中交天航港湾建设工程有限公司第四项目经理部
摘要：自上世纪九十年代以来，国内针对软土地基加固的真空预压法一直沿用较为传统、原始的射流泵形成负压。射流泵虽然有着操作简便、造价较低、可重复利用等优点，但其在形成负压过程中，却将较多的无用功花费在带动循环水上，造成大量的电能损失，在经济性上大打折扣。如何控制电能支出，实现更为简单、有效的负压，成为亟待解决的课题。水环式真空泵联合真空射流泵设备既继承了传统射流泵的优点，又创造性的实现了节约电能的突破。
关键词：水环式真空泵；射流泵；水气分离技术；节约；电能
1.引言
本文以位于南港工业区工程施工区为例，主要论述在水环式真空泵研发、室内实验、现场实验和工程应用中对电能节约技术及其他关键技术的研究和改进，同时对该设备的应用效果进行相应的评价，最后对设备的持续改进、发展进行展望，以全面提高真空预压技术水平。
2.水环式真空泵施工工艺
2.1水环式真空泵施工流程
2.2膜下管网布置
按照原有设计方案，本工程管网布设采用‘双板一沟’的施工工艺，将直径63mm的滤管与排水板绑扎在一起，并使用黄沙填埋滤管沟。施工中，采取先挖沟后绑板的施工方法，最后将绑扎完排水板的滤管放入滤管沟内并用黄沙填埋。施工区内滤管为东西方向布置，滤管沟长度为135米，间距1.6米；东、西两侧距离压膜沟5米位置为三通沟，中间沿纵向布置4道四通沟，形成交错管网。采用新型设备后，在原设计方案的基础上加设直径76mm的PVC管两道，南北向布置于三通沟与相邻的四通沟之间。PVC管与东西向滤管隔一接一，以便更好的和滤管网络相联互通。
新设备集气装置的膜下装置与PVC管相联，膜下装置为直径75cm高50cm的圆柱体，PVC管接口位于圆柱体底以上40cm左右，膜下装置为了更好的和管网互通预留有连接不穿孔50滤管接口四个，方便使用不穿空滤管与距离PVC管辐射较远位置的互通。一根PVC管安放两个膜下装置，每个真空预压区放置四个膜下装置。膜下装置安置于将PVC管均分两段的中间位置，便于真空度压力均匀辐射。PVC管使用密封胶粘合对接口，在距离超过12米位置使用一段皮龙软管连接，防止沉降不均对PVC管损害。
考虑到本工程抽真空阶段要经过严寒的冬季，所以水环式真空泵与集气装置的PVC管需要进行保温处理。经过反复论证，确定PVC管布设于膜下沙垫层中对其进行保温保护。
2.3开挖压膜沟、铺设土工布及密封膜
开挖压膜沟工作可与管网布设同时进行，开挖前要先放点放线确定工作方向。在膜下管网铺设完成并埋设完成后，铺设200g土工布，铺设土工布接缝要求双线合缝，并将土工布铺设到压膜沟沟边位置。在天气允许的情况下铺设密封膜，要求铺设过程中统一指挥确保密封膜的完整性及密封性能。
2.4膜上设备安装
在完成密封膜的铺设后，就要开始膜上设备的安装。首先，安装集气装置的膜上部件，连接真空射流泵，连接到达二级水汽分离器之间的PVC管路。集气装置膜上部件为直径75cm高80cm的圆柱体，在圆柱体顶部有直径76PVC管接口一个为接通到二级分离器PVC管路的起点端口。在圆柱体顶部以下45cm左右有直径75皮龙接口四个，做为连接真空射流泵的端口，接口在集气装置内部通过弯头向下延伸，四根导管延伸长度依次为60cm、55cm、50cm、50cm，延伸导管进入集气装置膜下部分，通过连接真空射流泵排出一级水汽分离器分离后积存的水及杂物，并对集气装置内的真空度压力辅助加强。将真空射流泵通过皮龙软连接到皮龙接口。每个集气装置需连接4台真空射流泵，每个真空预压区需4个集气装置，在本施工区域共安置真空集气装置12个，真空射流泵48台。共需安装室外控制柜3组，分配电箱2组，总配电箱2组。
在PVC管路连接到二级水汽分离器之前需通过集气包将之汇集成一道PVC管路中再进入二级水汽分离器。
二级水汽分离器位于水环式真空泵的进气端口附近，二级水汽分离器是有两个直径50cm高100cm的密闭圆柱体形容器并联组成，在圆柱体顶部向下40cm左右预留有连接PVC管接口，二级水汽分离器是通过PVC管路进行并联的。在二级水汽分离器的顶部同样预留有PVC管接口，通过PVC管路与水环式真空泵相连。
2.5安装、调试、启动水环式真空泵
在安装好膜上设备后，就需要连接到水环式真空泵。水环式真空泵的进气端口借助PVC管路连接到二级水汽分离器的顶部接口。
水环式真空泵是依靠三相异步电动机提供动力支持。电动机的功率为75KW，启动电流超过300A，由于启动电流过大需补偿启动，所以在电动机控制柜中需安置补偿启动装置。在水环式真空泵启动前需要检查电动机与水环泵的连接是否紧凑，并盘车检查是否有卡阻现象，检查泵内是否有足够的水封水，检查电动机的接线是否正确，等项目无异常后启动水环式真空泵，观察是否有异常声音，工作是否正常。
2.6水环式真空泵试抽气
当水环式真空泵启动后进入真空预压试抽气，检查PVC管路是否有漏气现象，以及水汽分离装置是否能够正常工作，并开启真空射流泵进行排水及辅助抽气。在试抽气阶段保证水汽分离装置的正常工作，保证水环式真空泵的正常运转，保证PVC管路的畅通以及密封。
2.7恒载抽气
当试抽气满足图纸设计要求后，进入恒载计时抽气阶段。在恒载抽气阶段保证区域内压力不低于设计要求的计时标准，保证密封膜的密封效果，确保水气分离器的正常工作，确保水环式真空泵的正常运转。
2.8卸载
在恒载计时抽气满足设计图纸要求，达到设计交地标准，并做十字板及取样合格，上级单位通知后，进行工地的卸载工作。当水环式真空泵停止运转后应将泵内密封水排空。
2.9场地整平
当卸载完成后，按图纸要求对压膜沟等薄弱地带进行翻晒，对区域内进行整平处理，并对翻晒后的压膜沟进行回填后整平。满足设计要求后，工程施工进入竣工阶段。
3 水环式真空泵试验数据
在20°C大气压101.3kpa的情况下进行试验，通过整理结果如下：
以上试验数据表明，在相同真空压力的情况下，水环式真空泵的吸气量是一台传统射流泵的109.9倍，完全能够满足施工区域真空预压的需要，而且每台一级水汽分离器安装的四台射流器能够在排水的过程中增加负压，增加了一级水汽分离器的效率。而且该装置能够使组装更加简易，操作更加方便，提高整体的工作效率，使施工过程更加安全。
4 结语
现阶段水环式真空泵在案例工程中取得较好的效果，但由于其应用还并不广泛，其在其他地基处理工程中能否取得预计的效果还需要实践检验。大量的软土地基工程已为水环式真空泵提供较为广阔的平台，水环式真空泵将会成为真空预压技术中打造低能耗、可持续利用方面的主力军。
论文作者:陈靖予
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/25
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