真空预压

土木工程名词

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜端部进行埋压处理，通过砂垫层内埋设的吸水管道，使用真空泵或其他真空手段抽真空，使其形成膜下负压，增加地基的有效应力。

基本介绍

真空预压法就是在需要加固的软基中插入竖向排水通道（如砂井、袋装砂井或塑料排水板等），然后在地面铺设一层砂垫层，再在其上覆盖一层不透气的薄膜。在膜下抽真空形成负压（相对大气压而言)），负压沿竖向排水通道向下传递土体与竖向排水通道的不等压状态又使负压向土体中传递，在负压作用下，孔隙水逐渐渗流到竖向排水通道中而达到土体排水固结、强度增长的效果。真空预压法作为新一代软基加固方法，以其工期短、施工安全、无污染环境、费用低等优点而广泛应用于港口、码头、机场、工业与民用建筑等工程建设，但理论研究的落后限制了其工程上的进一步推广应用。用真空预压加固软土地基，在固结过程中不仅土体产生垂直沉降，侧向也会产生向着负压源的水平位移。当在真空预压的影响范围内有其他建筑设施时，使用该法可能会危及其上部结构物的安全。真空预压法施工流程如下：测量放线→铺设主支滤排水管→铺设上层砂垫层→砂面整平→铺设聚氯乙烯薄膜→施工密封沟→设置测量标志→安装真空泵→抽真空预压固结土层。

机理分析

土体中的总应力是变化的，增加值为施加的大气荷载，与堆载预压类似，在土体中产生正的超静孔隙水压应力，随着孔隙中水的排出，土体收缩，超静孔隙水压应力消散，软土有效应力增加，增加值为消散的孔压差。真空预压现场测出的孔隙水压应力为某时刻消散后的孔隙水压应力，直观上表现为负的超静孔隙水压应力，而实际上为大气荷载引起的正的超静孔隙水压应力在某时刻消散后的孔隙水压应力值，计算中采用的值与堆载预压法一致均为消散的孔压差。真空预压法中存在曼德尔效应。真空预压加固土体为等向固结，地基内有效应力增加各向相等，土体变形为均匀体积压缩变形，地基在竖向压缩沉降的同时，侧向向加固区等体积收缩变形，加固区外土体中产生主动土压力，加固区外土体呈拉裂破坏。真空预压法加固软基深度为整个加固区软土层厚度。

原理

是在软土地基上先铺30~50cm厚左右的砂垫层，在砂垫层中布置主滤管，然后在砂垫层上敷上一层薄膜，将主管从薄膜中穿透与真空泵连接，开启真空泵进行抽气、抽水从而达到加固目的。当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。主要反映在以下几个方面：1)薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。2)地下水位降低，相应增加附加应力。3)封闭气泡排出，土的渗透性加大。真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。真空预压施工前，应充分作好施工准备工作，制定施工技术措施。检验沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技术标准及设计要求。

加固区内土体的固结

加固区内土体的固结收缩会造成一定的加固区外一定范围内土体的位移，这种附加位移会对周边构筑物产生不良影响，但由于该种影响仅仅通过土体的粘聚力传递，故一般不可能造成现场水泥路面、墙体等的开裂，现场的裂缝也不可能产生在距离加固区 10～20m 处的位置，而应发生在加固区边缘。

加固区外土体的固结

抽真空开始后，引起加固区外的地下水位不同程度的下降，其下降值随距加固区距离的增加而衰减，这也是造成加固区外地基的非均匀沉降的原因之一，同时还可使加固区外的土体发生固结。

有关术语解释

静水压应力

静水压应力即通常所说的静水压力，严格的讲，静水压力应称之为静水压强或静水压应力，静水压力为土工学中的传统称呼。在水静力学中，静水压强表述为静止液体作用在每单位受压面积上的压力。它有二个特性： ( 1) 静水压强的方向垂直并且指向受压面；( 2) 静止液体内任一点沿各方向上的静水压强大小都相等。土是一种三相材料，土中充满水和气，对于饱和土，是由固体颗粒构成的骨架及由水充满的孔隙所组成。通过土中孔隙水传递的压应力，称为孔隙水压应力，饱和土中的孔隙水应力有静止孔隙水压应力（简称静水压应力）和超静孔隙水压应力之分。

超静孔隙水压应力

由外荷载引起的孔隙水压应力, 称为超静孔隙水压应力。超静孔隙水压应力将会随着时间而消散，所以超静孔隙水压应力是时间的函数。超静孔隙水压应力称为附加孔隙水压应力更为合适，在加载瞬时为最大，当固结度达到100%时为零。超静孔隙水压应力是由土体的体积变化趋势引起的，也就是说，超静孔隙水压应力是土的体积变形性质在不排水条件下的表现。这意味着土体的体积变形性质（压缩性和剪胀性）在不同的排水条件下有不同的表现。它在排水情况下表现为体积变化，而在不排水条件下则表现为超静孔隙水压应力变化。

孔压差

孔压差是针对超静孔隙水压力消散而言，与静水压力无关。在加载瞬时，超静孔隙水压应力尚未消散，孔压差为零,随超静孔隙水压应力的消散，孔压差就等于某时刻消散的超静孔隙水压应力减去加载瞬时的超静孔隙水压应力（或施加的外荷载值）。消散的这部分超静孔隙水压应力，即孔压差，为增加的有效应力值。

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