新型抽真空设备在天津港南疆港区地基加固中的应用

蒋雁彬

（中交天航滨海环保浚航工程有限公司，天津 300456）

0 引言

随着我国沿海地区的开发和港口建设的发展，围海造地项目越来越多，而我国沿海地区土质大都属于黏性土地基，一般都是新近沉积的淤泥质土或淤泥，土颗粒细，含水量大，压缩性高，强度极低。真空预压法已成为排水固结法中的重要方法。真空预压法的机理、计算方法、效果检测、施工工艺在大量实验和实测资料对比的基础上不断成熟[1-4]，形成一套成熟的理论和施工工艺。本文对真空预压中的抽真空设备进行改进，节约了材料、电能，降低了施工成本。

1 工程概况

本工程位于天津港南疆港区南部，包括真空预压Y18~Y36区，真空预压区工序主要包括铺设编织布、土工布、竹笆、竹排、修筑挡埝、吹填粉砂、铺设砂垫层、打设塑料排水板、铺设滤管、密封膜、安装抽真空设备、真空预压。本次采用新型设备的4个区为Y18~Y21，面积约10万m2。

2.1 组成部分

电力设备：总配电箱、分配电箱、控制室构成新型抽真空设备的用电三级控制；

输电设备：主电缆、分电缆、信号传输线；工作设备：水气分离罐、大功率真空泵；其他管路：水气混合管、吸气管、排水管。

2.2 简介

新型抽真空设备主要由位于施工区内的水气分离罐和施工区外的集控室组成，如图1所示。水气分离罐包括分别设置在密封膜上下的两部分

2 新型抽真空设备

罐体，上半部分罐体侧壁分别与水气混合管、吸气管路和排水管连接，其中水气混合管连接滤管，水气同时吸入，使膜下形成负压，吸气管路与大型真空泵相连，使罐内形成负压；下半部分罐体内部设有2个水泵，2个水泵通过并联的出水管路与排水管串连，将膜下抽出的水排除。

图1 新型抽真空设备示意图Fig.1 Sketch of new type vacuum extraction equipment

2.3 抽气原理

利用大功率真空泵改变水气分离罐内的气体容量达到形成负压的作用，通过可控的负压调节将水气分离罐管辖的加固区域形成稳定的负压差（负压值符合设计要求），通过负压差将各级土体内的水、气混合物排入水气分离罐，最后将水和气分别排出，达到土体固结的目的。

3 新型抽真空设备优点

1）设备效率较高，且新设备总功率大大低于原设计射流泵总功率，因此节约了大量用电。

2） 电缆线路简单，较传统设备节约大量电缆，并相应地降低了用电安全隐患，提高了用电安全系数。

3）该新型抽真空设备结构紧凑，能够集中控制真空度，节省了一定的人力、物力，降低成本。

4）排水管、吸气管路、水气混合管、出水管上均设有截止阀，方便更换，也保证了压力稳定。

4 新型抽真空设备安装方法和流程

4.1 安装流程

安装流程为：水气分离罐下部罐体安装→埋设滤管及出膜装置→铺密封膜→水气分离罐上部罐体安装→水气分离罐与出膜装置连接→水气分离罐与抽真空控制室连接→试抽气。

4.2 施工方法

1）水气分离罐下部罐体安装

待区内排水板打设及埋设板头完成后即可进行水气分离罐下部罐体安装，水气分离罐下部罐体的安放一般按照10 000～12 000 m2布置1个，分散均匀布设在区内。安装前将水气分离罐下部结构运至施工地点，用挖掘机将罐体吊运至区内指定位置，然后在指定位置开挖深约2 m直径略大于罐体的基坑，将水气分离罐放入坑内然后用开槽砂土进行回填，只将上部连接口露出地面。

按照相同方法将区内所有水气分离罐安装完毕，即可进行滤管布设施工。每套抽真空设备可满足约10万m2的抽真空需要，一般需布设8个水气分离罐。本工程Y18~Y21区采用1套新型设备，每区布设2个水气分离罐，共布设8个。

2）埋设滤管及出膜装置

在水气分离罐下部安装完成后进行滤管埋设，滤管的间距、规格及布设深度等均按照设计图纸进行施工，同常规真空预压一致。为了与新型设备连接，防止局部压力过大并使区内均匀加压需增加部分盲管（材质与滤管相同，不打眼）与原有滤管进行连接。

每个水气分离罐一般设置8个与滤管连接接口，布设盲管与出膜装置连接，离水气分离罐较近的可不设盲管连接管路，直接与滤管连接即可。

3）水气分离罐上部结构安装

密封膜铺设完后，立即进行水气分离罐上部罐体的安装，人工将上部罐体抬至现场，将下部罐体接口处的密封膜剪开，清扫干净砂土等杂物，将临时封板拿掉，垫上橡胶垫，然后抬起上部罐体对正螺栓孔将上部罐体与下部罐体用螺栓连接紧密。

4）水气分离罐与出膜装置连接

将膜下出膜装置处的密封膜剪开，清理干净，垫上胶皮垫，将上部塑料法兰盘与膜下出膜连接用螺栓连接，塑料管与水气分离罐之间也用塑料管连接，在连接处设置止水阀门。将水气分离罐上部的排水管也安装完成。

5）水气分离罐与集中控制室连接

水气分离罐与出膜装置均连接完成后，用1道塑料管将分离罐与集中控制室外预留的抽气管路连接好即可。

电气线路连接：将水气分离罐上的电源线及信号线与集中控制室的电气线路进行连接。

6） 试抽气

所有的抽气管道及电气线路连接完成后，接通电源，然后开启集中控制室的抽气设备，进行试抽气，抽气设备要逐渐开启，逐步加载。

5 抽气沉降分析

真空预压抽气中，土体内的水和气排除，土体固结发生沉降。施工区预压期间沉降量是反映加固效果的一个重要的直观指标。根据监测单位提供的监测数据，选择采用新型设备的Y21区和采用传统设备的Y22区预压期中的累计沉降量进行对比分析。Y21区和Y22区沉降量如图2。

图2 新型设备与传统设备抽气沉降对比图Fig.2 Com parison of settlementbetween the new type and traditionalequipmentextracting

从图2可以看出，Y21、Y22区真空预压期中，沉降量稳定增长且沉降量很接近，说明新型设备能达到传统设备的加固效果。

6 节能计算

节能计算见表1。

表1 使用电量计算表Table1 Calculation of theused electric quantity

从表1看出，新型抽真空设备较传统设备用电量大大降低，降低幅度达68%。故采用该设备经济效益明显。

7 结语

综上分析，新型抽真空设备能达到传统设备的加固效果，且具有节约电缆、节约用电、自动化程度高等优点，适合在大面积真空预压加固工程中应用。

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