随着我国改革开放和社会主义建设事业的发展,大力开展沿海、沿江城市,开发海洋,兴建水力、桥梁、码头,在水中及淤泥地基上建造工程的规模和数量都越来越大,遇到的工程难点也越来越多。如何妥善解决水环境及淤泥影响,处理好各种复杂情况下的地基,已成为迫在眉睫的问题。目前水下地基处理方法主要有挤淤法、水下灌注法及水下真空预压法等。
真空预压法作为一种技术可靠、经济合理、工期较短的处理方法在众多地基处理技术中已突显出其明显的优点,受到广大工程技术人员的青睐。目前,真空预压法加固软土地基技术已广泛应用于港口、公路、水利工程等领域,取得了巨大的经济效益和社会效益。但将该项技术拓展于水下软基的技术研究及应用却一直未能实现。随着抽真空所用材料、工艺、设备的改进,陆上真空预压施工技术口臻完善,为水下真空预压的研究提供了条件。
随着沿海滩涂的开发和港口建设向深水发展,水下真空预压技术有着广阔的应用前景和适用性,一旦成功实施,至少可以解决以下几个问题:
(1)提高水下开挖工程的稳定性,缩短工期,降低造价;
(2)避免高桩码头的岸坡处理工程桩、梁、版开裂问题;
(3)在防波堤施工过程中缩小防波堤断面尺寸,有效地控制防波堤堤顶标高;
(4)代替传统的换填法施工工程。
2加固机理
水下真空预压法实质仍属于排水固结法,排水固结法是设置排水系统,改善排水边界条件,缩短排水路径,加速排水,在抽真空设备作用下,将土体中的空气和孔隙水排出,孔隙水压力降低并转化为有效应力的增加,土体固结消除大部分沉降以提高密实度和强度,而且停止抽气后,土体虽会产生回弹,但大部分压缩变形为不可逆的塑性变形,土体相对于加固前处于超压密状态,从而可有效地提高地基承载力和减少沉降量。
水下真空预压法加固前后土体内的总应力没有发生变化,它是靠降低原孔隙水压力中由上覆水压力和大气压力组成的初始孔隙水压力使土体排水固结的。从这一点看,水下真空预压的加固机理同陆上真空预压的加固机理相似,只是真空预压法是在总应力不变的情况下,只降低原孔隙水压力中的大气压力。