真空预压处理淤泥吹填土新技术应用介绍及若干技术探讨

1、陈秀良陈秀良浙江省水利河口研究院浙江省水利河口研究院真空预压真空预压处理淤泥吹填土处理淤泥吹填土新技术新技术应用介绍及若干技术探讨应用介绍及若干技术探讨20152015年年1010月月目录目录真空预压排水固结处理技术进展真空预压排水固结处理技术进展传统真空预压法存在的问题传统真空预压法存在的问题TRIZTRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介若干技术探讨若干技术探讨1952年年，瑞典皇家地址学院杰尔曼，瑞典皇家地址学院杰尔曼(W. Kjellman)教授在教授在美国麻省理工学院召开的加固土会议上提出。美国麻省理工学院召开的加固土会议上提出。1

2、958年年，美国费城机场跑道扩建工程首先应用获得成功。，美国费城机场跑道扩建工程首先应用获得成功。国外一一. .真空预压排水固结处理技术进展真空预压排水固结处理技术进展1962年到年到1979年，南京水科院等单位机理研究起步。年，南京水科院等单位机理研究起步。20世纪世纪80年代以后年代以后，天津大学、南京水科院等多家单位开展机理研，天津大学、南京水科院等多家单位开展机理研究，并取得了突破性成果。究，并取得了突破性成果。1980年年交通部一航局科研所在塘沽新港进行了几次现场试验交通部一航局科研所在塘沽新港进行了几次现场试验后才获得成功。随后，后才获得成功。随后，真空预压加固软基法真空预压加固软

3、基法、真空联合堆载加真空联合堆载加固软基法固软基法获得大规模应用。获得大规模应用。国内一一. .真空预压排水固结处理技术进展真空预压排水固结处理技术进展二、二、传统真空预压法存在的问题传统真空预压法存在的问题淤泥吹填淤泥吹填土特征土特征一般吹填淤泥土含固率为一般吹填淤泥土含固率为15%-25%淤泥吹填土淤泥吹填土初始含水率初始含水率达达300%-800%，静置沉淀静置沉淀滤水后含水率滤水后含水率仍高达仍高达90%130%，强度几乎，强度几乎为零，成为为零，成为“浮泥浮泥”。极高含水量极高含水量 流动状流动状 无结构性无结构性二、传统真空预压法存在的问题二、传统真空预压法存在的问题密实泥膜密实泥

4、膜？泥膜会产生屏蔽作用，使得负压向土体泥膜会产生屏蔽作用，使得负压向土体内的传递减弱，影响土体中水的排出，内的传递减弱，影响土体中水的排出，减弱加固效果。减弱加固效果。土体内部土体内部细土颗粒塑料排水板周边形成泥膜细土颗粒塑料排水板周边形成泥膜土体表面土体表面土体向排水板周边聚土体向排水板周边聚二、传统真空预压法存在的问题二、传统真空预压法存在的问题排水板排水板弯折弯折？吹填土加固过程中的土体变形较大，最终导致吹填土加固过程中的土体变形较大，最终导致土体中排水板发生较大的土体中排水板发生较大的“S”型或型或“Z”弯折弯折变形变形，甚至局部产生折断，这类现象会使排水，甚至局部产生折断，这类现象会

5、使排水板的工作性能大为降低。板的工作性能大为降低。室内试验室内试验现场施工现场施工二、传统真空预压法存在的问题二、传统真空预压法存在的问题表硬下软表硬下软？施工施工稳定性差稳定性差？同样的设计方案，有的成功、有的失败同样的设计方案，有的成功、有的失败平均强度低、沟渠开挖塌滑平均强度低、沟渠开挖塌滑温州某吹填淤泥造陆工程温州某吹填淤泥造陆工程台州某吹填淤泥造陆工程台州某吹填淤泥造陆工程三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用TRIZ创新方法简介解决解决发明问题发明问题的理论的理论三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用TRIZ创新方法简介应用TRIZ的原理、流程，来解决二大矛盾技

