首頁/ 歷史/ 正文

真空預壓和堆載預壓的區別和比較

預壓法是在建築物建造前,對天然地基或對已設的各種排水體(如砂井和排水墊層等)的地基施加預壓荷載(如堆載,真空預壓或聯合預壓),使土體固結沉降基本完成或完成大部分,從而提高地基土強度的一種地基處理方法。排水固結法是一種新興的軟基加固方法,此法是利用天然地基土層本身的透水性或設定在地基中的豎向排水體,透過預先在地表進行載入預壓或利用建(構)築物自身重量使土體中孔隙水逐漸排出,土體逐漸固結,地基土逐漸壓密,強度逐步提高的方法。因其處理的地基面積大且兼有投資小、見效快、施工簡單的特點,所以廣泛應用於高速公路和水利堤壩等建築工程中。排水固結法中的堆載預壓法和真空預壓法是常用的兩種方法,本文將從加固的機理、施工工期和加固效果多方面對這兩種不同的處理方法進行比較和分析。

真空預壓和堆載預壓的區別和比較

堆載預壓法的加固機理

堆載預壓是在增加土體總壓力的基礎上,來增加土體的有效應力。以土料、砂料或路堤自身作為荷載,對被加固的路基進行預壓。軟土地基在此附加荷載作用下,產生正的超孔隙水壓力。經過一段時間後,超孔隙水壓力逐漸消散,土中有效應力不斷增長,地基土得以固結,產生垂直變形,同時強度也得到提高。用堆載預壓法進行加固正常固結軟土地基,塑膠排水板是為了縮短加固時間、加快固結過程而設定因此,經過堆載預壓加固的土體強度得到了提高。

真空預壓和堆載預壓的區別和比較

真空預壓法的加固機理

真空預壓機理真空預壓和堆載預壓同屬於排水固結法,真空預壓時,我們在加固區的地面上抽真空造成負壓,土體孔壓逐漸降低,降低的孔壓轉變為土體的有效應力,這就是真空預壓使土體產生固結的基本原理。

在軟基中設定豎向排水通道(砂井或塑膠排水板等)然後在地面鋪一層砂墊層,再在其上覆蓋一層不透氣的薄膜,在膜下抽真空,形成壓力差,這個壓力差稱之為“真空度”,在砂墊層中形成的真空度透過垂直排水通道向下傳遞,從而引起土中孔隙水壓力降低,使土體孔隙中的氣和水沿著垂直排水通道滲流,最後匯至砂墊層被泵抽出,達到排水固結的效果。

適用條件的比較

堆載預壓對所加固的土層沒有特別的要求。而真空預壓則要求在所加固的土層範圍內不能出現有足夠水源補給的透水層(如夾砂層),透水層的存在會影響密封效果,進而影響真空度和加固效果。因此在決定採取真空預壓處理方案前一定要查明地質情況,確保加固範圍土層的“密封”性。

由於有效應力變化情況不同,真空預壓產生的土體變形情況不同於堆載預壓。真空預壓時,土體受到各向相等的固結壓力發生固結併產生整體收縮現象,因而在發生沉降的同時也產生向裡的水平位移。而堆載預壓產生的固結壓力是不等向的,除了加固區中心地表以下的淺層土體單元外,一般開始時都要產生側向膨脹,根據實測和計算結果,真空預壓時最大的水平位移一般發生在加固區邊緣的地基表面;堆載預壓時最大的水平位移並非在地表,而是在地表以下一定深度處。真空預壓時,周圍土體由於產生收縮變形而開裂,裂縫一般平行於加固區的邊線。堆載預壓時,堆載區周圍的土體由於側向擠出而發生隆起變形。在產生相同垂直變形的情況下,真空預壓法的加固效果要好於堆載預壓法。

載入方式的比較

由於真空預壓時土體不會產生剪應力,即使真空荷載一次性施加上去,地基土也不會發生剪下破壞,從而可以縮短工期。而堆載預壓時則必須控制載入速率,使荷載增加的速度與地基土強度增加的速度相適應。

施工工期和加固效果的比較

由於堆載預壓過程中土體容易發生失穩剪下破壞,所以要控制堆載的速率,進行分級載入。而真空預壓過程中不會出現失穩的情況,無需分級載入,因此在相同的條件下真空預壓的施工工期要短於堆載預壓的工期。

許多室內和現場試驗都證明飽和軟粘土的剪應力的增大會引起剪下蠕動從而導致強度衰減 。真空預壓法中土的強度增長是在等向固結過程中實現的,抗剪強度提高的同時不會伴隨剪應力的增大,從而不會產生剪下蠕動現象,也就不會導致抗剪強度的衰減,而堆載預壓法則相反,所以在同樣的情況下,真空預壓法處理的地基的抗剪強度增長率比堆載排水預壓法要大。堆載預壓法中土體是向著加固區外移動的,而真空預壓中土體是向著加固區內移動的,所以二者發生相同的垂直變形時,真空預壓法加固的土體密度更高。

堆載預壓法是透過增加土體中的總應力來提高土中的孔隙水壓力,等增加的孔隙水壓力消散後才增加土體的有效應力,而真空預壓法則是保持總應力不變,降低了孔隙水壓力,一開始就增加了有效應力,從而很好地解決了路堤填土中工程進度與施工質量、安全之間的矛盾。在目前高速公路建設工期緊張的情況下,真空預壓法能爭取到較大的預壓期,這對減小工後沉降是有益的。真空預壓施工裝置簡單,費用省,其最顯著的特點是無需大量載入材料,但真空度的提高和維持受到客觀環境影響較大,難以有效控制。同時預壓值受到一定限制且對深層軟土的處理效果較差。純堆載頂壓處理在加固深厚軟土地基時比真空預壓處理優勢明顯。

盛洲地基公司專利“NS真空預壓”等軟地基處理工法,具有工期短(節約時間約30% )、造價低(節約造價約30%),質量可控、施工綠色環保等優點,並經過幾十個大型工程專案的實踐驗證,完工面積達5000萬平方米,節約資金數億元,獲得了客戶和專家的一致好評。

相關文章

頂部