關于選用真空射流泵降低大面積真空聯(lián)合堆載預壓處理耗能的分析研究

1、    關于選用真空射流泵降低大面積真空聯(lián)合堆載預壓處理耗能的分析研究    摘 要：在某工程大面積真空聯(lián)合堆載預壓處理過程中，不斷地通過在不同分區(qū)內采用不同類型和不同功率的真空射流泵進行對比試驗，分析其單位面積的耗能量，達到降低單位面積的耗能，從而使整個工程項目降能增效和成本節(jié)余明顯得到增強。關鍵詞：真空聯(lián)合堆載預壓；真空射流泵；耗能量某項目選址于廣東江門市新會區(qū)，占地1916畝。擬建場地在區(qū)域地貌上屬于珠三角沖積平原，自然標高為-0.82.9米，地勘揭示場地主要軟土層為黑色，飽和，軟塑流塑的淤泥層，厚度1418米，含水量70%90%，比隙比1.92.

2、3，局部夾砂層，并含少量貝殼。場區(qū)由+0.8m回填至+4.3m標高，為消除地基過大沉降，主要采用真空聯(lián)合堆載預壓進行軟基加固處理。處理區(qū)域分為24個區(qū)，其中22個區(qū)域采用真空堆載聯(lián)合預壓。真空聯(lián)合堆載預壓采用真空射流泵抽真空使得膜下真空度不低于80kpa，現(xiàn)場利用網電供電，設計要求每800m2設置1臺7.5kw的真空射流泵理論單位面積的日耗電量為225瓦時/（平方×天），僅抽真空的耗電成本就占整個處理成本的50%60%。在滿足設計要求（膜下真空度不小于80kpa）不降低真空堆載聯(lián)合預壓效果的前提下，減小抽真空時單位面積的耗電量對整個工程項目降能增效和成本節(jié)余的意義重大。1 工程地質條

3、件擬建場地在區(qū)域地貌上屬于珠三角沖積平原，在地貌單元屬于江門水道的河流階地，場地地表現(xiàn)為魚塘、稻田、菜地及芭蕉樹林等，自然標高為-0.82.9米，地勘揭示場地主要地層分布為：1.1 人工填土層（qml）素填土：灰黃色、黃褐色等雜色，濕，硬塑。主要成分為粉質粘土及強風化砂巖組成，未完成自重固結，欠壓縮，為新近人工填土。主要分布于場地北側和西南角，層厚為1.27.8m，平均厚度為3.37m，層頂標高為1.864.08m。吹填土：灰黃色、淺黃色，濕，飽和，松散。主要成分粉細砂，含少量淤泥質，未完成自重固結，欠壓密，為新近人工吹填土。主要分布于場地中部的東側，層厚0.44.4m，平均厚度為1.96m，

4、層頂標高為1.042.77m。素填土：灰黃色、褐黃色，濕，可塑。主要成分為粉質粘土和粘土，未完成自重固結，欠太壓密，為魚塘圍堰和田埂。主要分布于場地中部西側，層厚0.46.0m，平均厚度為1.65m，層頂標高為-0.162.73m。1.2 第四系海陸交互相沉積層（q4mc）淤泥：深灰色、灰黑色，流軟塑，污手，有臭味，含貝殼碎屑，局部地段含粉砂，個別地段下部含腐植質。該層分布于整個場地，層厚9.024.6m，平均厚度為14.27m，層頂標高為-0.4351.78m。粘土：褐黃色、褐紅色、黃色，可塑。土質均勻，手捏光滑細膩，切口平整。主要分布在場地南部，北部零星分布，層厚0.57.0m，平均厚度為

5、3.95m，層頂標高為-22.23-10.90m。1.3 第四系海陸交互相沉積層（q4mc）層頂標高為-26.89-11.97m粘土：灰黃色、褐黃色、褐紅色、灰白色，可塑，手捏光滑細膩，可搓細條。從上往下粉粒和砂粒逐漸增多，局部地段過渡為粉質粘土和粉土，極少量地段夾薄層砂層。主要分布在場地中部和北部，北部零星分布，層厚0.49.3m，平均厚度為4.67m，層頂標高為-21.87-9.92m。淤泥：灰黑色，軟塑，污手，有臭味，含腐植質和少量粉砂，局部地段含少量貝殼碎屑。主要分布在場地南部，北部零星分布，層厚0.512.3m，平均厚度為4.93m。細砂：淺黃色、褐黃色，飽和，中密。顆粒主要成分為石

6、英、少量長石，含粘粒1520%。場地內鉆孔zk2022、zk24見該層，層厚1.93.8m，平均厚度為2.77m，層頂標高為-22.42-18.15m。粗砂：褐黃色、黃色、灰白色，飽和，中密密實。顆粒主要成分為石英、少量長石，含粘粒515%。分布于場地大部分地段，層厚0.312.1m，平均厚度為2.43m，層頂標高為-26.02-15.94m。礫砂：褐黃色、黃色、灰白色，飽和，密實。顆粒主要成分為石英、少量長石，含粘粒510%，局部含卵石約510%，粒徑35cm。主要分布于場地的中部和北部，層厚0.514.8m，平均厚度為5.66m，層頂標高為-31.53-16.70m。卵石：淺黃色、灰白色，

