真空預(yù)壓處理淤泥吹填土新技術(shù)應(yīng)用介紹及若干技術(shù)探討

1、陳秀良陳秀良浙江省水利河口研究院浙江省水利河口研究院真空預(yù)壓真空預(yù)壓處理淤泥吹填土處理淤泥吹填土新技術(shù)新技術(shù)應(yīng)用介紹及若干技術(shù)探討應(yīng)用介紹及若干技術(shù)探討20152015年年1010月月目錄目錄真空預(yù)壓排水固結(jié)處理技術(shù)進(jìn)展真空預(yù)壓排水固結(jié)處理技術(shù)進(jìn)展傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題TRIZTRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介若干技術(shù)探討若干技術(shù)探討1952年年，瑞典皇家地址學(xué)院杰爾曼，瑞典皇家地址學(xué)院杰爾曼(W. Kjellman)教授在教授在美國麻省理工學(xué)院召開的加固土?xí)h上提出。美國麻省理工學(xué)院召開的加固土?xí)h上提出。1

2、958年年，美國費城機(jī)場跑道擴(kuò)建工程首先應(yīng)用獲得成功。，美國費城機(jī)場跑道擴(kuò)建工程首先應(yīng)用獲得成功。國外一一. .真空預(yù)壓排水固結(jié)處理技術(shù)進(jìn)展真空預(yù)壓排水固結(jié)處理技術(shù)進(jìn)展1962年到年到1979年，南京水科院等單位機(jī)理研究起步。年，南京水科院等單位機(jī)理研究起步。20世紀(jì)世紀(jì)80年代以后年代以后，天津大學(xué)、南京水科院等多家單位開展機(jī)理研，天津大學(xué)、南京水科院等多家單位開展機(jī)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進(jìn)行了幾次現(xiàn)場試驗交通部一航局科研所在塘沽新港進(jìn)行了幾次現(xiàn)場試驗后才獲得成功。隨后，后才獲得成功。隨后，真空預(yù)壓加固軟基法真空預(yù)壓加固軟

3、基法、真空聯(lián)合堆載加真空聯(lián)合堆載加固軟基法固軟基法獲得大規(guī)模應(yīng)用。獲得大規(guī)模應(yīng)用。國內(nèi)一一. .真空預(yù)壓排水固結(jié)處理技術(shù)進(jìn)展真空預(yù)壓排水固結(jié)處理技術(shù)進(jìn)展二、二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題淤泥吹填淤泥吹填土特征土特征一般吹填淤泥土含固率為一般吹填淤泥土含固率為15%-25%淤泥吹填土淤泥吹填土初始含水率初始含水率達(dá)達(dá)300%-800%，靜置沉淀靜置沉淀濾水后含水率濾水后含水率仍高達(dá)仍高達(dá)90%130%，強(qiáng)度幾乎，強(qiáng)度幾乎為零，成為為零，成為“浮泥浮泥”。極高含水量極高含水量 流動狀流動狀 無結(jié)構(gòu)性無結(jié)構(gòu)性二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題密實泥膜密實泥

4、膜？泥膜會產(chǎn)生屏蔽作用，使得負(fù)壓向土體泥膜會產(chǎn)生屏蔽作用，使得負(fù)壓向土體內(nèi)的傳遞減弱，影響土體中水的排出，內(nèi)的傳遞減弱，影響土體中水的排出，減弱加固效果。減弱加固效果。土體內(nèi)部土體內(nèi)部細(xì)土顆粒塑料排水板周邊形成泥膜細(xì)土顆粒塑料排水板周邊形成泥膜土體表面土體表面土體向排水板周邊聚土體向排水板周邊聚二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題排水板排水板彎折彎折？吹填土加固過程中的土體變形較大，最終導(dǎo)致吹填土加固過程中的土體變形較大，最終導(dǎo)致土體中排水板發(fā)生較大的土體中排水板發(fā)生較大的“S”型或型或“Z”彎折彎折變形變形，甚至局部產(chǎn)生折斷，這類現(xiàn)象會使排水，甚至局部產(chǎn)生折斷，這類現(xiàn)象會

5、使排水板的工作性能大為降低。板的工作性能大為降低。室內(nèi)試驗室內(nèi)試驗現(xiàn)場施工現(xiàn)場施工二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題二、傳統(tǒng)真空預(yù)壓法存在的問題表硬下軟表硬下軟？施工施工穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差？同樣的設(shè)計方案，有的成功、有的失敗同樣的設(shè)計方案，有的成功、有的失敗平均強(qiáng)度低、溝渠開挖塌滑平均強(qiáng)度低、溝渠開挖塌滑溫州某吹填淤泥造陸工程溫州某吹填淤泥造陸工程臺州某吹填淤泥造陸工程臺州某吹填淤泥造陸工程三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法簡介解決解決發(fā)明問題發(fā)明問題的理論的理論三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法簡介應(yīng)用TRIZ的原理、流程，來解決二大矛盾技

