針對目前真空預壓法中存在上述問題,充分利用氣壓劈裂技術的優勢,東南大學交通學院劉松玉教授等提出了氣壓劈裂真空預壓法加固深厚軟土地基的新技術。該工法的施工僅在常規真空預壓法的基礎上增加氣壓劈裂系統,施工方便,經濟高效。
真空預壓法是一種優良的排水固結方法。大量工程實踐表明,真空預壓法具有造價低、工期短、易施工、加固效果明顯等優勢,已在公路、港口、水利等工程中得到大規模應用,取得了良好的經濟效益和社會效益。
近十年來真空預壓法已在提高有效處理深度、密封技術和加快固結時間等方面取得了一定進展,但對于我國東南沿海工程建設中經常遇到的深厚軟土,目前常規的真空預壓技術仍存在以下兩個方面問題:
1、真空度沿深度衰減,深部處理效果差,處理深度有限;
2、處理時間相對較長,工后沉降難以穩定。
東南大學交通學院劉松玉教授等針對目前真空預壓法中存在上述問題,充分利用氣壓劈裂技術的優勢,提出了氣壓劈裂真空預壓法加固深厚軟土地基的新技術。該方法已獲得國家發明專利“氣壓劈裂真空預壓法加固軟土地基操作方法”(中國專利號:ZL2005 1 0038644.0,2007-10-3)。
工作原理
通過向深部土體中噴入高壓氣體,使土體中形成氣壓劈裂裂隙,由氣壓劈裂裂隙和豎向排水體組成的排水導氣網絡,既可以提高真空荷載向深層軟土的傳遞效率,又加速土中水氣的排出,縮短固結時間。該工法的施工僅在常規真空預壓法的基礎上增加氣壓劈裂系統,施工方便,經濟高效。
施工工藝
平整場地→鋪設砂墊層→塑料排水板、噴氣管施工→埋設監測儀器→鋪設噴氣管路和抽真空管路→檢查噴氣管路的密封性→鋪設剩余砂墊層→挖密封溝、鋪密封膜→安裝出膜裝置、回填密封溝→安裝噴氣和抽真空設備→試噴氣、試抽真空,檢查整個系統→布設沉降標→正式噴氣和抽真空→施工結束。
現場試驗
試驗場地位于江蘇省姜堰市江海高速某一施工段,進行了常規真空預壓與氣壓劈裂真空預壓對比試驗;深厚軟土層埋深為13~21m;噴氣管間距為2.5m,深度為14、16、18和20m,噴氣壓力為0.5MPa;排水板梅花形布置,間距1.2m,打設深度21m。
現場試驗和室內試驗結果表明:
(1)氣壓劈裂真空預壓法提高了處理深度,提高深層軟土的處理效果;
(2)氣壓劈裂真空預壓法縮短了處理時間;加固后地基沉降易收斂,有利于工后沉降的控制。
▲ 氣壓劈裂真空預壓法現場
▲ 氣壓劈裂裂隙
技術優勢
該方法施工方便、操作簡單,其優點主要有:
提高真空預壓處理深度,可達30m;
噴氣劈裂,改善深部土體宏觀滲透性;
提高真空荷載向深層軟土的傳遞效率,增加深層軟土中的真空度荷載;
裂隙和排水體組成的排水導氣網絡加速土中水氣的排出,大大減少固結時間;
提高加固深度,拓寬應用范圍。