浅谈污水处理厂地基施工技术

　　摘要：伴随着污水处理市场的快速发展，我国污水处理产量也结束了长期徘徊的局面，实现了高速增长。城市污水处理厂是城市基础设施的重要组成部分，更是防治水污染的主要措施。本文结合某污水处理厂建(构)筑物的特殊性，探讨了在复杂地基采用真空-堆载联合预压的地基施工方法。
　　关键词：污水处理厂；地基施工；真空-堆载联合预压
　　
　　水是城市生存和发展的命脉。防治水污染，保护水资源，是当今世界性的问题，更是我国城乡普遍面临的当务之急。全国各地污水处理厂建设不断增多。一般来说污水处理厂多建设在城市的低洼地带，地基土层往往多为冲积性的软土，其特性是天然含水量高、高压缩性、沉降变形大，地下水位高，而处理这类地基的费用较高。采用真空-堆载联合预压方法处理地基，具有施工工期短、稳定性强、加固效果好、技术经济效益明显等优点，是地基处理的理想方法之一。
　　一、某污水处理厂地基情况
　　某污水处理厂场地所在地地基情况复杂，岩土工程勘察表明，场地内岩土力学性能变化大，各建(构)筑物地基差异较大。在污水厂区地基处理中，由于工艺要求，污水处理厂的构筑物均坐落在淤泥层上，地基承载力标准值仅为50Kpa不能满足结构设计要求，为保障工程质量的前提下降低工程造价，施工前对地基处理的各种方案进行了严密的科学论证，分别对多种地基处理方案进行对比选择，最后选择真空-堆载联合预压法处理地基。
　　二、真空-堆载联合预压法的原理
　　真空预压法是将不透气的薄膜封闭于要加固的软基表面的砂垫层上，借助真空装置(射流
　　泵和埋设在砂垫层中的管道)将膜下土体中的空气抽出，使土体内部与排水体、垫层之间形成压力差，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断由排水体排出，同时，由于土体中水气抽出，形成负压，相当于在地表施加了大小与负压相等的荷载，从而使土体孔隙比变小，强度提高。真空预压法属于排水固结法中的一种，它包括顶压系统和排水系统比平排水和竖向排水)，只不过它的加压系统是利用大气压力。与常规的堆载预压法相比，真空预压法具有加荷速度快、无需堆载材料、加荷中不会出现地基失稳、工期短、费用少等优点；它能施加的最大压力一般大于80kPa。根据软基处理特点，真空预压法常常与堆载预压法联合使用，这就是真空-堆载联合预压方法。
　　真空-堆载联合预压方法在设计中的具体做法为先按真空预压的工艺要求，铺膜、埋管、挖沟，然后进行抽气。当膜下真空度稳定后，再按堆载预压的工艺要求，在薄膜上堆载。为了防止薄膜损坏．需在薄膜上采取有效的防护措施。
　　真空-堆载联合预压法的特点是在同一时间内，软基土体处于在薄膜下的真空与薄膜上的堆载联合作用下，将其中的水分排出，促使土体同结，强度提高。设土体预压前承受一个大气压Pa，真空预压时，通过抽气，膜下形成真空，该真空度换算成等效压力为Po，使砂垫层和袋装砂井中的压力减小至Pv(Pv＝Pa—Po)，在压差Pa-Pv作用下，土体今的水流向袋装砂井。堆载预压时，通过堆载，土体中的压力增高至Pp，在压差Pp-Pa作用下，土体中的水流向袋装砂井。故在真空-堆载联合作用时，二者的压差为Pp-Pv。出了压差大，加速了土体中水的排出，增大了土体的压密度，使土体的强度增长幅度大，沉降消除多。
　　采用真空-堆载联合预压法加固软基，地基土体在真空荷载和堆载联合作用下发生固结，强度能得到较大提高；同时，由于真空产生负压，使土体产生向内的收缩变形，可以抵消部分因堆载引起的向外挤出变形，地基不会因填土速率快而出现稳定性问题。因此，真空-堆载联合预压法比堆载预压法安全可靠，效果更好。