7、飽和，密實。顆粒主要成分為石英、少量長石，粒徑28cm不等，磨圓度較好，含少量粘粒。主要分布于場地的北端，層厚0.63.7m，平均厚度為1.82m，層頂標高為-32.03-21.39m。2 試驗準備及方案采取兩種試驗方案，具體如下所示：2.1 對先行試驗區(qū)5-10區(qū)，9區(qū)和10區(qū)采用第一代（老式）真空泵，5區(qū)、6區(qū)、7區(qū)和8區(qū)采用第二代（潛水泵）真空泵。各區(qū)抽真空時未單獨裝電表，只是采用每月變壓器的抄表讀書進行用電量的統(tǒng)計分析。2.2 在后期為了更加精確地對比不同功率真空泵的加固效果，采用相同類型不同功率的潛水真空泵進行試驗。選擇在15區(qū)和18區(qū)進行試驗，兩個區(qū)的處理面積基本一致，15區(qū)面積為

8、28560m2，18區(qū)面積為29736m2，15區(qū)選用5.5kw潛水真空泵，18區(qū)選擇7.5kw潛水真空泵，分別各自安裝電流表記錄各區(qū)的用電量。每區(qū)每天開一定數(shù)量的真空泵抽真空，實時記錄兩區(qū)每天的用電量，并實測每天的膜下真空度，用于試驗分析。3 試驗效果分析3.1 不同類型真空泵。根據(jù)已交驗的試驗區(qū)（10區(qū)）和先行施工段59區(qū)的數(shù)據(jù)進行分析，9區(qū)和10區(qū)采用第一代離心真空射流泵，單位面積的耗電量分別為240.5瓦時/（平方×天）和241.5瓦時/（平方×天），平均241瓦時/（平方×天）；58區(qū)采用第二代潛水真空射流泵，單位面積的耗電量分別為217瓦時/（平方&#

9、215;天）、201瓦時/（平方×天）、209瓦時/（平方×天）和206瓦時/（平方×天），平均208瓦時/（平方×天）。采用第二代潛水真空射流泵單位面積日耗電量有效降低，降低了33 w·h/（m2·d），與9區(qū)及10區(qū)進行比較，估算58區(qū)有效降低總用電量399826千瓦時，節(jié)約用電成本為599739元。其分析其原因主要是第一代真空泵采用為常規(guī)抽水泵，放置在空真排水溝旁的旱地上，不防水，如遇水侵易壞。第二代真空泵采用潛水泵抽水形成真空，潛水泵不怕水淹，且真空設備可與地基同時下降，可降低抽水泵的揚程損失，相對與第一代真空泵可形成較大的真

10、空度，產生的真空加固效果效好，整體上單位面積的用電量較少。 3.2 不同功率真空泵?，F(xiàn)場實時分別各自安裝電流表記錄各區(qū)的用電量，15區(qū)5.5kw潛水真空泵和18區(qū)7.5kw潛水真空泵的膜下真空度、開泵數(shù)量和累計用電量具體詳見圖1和圖2。累計用電量-累計真空度-累計沉降量關系曲線圖具體詳見圖3和圖4。圖1 15區(qū)膜下真空度、開泵數(shù)量、用電量關系曲線圖2 18區(qū)膜下真空度、開泵數(shù)量、用電量關系曲線從圖3和圖4可得：在前期15區(qū)用1臺泵開3天，2臺泵開1天，21臺泵開1天，總計用26臺泵開1天，用電3150kw*h達到要求，18區(qū)用6臺泵開1天，16臺泵開1天，22臺泵開2天，才達到要求，合計66臺

11、泵開1天，用電61888kw*h才達到要求，可見5.5kw潛水真空泵的效率明顯優(yōu)于7.5kw。從圖5和圖6可得：15區(qū)用電量194875kw*h，沉降量達1372mm，18區(qū)用電量182768kw*h，沉降量達964mm，而15區(qū)沉降量達906mm時，累計用電量才為144200 kw*h，可見15區(qū)5.5kw潛水真空泵的用電效率明顯高于18區(qū)7.5kw的，單位面積的耗能量明顯較低。圖3 15區(qū)累計用電量-累計真空度-累計沉降量關系曲線圖圖4 18區(qū)累計用電量-累計真空度-累計沉降量關系曲線圖綜上所述在確保了真空聯(lián)合堆載預壓的膜下真空度都達到預定目標，經對比采用5.5kw潛水真空泵可有效降低了抽

12、真空成本。因目前這兩區(qū)還未卸真空交驗，還無法對深層軟土的真空加固效果（含鉆孔抽芯進行室內試驗及現(xiàn)場原位測試等）進行比效。4 結語（1）選擇不同類型和功率的真空射流泵對大面積真空聯(lián)合堆載預壓單位面積的能耗量影響較為顯著。（2）經生產科研對比分析發(fā)現(xiàn)第二代潛水真空泵的性能好于第一代老式離心真空泵。（3）經15區(qū)和18區(qū)前期抽真空試驗，在達到相同的膜下真空度時，5.5kw真空泵的能耗量明顯低于7.5kw的。（4）15區(qū)和18區(qū)還未卸真空交驗，還無法對其真空加固效果（含鉆孔抽芯進行室內試驗及現(xiàn)場原位測試等）進行比效，特別是對深層軟土加固效果的評價還有待進一步研究探討。參考文獻1 中國中鐵第一勘察設計院.廣東省南車修造基地地質勘察資料， 2010年10月.2 中鐵建港航局集團巖土工程