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水气分离抽真空技术总结教学文稿

水、气分离抽真空技术总结

连云港金海二期地基加固工程

水、气分离抽真空技术应用总结

（第七项目部王大卫）

摘要：

介绍本工程中水、气分离抽真空技术应用的背景、过程以及成果，总结了水、气分离抽真空技术应用过程中各个阶段的施工方法，积累技术质量以及施工管理方面的经验。

关键词：

水、气分离设备布置加固效果

1应用背景

在2013年度，我公司与天津港湾工程研究院共同获得了“一种适合真空预压地基处理的抽气排水装置”等三项实用新型专利。

2014年度，根据我公司承揽工程情况，我公司选取天津临港经济区南部区域通用建材码头地基处理工程、天津临港经济区南部区域纬五路一期工程、天津临港经济区南部区域重装备制造园配套道路工程（纬三路工程）三个单位工程，选择多个预压区进行水、气分离抽真空技术的再应用并取得成功。

为响应施工过程中积极采用新工艺、新技术、新材料的原则，在连云港海滨新区（连云新城）基础设施一期金海二期地基加固工程施工过程中，于2015年1月12日在金海岸公司会议室组织召开了本工程真空预压施工方案（水气分离）专家评审会，会议中各位专家一致认可我部的新型抽真空设备及工艺，可以在本工程中进行应用。

2工程应用概况

2.1工程描述

金海二期吹填陆域于2011年初形成，是连云港海滨新区（连云新城）基础设施的重要组成部分，陆域形成总面积522万m2。

本工程为金海二期地基加固部分，加固总面积4820256m2，共分为六个部分：

一是道路加固部分，为深层真空联合堆载预压（恒载180天），包括纵一路、纵二路、金海大道Z2-Z9区；二是场地加固部分，为深层真空预压加固（恒载120天），包括场地A、B、C、D、F区；三是南围堰加固部分（S区），为深层真空预压加固（恒载180天）；四是边坡换填，全长6561m，为原有围堰与真空预压加固区之间未加固土体换填施工；五是东围堰（E1-E5区）、南围堰（S1区）、金海大道（Z1区）原加固地区回填施工；六是沙坡加固部分（G区），为堆载预压区。

2.2水、气分离抽真空技术设备应用区域

如下图所示，蓝色部分（含路基区域），面积约68.6万平，使用传统射流泵抽真空，白色部分，面积约413.4万平，使用水、气分离新工艺进行抽真空。

3施工方法简介

3.1设备介绍

水气分装置主要作用是接收及分离在负压作用下从地下排出的气液物质。

此阶段同时也是主要的排水过程。

水气分离装置分为膜下部分与膜上部分，膜下装置内设高压排水泵两台，用以排出装置内积水，膜上装置上部设置有出水口及一个排气口（连接水环泵）。

每套水、气分离抽真空装置包含膜下罐体部分、膜上罐体部分、一台水环泵、两台抽水泵以及六个出膜装置。

3.2施工流程

确定罐体的埋设点及盲点位置-水气分离罐下部罐体安装（放置抽水泵）-埋设滤管及出膜装置-铺设密封膜-上部罐体安装-罐体与出膜装置密封连接-设置水环泵-试抽气-正式抽气-卸载。

3.2.1确定罐体的埋设点及盲点位置

通过分析研究后确定，每个22000m2标准小分区布置四套水、气分离抽真空设备,共66各盲点（盲管遇主滤管连接处）均匀合理的分布在全区，保证全区的压力均衡分布，从而使得沉降更加均匀。

下图为标准区水、气分离设备及盲点布置情况。

各个异形区则根据其面积大小相应增加水、气分离抽真空设备以及盲点的数量，不易布置盲点处增设射流泵加以补充，下图为一异形区水、气分离抽真空设备、盲点以及增设射流泵的布置情况。

3.2.2下部罐体安装。

如图1所示，在确定的水、气分离抽真空设备的布置点埋设膜下罐体部分，并放置两台抽水泵。

塑料排水板打设完成（清泥完成）后即可进行水气分离罐下部罐体安装。

平均每个标准预压区放置四个水气分离罐。

如图下所示：

图1下部罐体安装

3.2.3埋设滤管及出膜装置。

下部罐体安装后，按照设计图纸要求进行滤管、盲管的布设，滤管埋设间距、深度均按照图纸要求施工，在均衡分布的各盲点处，盲管与主滤管通过二通连接，盲管另一端则连接在设备的出膜装置上，每套设备设有六个出膜装置。