6、术矛盾表述系统性能的二个参数所构成的矛盾，如工期与造价的矛盾物理矛盾一个参数的矛盾，应用分离原理解决，如真空压力要大又要小的矛盾三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用技术矛盾解决方法-40个发明原理三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用解决物理矛盾的方法分离原理三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用解题流程三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用TRIZ创新方法经典案例三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用TRIZ创新方法经典案例三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用TRIZ创新方法经典案例破损外墙处置方案传统思路、方法？-针对墙面开展

7、Triz创新方法？-鸟无食可觅而离开TRIZ创新方法提供了利用现有资源、经济、实用 根除外墙腐蚀的解决方案三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用密实泥膜密实泥膜排水板排水板弯折弯折长条形排水板？ -环形圆管-土颗粒受水流挟带向排水滤膜汇聚？-土内水流速偏大？-瞬时真空压力偏大？真空度控制：间歇加载、分级加载在经济、方便施工的前提下，增加刚度三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用表硬下软表硬下软施工施工稳定性差稳定性差工序多复杂、可操作性差？标准化、规范化的设计施工规程及技术方法-因井阻、涂抹等造成真空度传递受限？-排水板传递深度有限？单管-复式双管1243 图 2.2-1

8、复 式 真 空 管 井8567三、三、TRIZ创新方法解题应用创新方法解题应用工期？工期？一种用于加固吹填软土的复式真空管井四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（一）技术简介密封膜真空泵砂垫层排水体路基密封压膜沟密封压膜沟现有真空预压法现有真空预压法排水板排水板土工布土工布砂垫层砂垫层密封膜密封膜排水板排水板土工布土工布PVCPVC排水管排水管密封膜密封膜排水板排水板土工布土工布波纹滤管波纹滤管密封膜密封膜 2012 2012年年1980年年水平排水层改进历程1990年后年后排水板排水板土工布土工布真空管真空管排水板真空排水板真空管连接接头管连接接头密封膜密封膜四、四、

9、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（一）技术简介（1）硬质复式真空管井加固法适用于吹填造陆2m3m厚的工程 先打设抽真空设备再进行吹填淤泥外管采用直径5cm的PVC管或1.5寸镀锌管内管采用直径2cm的PVC管四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（一）技术简介先吹填淤泥，再打设抽真空设备外管为直径5cm的波纹滤管内管采用直径2cm的加筋料软管或可抽真空塑料软管。适用于吹填造陆2m6m厚的工程 （2）软质复式真空管井加固法四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案工作依据：造陆高程、承载力、造价、工期工期合理造价节省满足承

10、载力要求的造陆高程建设目标：首先适用性分析：地层条件、承载力等因素四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案 1）吹填土高程计算2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用吹填土加固后含水率预测天然土含水率w与地基承载力标准值fk的关系（原状土）w/% 3640 45 50 55 60 65 70 75fk/kPa10090 80 70 60 55 5045 40吹填土吹填土重塑土，重塑土，能否也建立土含能否也建立土含 水率水率强度的近似关系？强度的近似关系？浙江省建筑软弱地基基础设计规范（浙江省建筑软弱地基基础设计规范（DBJ

11、10-90）四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案 1）吹填土高程计算2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用吹填土加固后含水率预测含水率设计，应通过试验、类似工程等综合分析确定根据有关研究成果：吹填重塑土有抗剪强度一有效应力一含水率具有唯一对应关系sfckpaqGtgqcewf/)lg(lg1 qf为正常固结重塑土的强度，为正常固结重塑土的强度，KPac e ec c，正常固结重塑土的孔隙比正常固结重塑土的孔隙比 压缩指数压缩指数， 压力压力1kPa时的孔隙比时的孔隙比正常固结重塑土的固结压力，正常固结重塑土的固结压力

12、， KPacc1kpaesin1 sincucutg吹填土缺e-p曲线下沉量咋算？四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案吹填土下沉量计算iniiiiheeemS11211Sre=wGs 下沉量计算值 S=(w1-w2) Gsh1/(1+w1Gs) (1a)S=(w1-w2Sr1/ Sr2) /( Sr1+w1Gs) Gsh1 (1b)式(1b)适应非饱和土情况 1）吹填土高程计算2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案吹填土下沉量计算超填比计算公式

