CN114000495A

CN114000495A - 水下真空预压工艺

Info

Publication number: CN114000495A
Application number: CN202111384804.2A
Authority: CN
Inventors: 陈富
Original assignee: CCCC First Harbor Engineering Co Ltd
Current assignee: CCCC First Harbor Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2041-11-22
Also published as: CN114000495B

Abstract

本发明涉及真空预压法软黏土地基处理领域，尤其涉及一种水下真空预压工艺，包括：(1)地基整平；(2)铺设砂垫层；(3)插设塑料排水板；(4)铺设密封膜；(5)真空预压；该水下真空预压工艺真正实现完全水下环境下的密封膜的铺设及密封，突破了传统真空预压工艺只能在陆上或者潮间带施工的限制，扩大了水下真空预压工艺的适用范围。

Description

水下真空预压工艺

技术领域

本发明涉及真空预压法软黏土地基处理领域，尤其涉及一种水下真空预压工艺。

背景技术

真空预压法在软黏土的地基处理中具有广泛的应用。它通过铺设水平排水砂垫层和设置在软黏土地基中的竖向塑料排水板，再在砂垫层上铺设不透气的薄膜封闭装置，借助于埋设在砂垫层内的排水滤管，通过抽真空装置，使土体中形成负压，将土体中的孔隙水抽出，从而降低土体的孔隙水压力，增加有效应力，使土体产生排水固结，减少地基的工后沉降，提高地基承载能力。

目前国内水下真空预压的工程案例基本都位于潮间带，但其铺设密封膜及密封等相关工序是利用低潮位时场地露出水面的时间进行，因此潮间带真空预压本质上属于陆上施工。对于处于完全水下的施工项目则无法推行。

且现有的水下真空预压施工工艺中，对于水下密封膜如何铺设以及密封问题均未涉及，而密封膜的铺设以及水下密封问题是水下真空预压工艺能否顺利实施的关键步骤，导致目前水下真空预压工艺的落地使用受到极大的限制。

中国专利CN2003100132646公开了一种水下真空预压加固软基技术方法，其中公开了关于水下铺膜的具体过程：塑料膜卷捆扎在水下铺膜车上，需要三四个潜水员拉动塑料膜的边缘并贴在地面上，船拉动水下铺膜车铺设缓缓向前，靠滚动轮使塑料膜紧贴在地面上，直至一宽条塑料膜铺设完毕，可采用多次铺膜的方法铺完全区，两张膜之间的搭接宽度不得小于5m。该方法在较深水域施工受海浪影响较大，且施工速度慢、密封膜容易撕裂，密封膜搭接处及四周边缘的密封效果差，不利于大规模施工。实际施工中，考虑到成本、安全、密封效果以及工期，因此上述真空预压加固软基技术方法并未落地使用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种能够实现全流程完全水下施工的水下真空预压工艺。

本发明提供一种水下真空预压工艺，包括如下步骤：

(1)地基整平，对软土地基表面进行整平，并铺设土工布；

(2)铺设砂垫层，在所述土工布上铺设砂垫层；

(3)插设塑料排水板，使用打设船向软土地基内打设塑料排水板，软土地基内的水在外部真空预压吸力的作用下沿所述塑料排水板向上排出；

(4)铺设密封膜，将密封膜固定在筒裙上，所述密封膜上设置有抽真空出膜孔和排水口，所述抽真空出膜口与抽真空装置连接，通过收放系统将所述筒裙下沉到水下，所述水泵抽取所述筒裙内的水使得所述筒裙不断下沉，所述密封膜随之下沉，直至所述筒裙完全进入软土地基内，密封膜铺设完成；

(5)真空预压，开启所述抽真空装置，对软土地基进行真空预压，并对所述密封膜的沉降量和砂垫层的真空度进行监测。

本技术方案的水下真空预压工艺中，真正实现完全水下环境下的密封膜的铺设及密封，突破了传统真空预压工艺只能在陆上或者潮间带施工的限制，扩大了水下真空预压工艺的适用范围。

在本申请的一些实施例中，步骤(4)中，所述筒裙下降至地基表面时，由于筒裙自身重量的原因，所述筒裙的下端一部分会沉入软土地基表面，此时水泵持续工作，筒裙内的水通过所述密封膜的排水口不断地被抽出，筒裙腔体内外的存在压差，筒裙不断下沉并插入软土地基内部，密封膜完成铺设，同时实现地基的密封。

在本申请的一些实施例中，步骤(4)中的所述密封膜的下方固定有排水滤管，所述密封膜铺设完成后，所述排水滤管与砂垫层接触，软土地基中的水分经所述砂垫层和排水滤管排出；

所述排水滤管包括均匀布置在密封膜下方、且相互连通的径向滤管和环向滤管，抽真空设备通过所述抽真空出膜口经排水滤管将真空度传递到密封膜下砂垫层的各个部位。

在本申请的一些实施例中，所述筒裙为上下均为开口的、中空的圆柱形结构，所述密封膜位于所述筒裙的上部，其边缘与所述筒裙内壁密封固定。

在本申请的一些实施例中，所述筒裙的直径为后续构筑物地基向外扩大5m，筒裙的高度为3～5米，所述密封膜的直径与所述筒裙的直径相适配，保证密封膜铺设到位并保证密封性。