下图所示为出膜装置。

3.2.3合区以及铺设密封膜

为更好的保证土体的加固效果，做到真空预压抽气无盲区，将相邻的2-4个区域合为一个真空计时抽气区域，新合区域的水、气分离抽真空设备数量及相应盲点数量为原来各区域数量的累加，下图为本次工程的合区情况。

区内所有的滤管、出膜装置、盲管等布设完成后，进行密封膜铺设，铺膜施工与传统工艺相同，这里不再赘述。

3.2.4上部罐体安装

密封膜铺设完成后，进行水气分离罐上部罐体安装。

上部罐体又人工搬运到到现场设定位置，膜上罐体与与膜下罐体密闭连接，并将抽水泵相关电缆线连接完成，安装密封盖。

如图2所示：

3.2.5罐体与出膜装置密封连接

出膜装置与水、气分离罐之间用塑料（或者PVC管）管密封连接，连接处设置止水阀门。

3.2.6设置水环泵（真空泵）

水环泵由人工搬运至罐体处并安设完成后，水环泵与罐体之间用塑料（或者PVC管）管密封连接，并将水环泵、抽水泵相关电缆线架设完成，保证电缆线距离密封膜之间的高度，膜上覆水之后避免电缆线浸泡，配备三级配电箱，保证用电安全。

3.2.7试抽气

所有的抽气管道及电线电缆连接完成后接通电源，然后开启抽气设备进行试抽气。

3.2.8正式抽气及卸载

达到设计真空压力值后报请监理工程师给予正式计时，达到卸载要求后进行卸载。

4电量控制

金海二期地基加固工程二期的场地B区的施工中，全部使用以及水气分离装置，在电量控制方面，不仅对各个大分区的变压器、总配电箱安装电表，而且对分配电箱也安装电表，进行了具体到每个小分区的水气分离装置用电量的实时监控与抽查，进而细化和量化了每个小区的管理。

具体分区电表数量与电表管理区域如下表：

分区

变压器数量

总电表数量

分电表数量

B1

1

2

2

B2

1

2

/

B3

1

2

/

B4

2

2

/　

B5

2

3

/　

B6

2

5

/

B7

4

6

6

B8

2

4

9

B9

2

3

4　

B10

4

8

/　

在真空抽气管理期间，根据每个水气分离装置中的水环泵和抽水泵的功率和数量，得知每个小区的日用电量，通过每日检查电表来加强现场施工管控。

5对比研究

因路基区域涉及膜上加载粉细砂和回填混合石料施工，本着控制变量的原则，本次对比区域选为场地加固区，我部选取使用传统工艺抽真空区域与其周边使用水、气分离的区域进行对比分析。

