基于膜下真空度的真空泵布置方法和地基处理系统与流程

本发明涉及软土地基处理，具体涉及基于膜下真空度的真空泵布置方法和地基处理系统。

背景技术：

1、软土地基真空预压法是一种广泛应用于土木工程中的地基处理技术，特别是针对那些具有高含水率、低承载力和高压缩性的软土地基。这种方法通过在土体表面铺设透水材料，覆盖排水板和密封膜，然后利用真空泵抽除土体孔隙中的空气，从而在土体中形成负压。在这个过程中，负压的作用会促进土体中水分向排水板迁移并通过预设的排水系统排出，加速土体的固结，从而显著提高地基的承载力和稳定性，减少其后期的沉降。真空预压法因其施工速度快、对环境影响小、成本相对较低而被广泛采用，尤其适用于那些需要快速处理的大型基础设施项目，如机场、道路和大型建筑物的建设。

2、在真空预压法中，膜下真空度指的是密封膜下，土壤表面所形成的负压，这个负压是通过在土体表面铺设透水层和密封膜，然后使用真空泵从土体中抽出空气来创建的。膜下真空度的高低直接影响土壤中水分的迁移和排出速度，进而影响整个软土地基的固结效果。当真空度达到足够的水平时，它可以有效地促使孔隙中的水通过排水系统向外迁移，加速土体的固结和强度的增加。此外，适当的膜下真空度还有助于减少土体的侧向扩张，从而提高土体的整体稳定性。因此，维持和控制一个恰当的膜下真空度是真空预压法成功的关键因素；当真空度不足或不均匀时可能导致固结不均匀，影响最终的地基处理效果。因此，在实际应用中，精确控制膜下真空度，确保其在设计范围内均匀分布，对于确保项目成功具有重大意义。目前，膜下真空度的控制效果很大程度上依赖于真空泵的布置方案。但是现有技术中，真空泵的布置方案仅根据处理区域的面积和经验进行估算，缺乏真空度方面的考量，即没有基于膜下真空度对真空泵的间距以及布置数量进行定量的优化；采用这种不恰当的真空泵布置方案，容易导致膜下真空度控制不佳，进而影响整个地基处理的效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中的真空泵布置方案不能精确控制膜下真空度的问题，本技术提供了一种基于膜下真空度的真空泵布置方法。该布置方法先通过测量分析得到现有施工区域内的膜下真空度水平衰减率，确定真空泵的布置间距，再根据该间距以及其他待施工区域的几何尺寸，确定每行每列所需要布置的真空泵数量，对待施工区域内的真空泵进行排布，以保证对膜下真空度的有效控制，提高整个施工区域内的真空预压效果，同时还可以使用尽可能少的真空泵覆盖尽可能多的施工区域，达到节能减排的目的。对应的，本技术还提供了一种地基处理系统，该地基处理系统中的真空泵采用上述本技术的布置方法进行排布。

2、对于方法而言，本技术的技术方案为：

3、基于膜下真空度的真空泵布置方法根据密封膜下的真空度水平衰减率，确定真空泵的布置间距，对真空泵进行排布；具体包括以下步骤：步骤1，在现有的施工区域内设置多个真空度测点，并在每个测点处安装压力变送器，对测点处的膜下真空度进行测量；步骤2，根据测量得到的各个真空度，通过数学计算软件进行拟合，建立真空度-距离的函数关系式：y＝m-k*x，得到真空度水平衰减率k；其中，y为测得的真空度，x为该真空度对应的测点到最近的真空泵的距离，m为常数；步骤3，根据得到的真空度水平衰减率k，计算相邻两真空泵之间的间距d，满足以下公式：其中，p为真空泵的额定真空度；ξ为满足设计要求的最低膜下真空度与额定真空度的比值；步骤4，根据相邻两真空泵之间的间距d以及其他待施工区域的几何尺寸，计算出每行每列所需要安装的真空泵数量，对其他待施工区域内的真空泵进行排布。

4、与现有技术相比，本技术的基于膜下真空度的真空泵布置方法针对真空预压技术的特点，选取膜下真空度作为关键控制参数，并结合试验测得的膜下真空度水平衰减率确定真空泵的布置间距；具体为：先测量现有施工区域内不同测点处的膜下真空度，并通过数学计算软件拟合出真空度-距离的函数关系，得到膜下真空度水平衰减率；再将该真空度水平衰减率带入特定的公式，计算出相邻两真空泵之间需要满足的间距；最后根据该间距以及其他待施工区域的几何尺寸，确定每行每列所需要布置的真空泵数量，对待施工区域内的真空泵进行排布，优化真空泵的布置方案，提高真空泵的覆盖率，从而保证对膜下真空度的有效控制，确保真空预压过程中的膜下真空度均不低于设计值，进而改善整个施工区域内的预压处理效果。