6、術(shù)矛盾表述系統(tǒng)性能的二個參數(shù)所構(gòu)成的矛盾，如工期與造價的矛盾物理矛盾一個參數(shù)的矛盾，應(yīng)用分離原理解決，如真空壓力要大又要小的矛盾三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用技術(shù)矛盾解決方法-40個發(fā)明原理三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用解決物理矛盾的方法分離原理三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用解題流程三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法經(jīng)典案例三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法經(jīng)典案例三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法經(jīng)典案例破損外墻處置方案傳統(tǒng)思路、方法？-針對墻面開展

7、Triz創(chuàng)新方法？-鳥無食可覓而離開TRIZ創(chuàng)新方法提供了利用現(xiàn)有資源、經(jīng)濟(jì)、實用 根除外墻腐蝕的解決方案三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用密實泥膜密實泥膜排水板排水板彎折彎折長條形排水板？ -環(huán)形圓管-土顆粒受水流挾帶向排水濾膜匯聚？-土內(nèi)水流速偏大？-瞬時真空壓力偏大？真空度控制：間歇加載、分級加載在經(jīng)濟(jì)、方便施工的前提下，增加剛度三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用表硬下軟表硬下軟施工施工穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差工序多復(fù)雜、可操作性差？標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的設(shè)計施工規(guī)程及技術(shù)方法-因井阻、涂抹等造成真空度傳遞受限？-排水板傳遞深度有限？單管-復(fù)式雙管1243 圖 2.2-1

8、復(fù) 式 真 空 管 井8567三、三、TRIZ創(chuàng)新方法解題應(yīng)用創(chuàng)新方法解題應(yīng)用工期？工期？一種用于加固吹填軟土的復(fù)式真空管井四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（一）技術(shù)簡介密封膜真空泵砂墊層排水體路基密封壓膜溝密封壓膜溝現(xiàn)有真空預(yù)壓法現(xiàn)有真空預(yù)壓法排水板排水板土工布土工布砂墊層砂墊層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紋濾管波紋濾管密封膜密封膜 2012 2012年年1980年年水平排水層改進(jìn)歷程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連接接頭管連接接頭密封膜密封膜四、四、

9、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（一）技術(shù)簡介（1）硬質(zhì)復(fù)式真空管井加固法適用于吹填造陸2m3m厚的工程 先打設(shè)抽真空設(shè)備再進(jìn)行吹填淤泥外管采用直徑5cm的PVC管或1.5寸鍍鋅管內(nèi)管采用直徑2cm的PVC管四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（一）技術(shù)簡介先吹填淤泥，再打設(shè)抽真空設(shè)備外管為直徑5cm的波紋濾管內(nèi)管采用直徑2cm的加筋料軟管或可抽真空塑料軟管。適用于吹填造陸2m6m厚的工程 （2）軟質(zhì)復(fù)式真空管井加固法四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案工作依據(jù)：造陸高程、承載力、造價、工期工期合理造價節(jié)省滿足承

10、載力要求的造陸高程建設(shè)目標(biāo)：首先適用性分析：地層條件、承載力等因素四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用吹填土加固后含水率預(yù)測天然土含水率w與地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk的關(guān)系（原狀土）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 水率水率強(qiáng)度的近似關(guān)系？強(qiáng)度的近似關(guān)系？浙江省建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（浙江省建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（DBJ

11、10-90）四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用吹填土加固后含水率預(yù)測含水率設(shè)計，應(yīng)通過試驗、類似工程等綜合分析確定根據(jù)有關(guān)研究成果：吹填重塑土有抗剪強(qiáng)度一有效應(yīng)力一含水率具有唯一對應(yīng)關(guān)系sfckpaqGtgqcewf/)lg(lg1 qf為正常固結(jié)重塑土的強(qiáng)度，為正常固結(jié)重塑土的強(qiáng)度，KPac e ec c，正常固結(jié)重塑土的孔隙比正常固結(jié)重塑土的孔隙比 壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)， 壓力壓力1kPa時的孔隙比時的孔隙比正常固結(jié)重塑土的固結(jié)壓力，正常固結(jié)重塑土的固結(jié)壓力

12、， KPacc1kpaesin1 sincucutg吹填土缺e-p曲線下沉量咋算？四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案吹填土下沉量計算iniiiiheeemS11211Sre=wGs 下沉量計算值 S=(w1-w2) Gsh1/(1+w1Gs) (1a)S=(w1-w2Sr1/ Sr2) /( Sr1+w1Gs) Gsh1 (1b)式(1b)適應(yīng)非飽和土情況 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案吹填土下沉量計算超填比計算公式