我部计划对各小区抽真空期间沉降量与孔隙水压力消散情况两方面作出对比，因各小区铺设密封膜时间不同，如下表所示，我部选取铺膜时间相近的区域进行对比。

序号

传统工艺抽真空区域

铺设密封膜时间

水、气分离抽真空区域

铺设密封膜时间

第1组

A13

2015/6/6

A1

2015/6/4

A14

2015/6/6

A2

2015/6/4

A15

2015/6/6

D2

2015/6/5

A20

2015/6/3

D10

2015/6/5

第2组

A16

2015/5/31

A3

2015/5/31

A18

2015/5/31

A4

2015/5/31

/

A5

2015/5/28

A6

2015/5/28

第3组

A11

2015/6/12

D1

2015/6/15

A12

2015/6/12

D5

2015/6/15

A17

2015/6/12

D9

2015/6/15

A19

2015/6/12

D13

2015/6/15

第4组

F3

2015/5/10

F1

2015/5/14

F4

2015/5/14

F2

2015/5/11

F11

2015/5/10

F10

2015/5/11

F18

2015/5/8

F25

2015/5/14

第5组

F12

2015/5/17

D4

2015/5/22

F19

2015/5/17

D8

2015/5/22

F20

2015/5/18

D12

2015/5/22

D16

2015/5/22

4.1沉降观测对比：

第1组：

传统工艺抽真空期间沉降表：

A13

A14

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

沉降

速率

mm/d

累计

沉降

mm

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月13日

18.3

73.2

73.2

6月13日

33.4

133.5

133.5

6月16日

19.2

57.7

130.9

6月16日

36.7

110.2

243.7

6月20日

23.9

95.5

226.4

6月20日

25.7

102.9

346.6

6月26日

23.6

141.7

368.1

7月5日

16.4

246.6

593.2

7月5日

12.6

113.5

481.6

7月20日

17.2

258.6

851.8

7月20日

15.0

224.4

706.0

8月6日

12.8

216.8

1068.6

8月6日

13.0

221.7

927.7

8月21日

11.8

176.4

1245.0

8月21日

11.4

170.9

1098.6

9月6日

7.6

121.9

1366.9

9月6日

8.2

131.2

1229.8

A15

A20

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月13日

37.0

148.0

148.0

6月13日

34.5

138.1

138.1

6月20日

35.4

247.9

395.9

6月16日

34.6

103.7

241.8

7月5日

22.3

334.1

730.0

6月20日

29.4

117.4

359.2

7月20日

17.2

258.1

988.1

7月5日

17.4

261.1

620.3

8月6日

12.7

216.2

1204.3

7月20日

16.7

250.6

870.9

8月21日

11.1

166.0

1370.3

8月6日

12.9

219.2

1090.1

9月6日

7.8

124.7

1495.0

8月21日

10.4

155.7

1245.8

9月6日

9.6

153.3

1399.1

水、气分离新设备抽真空期间沉降表：

A1

A2

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月6日

0.0

0.0

0.0

6月6日

0.0

0.0

0.0

6月9日

33.7

101.0

101.0

6月9日

50.3

151.0

151.0

6月12日

28.0

112.0

213.0

6月12日

34.5

138.0

289.0

6月20日

19.1

152.7

365.7

6月20日

18.6

148.9

437.9

7月5日

18.1

271.0

636.7

7月5日

17.4

260.7

698.6

7月20日

14.8

221.9

858.6

7月20日

14.0

210.1

908.7

8月6日

12.3

208.9

1067.5

8月6日

12.2

206.7

1115.4

8月21日

11.7

175.4

1242.9

8月21日

11.6

173.8

1289.2

9月6日

10.0

160.1

1403.0

9月6日

9.8

157.1

1446.3

D2

D10

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月27日

31.1

559.1

559.1

6月27日

31.5

566.1

566.1

7月14日

14.9

253.9

813.0

7月14日

13.1

223.0

789.1

7月24日

18.3

183.0

996.0

7月24日

16.6

165.7

954.8

8月9日

5.0

79.9

1075.9

8月9日

7.0

111.7

1066.5

8月21日

16.5

197.5

1273.4

8月21日

13.9

166.6

1233.1

9月6日

8.0

128.4

1401.8

9月6日

7.0

112.6

1345.7

由上表得知，截至9月6日，使用传统工艺抽真空的A13、A14、A15、A20区累计沉降量分别为1229.8mm，1366.9mm，1495.0mm，1399.1mm，该4个区平均累计沉降量为1372.7mm，使用水、气分离新工艺抽真空的A1、A2、D2、D10区累计沉降量分别为1403.0mm，1446.3mm，1401.8mm，1345.7mm该4个区平均累计沉降量为1399.2mm。