在本申请的一些实施例中，步骤(1)中，采用挖泥船对软土地基表面进行整平，整平后地表起伏高差小于0.5m；

采用铺排船将土工布铺设到海底软土表面。

在本申请的一些实施例中，步骤(2)中所述的砂垫层使用的是中粗砂，通过整平船在土工布上铺设砂垫层，所述砂垫层的厚度为1-1.5m。

在本申请的一些实施例中，步骤(3)中，所述塑料排水板按照梅花形或者正方形排布，两个相邻塑料排水板之间的间距为0.7～1.5m；

塑料排水板的插设深度根据构筑物的基础埋深深度确定。

在本申请的一些实施例中，所述抽真空装置为射流泵，步骤(5)所述真空预压的处理时间为3-4个月。

基于上述技术方案，本发明实施例中的水下真空预压工艺，其各个施工步骤均可在水下完成，尤其，步骤(4)真正实现完全水下环境下的密封膜的铺设及密封。

密封膜铺设完成时，其边缘无需额外加固密封装置，减少了施工工作量，不易破损变形，同时无需人工水下作业，安全性高；

本申请的水下真空预压工艺，降低了施工难度、缩短工程周期，突破了传统真空预压工艺只能在陆上和潮间带施工的限制，扩大了水下真空预压工艺的适用范围。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明水下真空预压工艺的一个实施例的剖视图；

图2为本发明水下真空预压工艺的一个实施例的仰视结构示意图；

图3为本发明水下真空预压工艺的一个实施例的俯视结构示意图；

图4本发明水下真空预压工艺的一个实施例的应用示意图；

图5为本发明水下真空预压工艺的铺设土工布的施工示意图。

图中，

10、筒裙；11、腔体；20、密封膜；21、抽真空出膜口；22、排水孔；23、第二加劲肋；30、排水滤管；31、径向滤管；32、环向滤管；40、砂垫层；50、塑料排水板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一个实施例的水下真空预压工艺，水下真空预压工艺，包括如下步骤：

(1)地基整平，对软土地基表面进行整平，并铺设土工布；

(2)铺设砂垫层，在步骤(1)铺设完成的土工布上铺设砂垫层；

(3)插设塑料排水板，使用打设船向软土地基内打设塑料排水板，塑料排水板的板头露出砂垫层，软土地基内的水在外部真空预压吸力的作用下沿塑料排水板向上排出；

(4)铺设密封膜，将密封膜固定在筒裙上，所述密封膜上设置有抽真空出膜孔和排水口，所述抽真空出膜口与抽真空装置连接，通过运输船只将筒裙运输至施工水域，使用收放系统将筒裙平稳下沉到水下，水泵不断抽取筒裙内的水使得筒裙不断下沉，密封膜随着筒裙同步下沉，直至筒裙完全进入软土地基内，密封膜铺设完成；

(5)真空预压，开启抽真空装置，对软土地基进行真空预压，并对密封膜的沉降量和砂垫层的真空度进行监测。

如图1-3所示，步骤(4)中，筒裙10为中空的圆柱形结构，且上、下均为开口结构；密封膜20，位于筒裙10的上部，密封膜20的边缘与筒裙10的内壁密封固定，密封膜20上设置有抽真空出膜口21和排水孔22，抽真空出膜口21与抽真空装置连接，排水孔22与水泵连接，筒裙10在下沉时带动密封膜20同时下沉，直至筒裙10完全进入软土地基内时，密封膜20铺设在软土地基上。

密封膜20的下方固定有排水滤管30，密封膜20铺设完成后，排水滤管30与砂垫层接触，软土地基中的水分经排水滤管30排出；排水滤管30包括均匀布置在密封膜20下方、且相互连通的径向滤管31和环向滤管32，如图2所示。径向滤管31包括径向水管以及包覆在径向水管外侧的滤布，环向滤管32包括环向水管和包裹在环向水管外侧滤布，径向水管和环向水管上分布有若干进水孔，滤布过滤掉泥沙等杂质，抽真空设备通过密封膜20上的抽真空出膜口21经排水滤管将真空度传递到砂垫层的各个部位。

为防止在下沉过程中，筒裙发生变形，筒裙10的内部设置有竖向的第一加劲肋(图中未示出)。密封膜20的上部设置有第二加劲肋23，第二加劲肋23为桁架式或腹板式加劲肋，如图1、3所示，防止密封膜20在下沉过程中剧烈变形，发生破损，导致后期密封较差，为后期施工带来不便。

其中，密封膜20可为玻璃钢板材或钢板等刚性材质，此时筒裙10使用玻璃钢或钢板等刚性材质，刚性密封膜20焊接或胶粘在筒裙10的内壁上并密封。排水滤管30通过支架固定到密封膜20上，由于密封膜20为刚性材质，因此支架采用刚性支架，便于连接固定。

