真空預壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設砂墊層，然後埋設垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，密封膜端部進行埋壓處理，通過砂墊層內埋設的吸水管道，使用真空泵或其他真空手段抽真空，使其形成膜下負壓，增加地基的有效應力。
基本介紹
- 中文名：真空預壓
- 外文名：Vacuum preloading
- 學科：土木工程
- 作用：增加地基的有效應力
- 特點：工期短、施工安全
- 套用：地基處理
基本介紹,機理分析,有關術語解釋,
基本介紹
真空預壓法就是在需要加固的軟基中插入豎向排水通道（如砂井、袋裝砂井或塑膠排水板等），然後在地面鋪設一層砂墊層，再在其上覆蓋一層不透氣的薄膜。在膜下抽真空形成負壓（相對大氣壓而言)），負壓沿豎向排水通道向下傳遞 土體與豎向排水通道的不等壓狀態又使負壓向土體中傳遞，在負壓作用下，孔隙水逐漸滲流到豎向排水通道中而達到土體排水固結、強度增長的效果。真空預壓法作為新一代軟基加固方法，以其工期短、施工安全、無污染環境、費用低等優點而廣泛套用於港口、碼頭、機場、工業與民用建築等工程建設，但理論研究的落後限制了其工程上的進一步推廣套用。用真空預壓加固軟土地基，在固結過程中不僅土體產生垂直沉降，側向也會產生向著負壓源的水平位移。當在真空預壓的影響範圍內有其他建築設施時，使用該法可能會危及其上部結構物的安全。真空預壓法施工流程如下：測量放線→鋪設主支濾排水管→鋪設上層砂墊層→砂面整平→鋪設聚氯乙烯薄膜→施工密封溝→設定測量標誌→安裝真空泵→抽真空預壓固結土層。
機理分析
土體中的總應力是變化的，增加值為施加的大氣荷載，與堆載預壓類似，在土體中產生正的超靜孔隙水壓應力，隨著孔隙中水的排出，土體收縮，超靜孔隙水壓應力消散，軟土有效應力增加，增加值為消散的孔壓差。真空預壓現場測出的孔隙水壓應力為某時刻消散後的孔隙水壓應力，直觀上表現為負的超靜孔隙水壓應力，而實際上為大氣荷載引起的正的超靜孔隙水壓應力在某時刻消散後的孔隙水壓應力值，計算中採用的值與堆載預壓法一致均為消散的孔壓差。真空預壓法中存在曼德爾效應 。真空預壓加固土體為等向固結，地基內有效應力增加各向相等，土體變形為均勻體積壓縮變形，地基在豎向壓縮沉降的同時 ，側向向加固區等體積收縮變形， 加固區外土體中產生主動土壓力 ，加固區外土體呈拉裂破壞。真空預壓法加固軟基深度為整個加固區軟土層厚度。
原理
是在軟土地基上先鋪30~50cm厚左右的砂墊層，在砂墊層中布置主濾管，然後在砂墊層上敷上一層薄膜，將主管從薄膜中穿透與真空泵連線，開啟真空泵進行抽氣、抽水從而達到加固目的。當抽真空時，先後在地表砂墊層及豎向排水通道內逐步形成負壓，使土體內部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結。主要反映在以下幾個方面：1)薄膜上面承受等於薄膜內外壓差的荷載。2)地下水位降低，相應增加附加應力。3)封閉氣泡排出，土的滲透性加大。真空預壓是通過覆蓋於地面的密封膜下抽真空，使膜內外形成氣壓差，使粘土層產生固結壓力。即是在總應力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應力的方法。真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下排水固結，稱為負壓固結。真空預壓施工前，應充分作好施工準備工作，制定施工技術措施。檢驗沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術標準及設計要求。
加固區內土體的固結
加固區內土體的固結收縮會造成一定的加固區外一定範圍內土體的位移，這種附加位移會對周邊構築物產生不良影響，但由於該種影響僅僅通過土體的粘聚力傳遞，故一般不可能造成現場水泥路面、牆體等的開裂，現場的裂縫也不可能產生在距離加固區 10～20m 處的位置， 而應發生在加固區邊緣。
加固區外土體的固結
抽真空開始後，引起加固區外的地下水位不同程度的下降，其下降值隨距加固區距離的增加而衰減，這也是造成加固區外地基的非均勻沉降的原因之一，同時還可使加固區外的土體發生固結。
有關術語解釋
靜水壓應力
靜水壓應力即通常所說的靜水壓力，嚴格的講，靜水壓力應稱之為靜水壓強或靜水壓應力，靜水壓力為土工學中的傳統稱呼。在水靜力學中，靜水壓強表述為靜止液體作用在每單位受壓面積上的壓力。它有二個特性： ( 1) 靜水壓強的方向垂直並且指向受壓面；( 2) 靜止液體內任一點沿各方向上的靜水壓強大小都相等。土是一種三相材料，土中充滿水和氣，對於飽和土，是由固體顆粒構成的骨架及由水充滿的孔隙所組成。通過土中孔隙水傳遞的壓應力，稱為孔隙水壓應力，飽和土中的孔隙水應力有靜止孔隙水壓應力（簡稱靜水壓應力）和超靜孔隙水壓應力之分。
超靜孔隙水壓應力
由外荷載引起的孔隙水壓應力, 稱為超靜孔隙水壓應力。超靜孔隙水壓應力將會隨著時間而消散，所以超靜孔隙水壓應力是時間的函式。超靜孔隙水壓應力稱為附加孔隙水壓應力更為合適，在載入瞬時為最大，當固結度達到100%時為零。超靜孔隙水壓應力是由土體的體積變化趨勢引起的，也就是說，超靜孔隙水壓應力是土的體積變形性質在不排水條件下的表現。這意味著土體的體積變形性質（壓縮性和剪脹性）在不同的排水條件下有不同的表現。它在排水情況下表現為體積變化，而在不排水條件下則表現為超靜孔隙水壓應力變化。
孔壓差
孔壓差是針對超靜孔隙水壓力消散而言，與靜水壓力無關。在載入瞬時，超靜孔隙水壓應力尚未消散，孔壓差為零,隨超靜孔隙水壓應力的消散，孔壓差就等於某時刻消散的超靜孔隙水壓應力減去載入瞬時的超靜孔隙水壓應力（或施加的外荷載值）。消散的這部分超靜孔隙水壓應力，即孔壓差，為增加的有效應力值 。
