预压泵体节能装置按照每 5000m2/台套布置。

施工过程中，选取吹填土质较接近的 W2-55 区和 W2-57区以及 W2-59 区和 W2-60 区对 2种装置的抽真空效果进行对比。其中，W2-55 区和 W2-59 区全程使用射流泵抽真空，W2-57 区和 W2-60 区在试抽真空结束后安装新型真空预压泵体节能装置抽真空。

4.2 监测数据对比分析

4.2.1 膜下真空度对比分析

通过对上述区域膜下真空度的统计数据发现，新型真空预压泵体节能装置运行抽真空一段时间后，膜下真空度数值在一定时间内高于射流泵抽真空的区块。这说明，在保证密封性的前提下，真空度达到一定数值后，新型真空预压泵体节能装置与射流泵抽真空都能保持膜下真空度的稳定。

4.2.2 孔隙水压力对比分析

从现场的统计数据发现，两区在未安装新型真空预压泵体节能装置前，在抽真空开始的 0～7d 内孔压消散情况很相近，随着射流泵的逐级加载，膜下真空度的稳定上升，孔压逐步消散。W2-60 区更换新型装置后，孔压消散与未换前并无太大差异，与 W2-59 区的孔压消散趋势也基本一致。总体来说，使用新型装置后，土体孔压消散情况与使用射流泵的区块类似，两者都可以达到相同的加固效果。

4.3 检测数据对比分析

4.3.1 十字板剪切试验对比分析

施工前，土体呈流泥状态，几乎无抗剪强度，加固后，通过十字板试验，土体抗剪强度增强幅度很大，加固效果明显。通过将 2种设备抽真空的区块进行十字板剪切试验对比可见，2种抽真空装置处理区块经真空预压加固后，土层地基抗剪强度随深度方向变化的趋势基本相同，说明新型真空预压泵体节能装置与射流泵抽真空对地基承载力的提高具有相同的效果。

图1 十字板剪切试验结果

4.3.2 加固后室内土工试验数据对比分析

工前吹填土平均含水率达到 140%以上，且工前各区块吹填土差异性不大。经真空预压软基处理后，土体含水率大部分在 50%以下，其他物理力学指标改观也非常明显，土体固结效果很明显。通过将采用射流泵抽真空的 W2-55 区、W2-57 区与采用新型真空预压泵体节能装置抽真空的 W2-59 区、W2-60 区加固后土体物理力学指标进行比较，2种设备抽真空的最终处理效果基本相同，甚至可发现采用新型真空预压泵体节能装置抽真空的加固效果略好些。

5 结论

温州瓯飞工程实施过程中，先行开展新型真空预压泵体节能装置现场试验，对试验过程中出现的问题逐步优化，最终将新型装置应用到大面积施工中。将施工过程中的监测数据和检测数据与采用传统射流泵抽真空的地块区进行对比分析，可得出新型真空预压泵体节能装置与射流泵抽真空加固软土地基可以达到相同的处理效果，均能够达到设计交地要求，且节能效果好。