13、=h1/h2=(1+w1Gs)/ (1+w2Gs)参照有关资料，当吹填土加固前后参照有关资料，当吹填土加固前后Sr1=Sr2=100%初始含水率初始含水率w1=90130%， w2=50650%土粒比重土粒比重Gs=2.692.71吹填土的超填比为吹填土的超填比为1.2451.921当吹填土加固前后当吹填土加固前后Sr1=100%，Sr2=95%吹填土的超填比为吹填土的超填比为1.204-1.864，相比，相比 减少了减少了4.05.6%吹填土加固前后饱和度的测定对吹填土的超填比估算结果吹填土加固前后饱和度的测定对吹填土的超填比估算结果有一定的影响。有一定的影响。 1）吹填土高程计算2）分区加

14、固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案一般1-2万平米排水管网布局“丰”字型布置“田”字型布置“混合式”布置布置原则：水气流动能量损耗小 接头密封性好 接头数量少 1）吹填土高程计算2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案材料设备选择主、次干管加筋波纹管支管-加筋波纹管复式管-外管外包滤膜 塑料内管吹填土隔离层有纺土工布密封薄膜 真空泵选型 射流真空泵水环真空泵 1）吹填土高程计算

15、2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案材料准备材料准备材料加工材料加工铺设工作面铺设工作面插板（或管）插板（或管）铺设水平排水网铺设水平排水网埋设监测设备埋设监测设备铺膜和踩密封沟铺膜和踩密封沟抽水试验抽水试验日常监测日常监测停泵后检测停泵后检测 1）吹填土高程计算2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案前期准备前期准备现场操作现场操作后期工作后期工作约约6-8个月个月材

16、料设备材料设备人工人工动力费动力费监测、检测监测、检测 1）吹填土高程计算2）分区加固单元面积3）管网布局及材料设备选择 4）施工组织设计5）工期与费用四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（三）室内试验室内对比试验结果（抽真空65天） 类型平均十字板强度（kPa）平均含水量(%)复式79.748.7传统34.659.5四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验材料准备排水板、波排水板、波纹管、土工纹管、土工布、布、密封膜密封膜、五金工具、五金工具、竹排竹排、竹片、竹片筏、直通、筏、直通、三通三通、四通、四通、监测监测设备等。设备等。材料加

17、工水气分离器水气分离器复式复式接头加工接头加工四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验铺编织土工布插板、取样铺设水平网四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验铺膜设密封沟自动化监测铺设土工布铺设土工布铺设密封膜铺设密封膜开挖密封沟开挖密封沟踩密封膜踩密封膜四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验真空抽水试验四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验复式管井场地停泵复式管井场地停泵膜下土体表面膜下土体表面十字板强度试验十字板强度试验载荷板试验载荷板试验四、四、真空

18、预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 地表沉降/mm时间/d复式区块平均沉降量普通区块平均沉降量排水板和复式管井场地沉降曲线对比排水板和复式管井场地沉降曲线对比四、四、真空预压处理新技术应用简介真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验载荷板试验成果对比载荷板试验成果对比051015202530354045012.52537.55062.57587.5100112.5125沉降量沉降量/mm/mm荷载荷载/kPa/kPa排水板场地

19、-1排水板场地-2复式真空管井场地-1复式真空管井场地-2五、若干技术探讨五、若干技术探讨分次加固？分次加固？视加固后强度要求视加固后强度要求如如40-50KPa承载力，一次加固承载力，一次加固场区道路路基处理，承载力要求高或吹填土高度受场区道路路基处理，承载力要求高或吹填土高度受围堰高度等限制条件下，则考虑多次加固围堰高度等限制条件下，则考虑多次加固分级加载？分级加载？控制原则：维护土中细颗粒的稳定性控制原则：维护土中细颗粒的稳定性-土骨架形成到稳定土骨架形成到稳定确定方法：室内、现场试验检测确定方法：室内、现场试验检测施工操作：间歇施工操作：间歇-分级分级-恒压（液限附近为界）恒压（液限附近为界）吹填土的特征吹填土的特征流动流动流塑流塑