13、=h1/h2=(1+w1Gs)/ (1+w2Gs)參照有關(guān)資料，當(dāng)吹填土加固前后參照有關(guān)資料，當(dāng)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吹填土的超填比為吹填土的超填比為1.2451.921當(dāng)吹填土加固前后當(dāng)吹填土加固前后Sr1=100%，Sr2=95%吹填土的超填比為吹填土的超填比為1.204-1.864，相比，相比 減少了減少了4.05.6%吹填土加固前后飽和度的測定對吹填土的超填比估算結(jié)果吹填土加固前后飽和度的測定對吹填土的超填比估算結(jié)果有一定的影響。有一定的影響。 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加

14、固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案一般1-2萬平米排水管網(wǎng)布局“豐”字型布置“田”字型布置“混合式”布置布置原則：水氣流動能量損耗小 接頭密封性好 接頭數(shù)量少 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案材料設(shè)備選擇主、次干管加筋波紋管支管-加筋波紋管復(fù)式管-外管外包濾膜 塑料內(nèi)管吹填土隔離層有紡?fù)凉げ济芊獗∧?真空泵選型 射流真空泵水環(huán)真空泵 1）吹填土高程計算

15、2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案材料準(zhǔn)備材料準(zhǔn)備材料加工材料加工鋪設(shè)工作面鋪設(shè)工作面插板（或管）插板（或管）鋪設(shè)水平排水網(wǎng)鋪設(shè)水平排水網(wǎng)埋設(shè)監(jiān)測設(shè)備埋設(shè)監(jiān)測設(shè)備鋪膜和踩密封溝鋪膜和踩密封溝抽水試驗抽水試驗日常監(jiān)測日常監(jiān)測停泵后檢測停泵后檢測 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（二）設(shè)計方案前期準(zhǔn)備前期準(zhǔn)備現(xiàn)場操作現(xiàn)場操作后期工作后期工作約約6-8個月個月材

16、料設(shè)備材料設(shè)備人工人工動力費動力費監(jiān)測、檢測監(jiān)測、檢測 1）吹填土高程計算2）分區(qū)加固單元面積3）管網(wǎng)布局及材料設(shè)備選擇 4）施工組織設(shè)計5）工期與費用四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（三）室內(nèi)試驗室內(nèi)對比試驗結(jié)果（抽真空65天） 類型平均十字板強(qiáng)度（kPa）平均含水量(%)復(fù)式79.748.7傳統(tǒng)34.659.5四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗材料準(zhǔn)備排水板、波排水板、波紋管、土工紋管、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、監(jiān)測監(jiān)測設(shè)備等。設(shè)備等。材料加

17、工水氣分離器水氣分離器復(fù)式復(fù)式接頭加工接頭加工四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗鋪編織土工布插板、取樣鋪設(shè)水平網(wǎng)四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗鋪膜設(shè)密封溝自動化監(jiān)測鋪設(shè)土工布鋪設(shè)土工布鋪設(shè)密封膜鋪設(shè)密封膜開挖密封溝開挖密封溝踩密封膜踩密封膜四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗真空抽水試驗四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗復(fù)式管井場地停泵復(fù)式管井場地停泵膜下土體表面膜下土體表面十字板強(qiáng)度試驗十字板強(qiáng)度試驗載荷板試驗載荷板試驗四、四、真空

18、預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗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時間/d復(fù)式區(qū)塊平均沉降量普通區(qū)塊平均沉降量排水板和復(fù)式管井場地沉降曲線對比排水板和復(fù)式管井場地沉降曲線對比四、四、真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介真空預(yù)壓處理新技術(shù)應(yīng)用簡介（四）現(xiàn)場試驗載荷板試驗成果對比載荷板試驗成果對比051015202530354045012.52537.55062.57587.5100112.5125沉降量沉降量/mm/mm荷載荷載/kPa/kPa排水板場地

19、-1排水板場地-2復(fù)式真空管井場地-1復(fù)式真空管井場地-2五、若干技術(shù)探討五、若干技術(shù)探討分次加固？分次加固？視加固后強(qiáng)度要求視加固后強(qiáng)度要求如如40-50KPa承載力，一次加固承載力，一次加固場區(qū)道路路基處理，承載力要求高或吹填土高度受場區(qū)道路路基處理，承載力要求高或吹填土高度受圍堰高度等限制條件下，則考慮多次加固圍堰高度等限制條件下，則考慮多次加固分級加載？分級加載？控制原則：維護(hù)土中細(xì)顆粒的穩(wěn)定性控制原則：維護(hù)土中細(xì)顆粒的穩(wěn)定性-土骨架形成到穩(wěn)定土骨架形成到穩(wěn)定確定方法：室內(nèi)、現(xiàn)場試驗檢測確定方法：室內(nèi)、現(xiàn)場試驗檢測施工操作：間歇施工操作：間歇-分級分級-恒壓（液限附近為界）恒壓（液限附近為界）吹填土的特征吹填土的特征流動流動流塑流塑