　　在真空-堆载联合预压法设计中，需要注意以下几点：（1）联合预压法加荷载系统由抽真空产生的等效荷载和堆载的荷载组成，二者同为工程上要求的预压荷载。（2）联合预压法排水系统的设计、固结度的计算和稳定性的计算等与堆载预压法类似。（3）联合预压法地基强度增长量的确定和地基沉降的计算与堆载预压法相同，只是预压荷载为抽真空产生的等效荷载和堆载的荷裁之和。
　　三、真空-堆载联合预压法的施工工艺
　　真空-堆载联合预压方法施工包括排水系统、抽真空系统、密封系统、堆载预压四个部分，施工顺序为：铺砂垫层→打设竖向排水体→铺膜→抽气→堆载→结束。
　　1、加固分区
　　尽管根据现有的材料和工艺设备，一次最大加固范围可以达到很大面积，但由于现场施工组织和密封材料制作上有一定难度，一般加固面积不宜选择太大。当施工能力或场地条件限制时，应考虑分区进行，各区间可以搭接，也可以有一定距离。
　　2、抽真空设备及抽真空管路的布置
　　抽真空设备的好坏直接决定真空预压的成败和效果，通常采用射流真空泵，因为它具有真空度高、设备轻便、易于操作等优点。空抽时要求达到95kPa以上的真空吸力，达到98kPa更好。真空泵的数量应以保持密闭膜内设计的真空度为原则，由加固面积确定。常用7.5kW的射流泵，每台可加固800～1000m2的软基。面积大时，每个加固区可用几台射流泵，面积小时，一台射流泵可控制几个加固区。大范围施用时，每个加固场地至少应设两台备用射流泵。
　　真空管路由主管和滤管组成。真空管路的连接点应严格进行密封，为避免膜下的真空度在停泵后降低过快，在真空管路中应设置止回阀和闸阀。水平向分布的滤管可采用条状、梳齿状、羽字状或目字状等形式，但最好能形成回路。滤管可采用钢管或PVC塑料管，但彼此之间的连接应用柔性接头。整个真空管路的所有过水断面都应满足排水量和能承受100kPa径向力而不变形破坏的要求。
　　3、密封系统
　　密封系统由密封膜、密封沟和辅助密封措施织成。密封膜在真空预压中起着关键作用，应采用抗老化性能好、韧性高、抗穿刺能力强的不透气材料、一般选用聚氯乙烯薄膜。密封膜热合粘结时宜用平搭接，搭接宽度应大于15mm。热合时根据塑料膜的材质、厚度确定热合温度、刀的压力和热合时间，使热合缝牢而不熔。
　　当加固区表层为透气性大的土层时，密封沟的深度应大于表层土的厚度而到达下部透气性小的软土层。当加固区有较厚的有充足水源补给的透水层时，或在加固区有管道或外侧有大量漏气的介质时，应采用封闭式截水墙形成防水帐幕来隔断透气透水层。
　　4、真空-堆载联合预压
　　真空-堆载联合预压时，失按真空顶压要求进行抽气，当真空度稳定后，在膜上铺放编织布等保护材料，再将所需的堆载加上，并继续抽气，直至满足工程要求为止。为保证所需的真空度，堆载前可在密封膜和密封沟上覆水20～30cm。堆载开始时间应根据理论计算确定，也可根据现场实测孔隙水压力资料反映的地基强度增长值来确定。
　　四、地基处理效果
　　某污水处理厂建筑物较多，每个地基，甚至同一地基不同区域的岩土力学性能相差较大。地基开挖后，要及时向勘察、设计单位反馈信息。勘察、设计单位根据反馈的信息及时深化设计。采用真空-堆载联合预压法处理地基的建（构）筑物运行良好，未出现由于地基沉降和不均匀沉降而引起的主体结构开裂现象。工程实践证明，采用真空-堆载联合预压方法比别的地基处理方法节省投资，并且施工时间也缩短很多。
　　参考文献
　　[1]方建新,陈永均.真空预压法处理软土地基[J]四川建筑科学研究,2003,(02).
　　[2]杨军,刘良贵.堆载预压法处理道路软基的效果分析[J]城市道桥与防洪,2004,(01).

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