新型高效节能软基加固设备施工方法

石 超 陈步欣

中交一航局第一工程有限公司

1 研究背景

1.1 前言

在中新天津生态城临海新城北塘港区二期补吹及软基处理工程中，将软基处理的区域分隔为若干个区域，每个区域作为一个密封体，使用水气分离式真空泵抽气，形成负压，将土体中的孔隙水、气抽出，达到加固效果。施工工序可简要细分为滤管制作、铺设密封系统、射流泵安装及抽真空。

1.2 传统真空预压施工方法

1.2.1 滤管制作

滤管为直径为Ф63mm 的PVC 软管，采用柔性接头，管壁上分布有Φ5～7mm的小孔，间距为5cm～8cm，管道外侧自内向外分别包裹尼龙绳以及一层90g/m2的无纺土工布，埋设于砂垫层中。

1.2.2 铺设密封系统

密封系统采用一层150g/m2编织布+两层聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，密封膜要求在工厂热合一次成型。密封膜分层压入压膜沟，且宽度不少于50cm。

1.2.3 水气分离泵的安装

每台真空泵控制约5000m2～8000m2，安装时按真空泵布设图进行，必须保证位置准确，连接处密封，每个分区的水气分离泵数量应符合设计要求。使用的水气分离真空泵必须能形成不小于0.096MPa的真空压力，维持膜下真空度85kPa以上。

1.2.4 抽真空

先进行试抽，并调整仪器的初读数，然后开始正式抽气。试抽气前1天可开启1/8，检查薄膜的密封性。若未发现问题则全部打开，待真空度达到85kPa以上及气压稳定3天两个条件同时满足后开始计时。

由于传统水气分离泵不能发挥最大工作效益，且耗电量大、安装费用昂贵，并存在用电的安全隐患。为此，公司、项目部及设备厂家投入大量科研力量，开发了一种新型高效的抽真空设备，并研发了相应的新型施工工艺，形成了新型高效节能软基加固新设备、新技术。

2 新型抽真空设备的施工简介

2.1 工程概况

中新天津生态城鲁能地块真空预压及软基处理工程三标段施工位于原滨海旅游区，项目区域规划为居住用地建设区，工程东侧边线紧邻造陆三区东围堤，南侧边线紧邻南湾河道开挖及岸线建设项目，造陆一区东围堤、造陆二区东围堤贯穿本工程地基处理区域，本次地基处理面积约455万平方米，其中三标段面积为175万平方米。

2.2 新型抽真空设备的理念

通过气体容积的变化产生真空，提高抽真空设备的效率，使其管路连接减少、控制集中，数据传输操作方便。

2.3 新型抽真空设备组成

（1）电力设备：总、分配电箱、开关箱等。

（2）输电设备：主电缆、分电缆及信号传输线。

（3）工作设备：大功率真空泵及水气分离罐装置。

（4）其他管路：吸水管、排水管及水气混合管。

2.4 形成负压的原理

通过大功率真空泵使水气分离罐内的气体容量产生压力差，形成负压，并在加固区域形成趋于稳定的负压差，利用负压差可以将土质里的水气混合物吸入到水气分离罐中，这样可以把水、气通通排出来，以达到土体固结的效果。

3 新型高效节能软基设备的施工工艺

3.1 分离罐下部罐体安装

在打设完塑料排水板后进行水气分离罐下部罐体的安装，在区内每12000m2～15000m2处布置一个水气分离罐下部罐体。水气分离罐下部结构需在施工前运送至施工现场，利用挖掘机将罐体运至区内指定的位置，然后在此处开挖一个深约2米的基坑，并将罐体放入基坑内，回填至上部连接口露出地面。