密封膜20也可为塑料膜或者橡胶膜等软性材质，此时筒裙10仍使用玻璃钢或钢板等刚性材质，软性密封膜20通过粘结剂粘接密封在筒裙10的内壁上。排水滤管30通过支架固定到密封膜20上，由于密封膜20为柔性材质，因此支架采用柔性吊架，便于软性的密封膜20与刚性材质的筒裙之间连接固定。

步骤(4)的密封膜铺设时，使用的筒裙10的直径为后续构筑物地基向外扩大5m，密封膜20的直径与筒裙10的直径相适配，保证密封膜20铺设到位并保证密封性。

作为本申请的另外一个实施例，抽真空出膜口21和排水孔22也可以设置在筒裙10上部侧壁上，排水孔22排出筒裙10腔体11内的水，抽真空出膜口21排出软土地基中的水分。

步骤(4)中，筒裙10从水面开始下沉直至地基表面的时间内，要开启水泵将筒裙10的腔体11内的水连续不断的抽出，当筒裙10到达地基表面时，由于自身重量的原因，筒裙10的下端一部分会沉入地基表面，由于水泵持续工作，腔体11内的水不断地被抽出，由于腔体11内外的压差，筒裙10不断下沉并插入软土地基内部，密封膜完成铺设，同时实现地基的密封。

步骤(1)中，采用挖泥船对软土地基表面进行整平，整平后地表起伏高差小于0.5m。如图5所示，采用铺排船将土工布铺设到海底软土表面，在本实施例中，土工布采用200g/m²的无纺土工布。

步骤(2)中所述的砂垫层使用的是中粗砂，通过整平船在土工布上铺设砂垫层，砂垫层的厚度为1-1.5m。

步骤(3)中，塑料排水板按照梅花形或者正方形排布，两个相邻塑料排水板之间的间距为0.7～1.5m；塑料排水板的插设深度根据构筑物的基础埋深增加一定深度确定，对于海上风电的吸力桶，塑料排水管深度为吸力桶下5m，外露砂垫层以外的板头长度为1m。其中，为了保证软性材质密封膜20的密封性，需要在软性材质密封膜20下方增设一层土工布。

抽真空装置为射流泵，步骤(5)中真空预压的处理时间根据软土的渗透系数确定，大约为3-4个月；要对于密封膜的沉降量和砂垫层真空度进行监测，发现异常及时处理。沉降量测量采用液体压差沉降仪，砂垫层真空度测量采用孔隙水压力计。

本发明实施例中的水下真空预压工艺，其各个施工步骤均可在水下完成，尤其，步骤(4)真正实现完全水下环境下的密封膜的铺设及密封。

密封膜铺设完成时，其边缘无需额外密封加固装置，减少了施工工作量，不易破损变形，同时无需人工水下作业，安全性高；

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种水下真空预压工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)地基整平，对软土地基表面进行整平，并铺设土工布；

(2)铺设砂垫层，在所述土工布上铺设砂垫层；

2.根据权利要求1所述的水下真空预压工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述筒裙下降至地基表面时，所述筒裙的下端一部分会沉入软土地基表面，此时水泵持续工作，筒裙内的水通过所述密封膜的排水口不断地被抽出，筒裙腔体内外的存在压差，筒裙不断下沉并插入软土地基内部，密封膜完成铺设，同时实现地基的密封。

3.根据权利要求2所述的水下真空预压工艺，其特征在于，步骤(4)中的所述密封膜的下方固定有排水滤管，所述密封膜铺设完成后，所述排水滤管与砂垫层接触，软土地基中的水分经所述砂垫层和排水滤管排出；

4.根据权利要求1或3所述的水下真空预压工艺，其特征在于，所述筒裙为上下均为开口的、中空的圆柱形结构，所述密封膜位于所述筒裙的上部，其边缘与所述筒裙内壁密封固定。

5.根据权利要求4所述的水下真空预压工艺，其特征在于，所述筒裙的直径为后续构筑物地基向外扩大5m，筒裙的高度为3～5米，所述密封膜的直径与所述筒裙的直径相适配。

6.根据权利要求1所述的水下真空预压工艺，其特征在于，步骤(1)中，采用挖泥船对软土地基表面进行整平，整平后地表起伏高差小于0.5m；

采用铺排船将所述土工布铺设到海底软土表面。

7.根据权利要求1所述的水下真空预压工艺，其特征在于，步骤(2)中所述的砂垫层使用的是中粗砂，通过整平船在土工布上铺设砂垫层，所述砂垫层的厚度为1-1.5m。

8.根据权利要求8所述的水下真空预压工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述塑料排水板按照正方形或者梅花形排布，两个相邻塑料排水板之间的间距为0.7～1.5m；

塑料排水板的插设深度根据构筑物的基础埋深深度确定。

9.根据权利要求1所述的水下真空预压工艺，其特征在于，所述抽真空装置为射流泵，步骤(5)所述真空预压的处理时间为3-4个月。