由此得知，水、气分离新工艺与传统工艺在预压期间累计沉降量无明显差距。

第2组：

传统工艺抽真空期间沉降表：

A16

A18

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月2日

0.0

0.0

0.0

6月2日

0.0

0.0

0.0

6月7日

25.5

127.7

127.7

6月7日

14.5

122.7

122.7

6月20日

30.1

391.7

519.4

6月20日

30.2

393.1

515.8

7月5日

15.6

233.8

753.2

7月5日

21.6

324.7

840.5

7月20日

17.7

265.9

1019.1

7月20日

15.3

229.1

1069.6

8月6日

12.8

217.8

1236.9

8月6日

11.9

201.6

1271.2

8月21日

11.6

174.0

1410.9

8月21日

10.2

153.0

1424.2

9月6日

7.3

116.0

1526.9

9月6日

9.1

145.1

1569.3

水、气分离新设备抽真空期间沉降表：

A3

A4

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月2日

0.0

0.0

0.0

6月2日

0.0

0.0

0.0

6月6日

37.6

150.5

150.5

6月6日

32.9

131.4

131.4

6月20日

26.1

365.2

515.7

6月20日

30.2

423.2

554.6

7月5日

17.0

255.1

770.8

7月5日

20.4

305.3

859.9

7月20日

14.1

211.7

982.5

7月20日

13.6

204.5

1064.4

8月6日

11.3

191.9

1174.4

8月6日

12.5

212.6

1277.0

8月21日

11.8

177.0

1351.4

8月21日

11.2

168.2

1445.2

9月6日

9.8

156.5

1507.9

9月6日

9.3

148.9

1594.1

A5

A6

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

5月30日

0.0

0.0

0.0

5月30日

0.0

0.0

0.0

6月2日

33.0

99.0

99.0

6月2日

32.3

97.0

97.0

6月6日

29.4

117.7

216.7

6月6日

29.7

118.8

215.8

6月20日

25.5

356.3

573.0

6月20日

29.2

408.3

624.1

7月5日

16.4

246.2

819.2

7月5日

19.6

294.5

918.6

7月20日

12.6

188.4

1007.6

7月20日

13.0

194.7

1113.3

8月6日

12.4

211.6

1219.2

8月6日

12.4

210.2

1323.5

8月21日

11.4

170.8

1390.0

8月21日

11.2

167.3

1490.8

9月6日

6.5

104.6

1494.6

9月6日

9.0

144.1

1634.9

由上表得知，截至9月6日，使用传统工艺抽真空的A16、A18区累计沉降量分别为1526.9mm，1569.3mm，该2个区平均累计沉降量为1548.1mm，使用水、气分离新工艺抽真空的A3、A4、A5、A6区累计沉降量分别为1507.9mm，1594.1mm，1494.6mm，1634.9mm，该4个区平均累计沉降量为1557.9mm。

由此得知，水、气分离新工艺与传统工艺在预压期间累计沉降量无明显差距。

第3组：

传统工艺抽真空期间沉降表：

A11

A12

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月15日

0.0

0.0

0.0

6月15日

0.0

0.0

0.0

6月20日

29.0

145.2

145.2

6月20日

34.2

170.9

170.9

6月26日

28.5

171.1

316.3

7月5日

19.9

298.4

469.3

7月5日

16.8

150.9

467.2

7月20日

16.1

242.2

711.5

7月20日

14.5

218.1

685.3

8月6日

13.8

235.0

946.5

8月6日

12.7

215.9

901.2

8月21日

12.5

187.3

1133.8

8月21日

11.7

175.7

1076.9

9月6日

10.1

162.1

1295.9

9月6日

9.5

152.0

1228.9

A17

A19

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月9日

0.0

0.0

0.0

6月16日

0.0

0.0

0.0

6月13日

35.0

140.1

140.1

6月20日

28.2

112.8

112.8

6月16日

30.9

92.8

232.9

6月26日

29.1

174.5

287.3

6月20日

29.5

118.1

351.0

6月29日

30.3

91.0

378.3

7月5日

19.3

288.9

639.9

7月5日

19.1

114.7

493.0

7月20日

16.3

244.7

884.6

7月20日

19.5

292.7

785.7

8月6日

12.0

204.2

1088.8

8月6日

14.1

239.1

1024.8

8月21日

10.9

163.6

1252.4

8月21日

12.2

183.5

1208.3

9月6日

9.7

155.6

1408.0

9月6日

11.0

176.3

1384.6

水、气分离新设备抽真空期间沉降表：

D1

D5

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

观测日期

沉降

速率

mm/d

本期

沉降

mm

累计

沉降

mm

6月19日

0.0

0.0

0.0

6月19日

0.0

0.0

0.0

6月22日

38.9

116.8

116.8

6月22日

36.8

110.3

110.3

6月27日

13.1

65.4

182.2

6月27日

13.2

66.2

176.5

7月2日

3.8

18.9

201.1

7月2日

4.3

21.3

197.8

7月5日

7.7

23.2

224.3

7月5日

7.7

23.0

220.8

7月8日

26.5

79.4

303.7

7月8日

29.8

89.3

310.1

7月14日

22.3

133.6