将区内水气分离罐安装完毕后，即可进行滤管布设及各施工工序，每个区内均布设8个水气分离罐。

3.2 埋设滤管及出膜装置

滤管埋设需在水气分离罐下部安装完成后进行施工，按照设计图纸的要求保证滤管的规格、间距及埋设深度与原设计保持一致。

图1 滤管连接示意图

3.3 铺密封膜

在布设完出膜装置后需进行铺设密封膜施工，密封膜铺设施工与普通施工方法相同，只是需将各区之间的真空膜粘合起来，再用土袋压好即可，这里不再过多赘述。

3.4 分离罐上部结构安装

把现场下部罐体的接口密封膜剪开，并清理杂物，拿掉临时封板，把橡胶垫垫在下面，将电源线和信号线取出，将上下部罐体用螺栓连接起来，安装密封盖。

3.5 水气分离罐连接

剪开出膜装置的密封膜，清洗干净后垫上胶皮垫，用螺栓将出膜装置和塑料法兰盘连接，再用塑料管把水气分离罐连接起来，并在接口处设置止水阀，然后安装罐体上部的排水管。

在完成出膜装置与罐体的连接后，采用规格为Φ75UPVC的塑料管进行连接罐体与集中控制室外预留的管路。

3.6 试抽气

将管路连接完成后开始接通电源，启动集中控制室里的变频真空泵，在开启频率为30Hz 左右进行试抽，并逐渐加载变频真空泵，切记不可一次开启至最大。

3.7 正式抽气及卸载

达到设计要求并稳定抽气72 小时后正式抽气，开始计时。达到卸载标准后进行停泵卸载。

4 新型高效节能软基加固设备的施工部署

4.1 分区原则

（1）新型节能软基加固设备采用“一机带八罐”的连接方式，根据多次实践总结，其最佳的施工面积为8万平方米～13万平方米，一般可承担4～5个传统分区的抽气施工。

（2）施工过程中的滤管铺设、真空膜铺设、压膜沟开挖、出膜装置等流程均与原设计保持一致。

4.2 施工用电计划

单套新型设备满负荷总功率为290kW（其中集控箱55kW排气泵2台，7.5kW潜水泵16台）。

4.3 高效节能设备安装流程

（1）集控室安装底托，并确保水平坚固，不平度不大于10mm。

（2）分离罐下部安装时如需内部加载水，必须把内部电连接器部分移至罐外，电连接器内部不准进水。

（3）分离罐上部安装与下部罐体安装钢号必须一致，上下部分法兰连接螺栓扭力15kg，分离罐排出管法兰连接螺栓扭力8kg，分离罐、集控室、连接管法兰连接螺栓扭力4kg。

（4）分离罐排出管与吸入管最小夹角大于90°，顶部法兰安装螺栓扭力2kg。

（5）膜下法兰采用双台式双密闭法兰，分离罐吸入口、排出口分别安装截止阀。

（6）分离罐与吸入口之间管路、分离罐与集控室之间管路安装后需进行打压试验，压力为0.1MPa。

（7）分离罐与集控室之间连接导线无接头，电连接器与电缆必须焊接，与集控室连接导线项序必须一致，顶部电连接器连接后需固定在支架上，防雨罩安装牢固，分离罐内水泵导线连接需进入上部导线支架内。

（8）集控室电源线为3×35+1 橡胶电缆，电源线与主端子排连接时必须加装端子。

图2 新型设备抽气系统示意图

图3 新型设备集控室连接示意图

5 新型高效节能软基加固设备的优点

（1）利用自动调节装置，可以节约大量的电能，使循环水经过气体容量差形成真空。

（2）大大减少了电缆的投入。

（3）由于压膜沟漏气将影响压力值的稳定性，因此需用压膜沟把每个分区之间隔开。新型抽真空设备可以保证减少开挖压膜沟的长度，从而很大程度上降低了漏气的隐患点。

（4）新型抽真空设备可以集中控制真空度。

6 结束语

目前，随着社会的发展，国家更加提倡节能、环保等政策，而且对软基处理的标准有更加高质量高水平的要求。中新天津生态城鲁能地块真空预压及软基处理工程三标段施工质量要求高，抽真空设备采用高效节能抽真空系统，不仅满足了设计及规范要求，以及施工现场的施工要求，还有效地达到了节能的目标，较其他抽空设备有较大改善，属于现阶段新型抽真空工艺形式，为类似项目的施工提供了宝贵经验。