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

陈秀良浙江省水利河口研究院[e-mail]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2015年10月目录12345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TRIZ创新方法解题应用真空预压处理新技术应用简介若干技术探讨1952年，瑞典皇家地址学院杰尔曼(W.Kjellman)教授在美国麻省理工学院召开的加固土会议上提出。1958年，美国费城机场跑道扩建工程首先应用获得成功。国外一.真空预压排水固结处理技术进展1962年到1979年，南京水科院等单位机理研究起步。20世纪80年代以后，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。1980年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，真空预压加固软基法、真空联合堆载加固软基法获得大规模应用。国内一.真空预压排水固结处理技术进展二、传统真空预压法存在的问题淤泥吹填土特征一般吹填淤泥土含固率为15%--25%淤泥吹填土初始含水率达300%-800%，静置沉淀滤水后含水率仍高达90%～130%，强度几乎为零，成为“浮泥”。极高含水量流动状无结构性二、传统真空预压法存在的问题密实泥膜？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，减弱加固效果。土体内部细土颗粒塑料排水板周边形成泥膜土体表面土体向排水板周边聚二、传统真空预压法存在的问题排水板弯折？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“S”型或“Z”弯折变形，甚至局部产生折断，这类现象会使排水板的工作性能大为降低。室内试验现场施工二、传统真空预压法存在的问题表硬下软？施工稳定性差？同样的设计方案，有的成功、有的失败平均强度低、沟渠开挖塌滑温州某吹填淤泥造陆工程台州某吹填淤泥造陆工程三、TRIZ创新方法解题应用TRIZ创新方法简介解决发明问题的理论三、TRIZ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、TRIZ创新方法解题应用技术矛盾解决方法---40个发明原理三、TRIZ创新方法解题应用解决物理矛盾的方法－分离原理三、TRIZ创新方法解题应用解题流程三、TRIZ创新方法解题应用TRIZ创新方法经典案例三、TRIZ创新方法解题应用TRIZ创新方法经典案例三、TRIZ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、TRIZ创新方法解题应用密实泥膜排水板弯折长条形排水板？---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、TRIZ创新方法解题应用表硬下软施工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复式真空管井8567三、TRIZ创新方法解题应用工期？一种用于加固吹填软土的复式真空管井四、真空预压处理新技术应用简介（一）技术简介现有真空预压法排水板土工布砂垫层密封膜排水板土工布PVC排水管密封膜排水板土工布波纹滤管密封膜2012年1980年水平排水层改进历程1990年后排水板土工布真空管排水板真空管连接接头密封膜四、真空预压处理新技术应用简介（一）技术简介硬质复式真空管井群预压加固吹填淤泥示意简图围堰上覆水位面吹填软土顶抽真空连接管硬质复式真空管井控制阀门真空表真空泵原地面（1）硬质复式真空管井加固法适用于吹填造陆2m～3m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、真空预压处理新技术应用简介（一）技术简介软质复式真空管井加固法吹填淤泥示意简图土工布密封膜围堰密封沟真空表真空泵控制阀门抽真空连接管先吹填淤泥，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。适用于吹填造陆2m～6m厚的工程（2）软质复式真空管井加固法四、真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案软质复式真空管井加固法吹填淤泥示意简图土工布密封膜围堰密封沟真空表真空泵控制阀门抽真空连接管工作依据：—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、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/%364045505560657075fk/kPa1009080706055504540吹填土—重塑土，能否也建立土含水率—强度的近似关系？浙江省建筑软弱地基基础设计规范（DBJ10-90）四、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②含水率设计，应通过试验、类似工程等综合分析确定①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，KPacec，正常固结重塑土的孔隙比压缩指数，压力1kPa时的孔隙比正常固结重塑土的固结压力，KPacc1kpaesin1sincucutg③吹填土缺e-p曲线下沉量咋算？四、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iniiiiheeemS11211Sr×e=w×Gs下沉量计算值S=(w1-w2)×Gs×h1/(1+w1×Gs)(1a)S=(w1-w2×Sr1/Sr2)/(Sr1+w1×Gs)×Gs×h1(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、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α计算公式α=h1/h2=(1+w1×Gs)/(1+w2×Gs)参照有关资料，当吹填土加固前后Sr1=Sr2=100%初始含水率w1=90—130%，w2=50—650%土粒比重Gs=2.69—2.71吹填土的超填比为1.245—1.921当吹填土加固前后Sr1=100%，Sr2=95%吹填土的超填比为1.204--1.864，相比减少了4.0—5.6%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有一定的影响。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、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、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、真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案材料准备材料加工铺设工作面插板（或管）铺设水平排水网埋设监测设备铺膜和踩密封沟抽水试验日常监测停泵后检测前期工作现场操作后期工作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、真空预压处理新技术应用简介（二）设计方案前期准备现场操作后期工作约6-8个月材料设备人工动力费监测、检测计划工期费用估算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、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、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、波纹管、土工布、密封膜、五金工具、竹排、竹片筏、直通、三通、四通、监测设备等。材料加工水气分离器复式接头加工四、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、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密封膜开挖密封沟踩密封膜四、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、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膜下土体表面十字板强度试验载荷板试验四、真空预压处理新技术应用简介（四）现场试验0100200300400500600700800020406080100120140160180200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四、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051015202530354045012.52537.55062.57587.5100112.5125沉降量/mm荷载/kPa排水板场地-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、若干技术探讨分次加固？视加固后强度要求如40-50KPa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围堰高度等限制条件下，则考虑多次加固分级加载？控制原则：维护土中细颗粒的稳定性-土骨架形成到稳定确定方法：室内、现场试验检测施工操作：间歇--分级--恒压（液限附近为界）吹填土的特征流动—流塑—软塑无结构-疏结构-密结构无强度-低强度-高强度五、若干技术探讨真空泵效率？复式管打设及管网铺设连接构件及监测孔等密封、密封沟管网接头密封过程检测孔密封等质量控制？真空度、沉降量、出水量等安全监测过程控制含水量、十字板强度等过程质量检测最终载荷板承载力试验等管网布局管径匹配泵型选择分级适宜密封全面排水通畅细节决定成败！五、若干技术探讨工期？成本与工期？设计优化—方法有效布局合理选材合用施工简化---流程合理监控适用工艺简单设施固化---定型化、产品化、自动化结语工期？一项“新”的技术需要交流、需要在实践中不断完善和提升在这方面，我院有一个团队很希望、也很愿意与各位同仁在吹填土加固处理工程中加强合作、互利共赢技术进步服务社会增创效益需要我们大家的持续努力！！！朝着目标