5、作为优化，前述的基于膜下真空度的真空泵布置方法中，所述步骤4中，在对真空泵进行排布时，采用蜂窝状的布置方式；同一行中的真空泵对齐设置，且相邻两个真空泵之间的垂直距离为d；相邻两行的真空泵错开设置，且两行真空泵之间的垂直距离为蜂窝状的布置方式使得真空泵的排列更加紧密，而且每行每列中，相邻两真空泵之间的间距都相同，由此可以选择满足要求的最大间距进行布置，从而可以在有限的施工区域内使用更少的真空泵，达到节能减排的目的。

6、作为优化，前述的基于膜下真空度的真空泵布置方法中，所述步骤2中，拟合精度r2为0.98。拟合精度r2趋近于1，说明拟合程度较好，得到的真空度水平衰减率k比较符合实际，从而使得计算出的相邻两真空泵之间的间距d比较精确。

7、作为优化，前述的基于膜下真空度的真空泵布置方法中，所述步骤1中，压力变送器安装时，先在压力变送器的接口处连接一根气管，并在气管的另一端包裹两层土工布；然后，划开测点处的密封膜，将气管塞入密封膜下，而压力变送器位于密封膜上方；最后，使用密封胶将密封膜的开口处封住。步骤1中，压力变送器搭配气管进行安装，可以避免压力变送器与软土的直接接触，从而可以防止压力变送器出现进水、被淤泥堵塞的情况，提高对膜下真空度的测量准确性，并延长压力变送器的使用寿命。此外，土工布强度高、耐腐蚀能力强、透气性好，在气管端部包裹上土工布，即不会影响对真空度的测量，还可以避免土壤中的微生物从气管口处爬进去，使用可靠性高。

8、进一步的，所述压力变送器和气管之间缠绕有生料带。由此，可以提高压力变送器和气管连接处的密封性，避免漏气，进一步提高测量的准确性，同时还可以增强气管安装后的稳定性和安全性。

9、进一步的，所述压力变送器固定于施工区域内的三脚竹架上。从而，可以防止压力变送器长期浸泡在水里，提高其使用寿命。

10、进一步的，所述气管的长度可以为80～100cm。由此，可以在保证气管能够伸入到密封膜下且压力变送器不会碰触到水的情况下，减少气管的制作耗材。

11、作为优化，前述的基于膜下真空度的真空泵布置方法中，所述步骤1中，施工区域呈矩形，且测点数量为5个，分别位于施工区域的四个角和中心位置处。在实际抽真空过程中，密封膜下并不是理想的完全密封状态，尤其是场地边角等局部区域，极容易发生漏气导致压力下降，从而使得膜下真空度沿水平传递方向会发生衰减；将测点设置于施工区域的四个边角和中心位置处，测得的真空度的区别更明显，从而更容易拟合得到真空度水平衰减率。

12、对于系统而言，本技术的技术方案为：

13、地基处理系统，包括相互连接的排水系统和抽真空系统；所述排水系统包括排水板，排水管，铺设于软土地基上的透水层以及铺设于透水层表面的密封膜；所述抽真空系统包括多个真空泵；所述多个真空泵采用前述本技术的基于膜下真空度的真空泵布置方法进行排布，并呈蜂窝状分布；同一行中的真空泵对齐设置，且相邻两个真空泵之间的垂直距离为d，相邻两行的真空泵错开设置，且两行真空泵之间的垂直距离为

14、与现有技术相比，本技术的地基处理系统中，针对真空预压技术的特点，选取膜下真空度作为关键控制参数，并结合试验测得的膜下真空度水平衰减率确定真空泵的布置间距，对真空泵进行排布，使得真空泵的排列较为紧密、覆盖率较高；在抽真空时，保证了对膜下真空度的有效控制，提高了对整个施工区域内的真空预压效果；而且该系统中相邻两真空泵之间的间距都相同，由此可以选择满足要求的最大间距进行布置，此时只需要使用相对较少的真空泵即可以覆盖所有的施工区域，节能减排效果好。