一种新型真空预压抽气排水系统技术领域
本发明涉及一种新型节能的地基处理系统，尤其涉及一种新型真空预压抽气
排水系统。
背景技术
对于全国很多沿海地区而言，土地资源的严重紧缺是制约其经济发展的重要
因素，吹填造陆正是解决土地资源紧张的一个重要途径。在疏浚吹填施工中，土
体的含水率高低决定吹填区地基承载力的大小。前期含水率很高，如何降低吹填
土的含水率是吹填区地基处理的一项关键工作。
目前主要采用真空预压快速排水固结的方法对于吹填地基进行排水处理，传
统真空预压法能够有效处理软质地基，具体的做法是在需要加固的地基上铺设水
平排水垫层(通常为砂垫层)，设置排水通道，接着在水平排水垫层上铺设塑料密
封膜并使其四周埋设于不透气层顶面以下至少50cm，使之与大气压隔离，然后采
用抽真空装置降低被加固地基内孔隙水压力，使其地基内有效应力增加，使土体
得到加固。现有的真空预压排水法普遍使用一台真空泵处理约900-1000m2的待处
理区域，当真空度达到-90kpa附近时，真空泵将处于空转状态，造成了能源与效
率的极大损耗。因此，需要发展一种真空负压可监控的，集成的真空预压排水系
统，以达到高效、经济、环保的功效。
经对现有技术文献和专利检索发现：
中国专利号：201220736787.4，专利名称为：真空预压排水装置，该发明公开
了一种真空预压排水装置，包括设置在地基上的排水垫层，抽真空元件以及埋设
在所述排水垫层内的软性管，所述软性管与所述抽真空元件对接，其中埋设在排
水垫层内的软性管是软性材料，可以使整个管路系统能够较好的适应地面的不均
匀沉降。但其主要不足之处在于：1)仅将传统的真空预压排水垫层内的水平排水
管替换为软管，并未从根源上解决排水效率低的问题；2)该处理方法能耗较大。
中国专利号：201420148504.3，专利名称为：一种软基真空预压处理负压排水
装置，该实用新型公布了一种软基真空预压处理负压排水装置。其核心在于设置
汽水分离装置，在汽水分离罐的顶部设有与真空泵相连的真空吸气管，真空吸气
管上装有电磁阀；在汽水分离罐的侧壁上连接有埋入软基中的透水管，在汽水分
离罐内的下部设有支撑孔板，支撑孔板与汽水分离罐的底部之间设置为吸砂腔，
吸砂腔内设有吸砂头，汽水分离罐外设有射流真空泵，射流真空泵通过吸砂管与
吸砂头相连；在支撑孔板上装有两台并联的排水泵，汽水分离罐的上部侧壁上设
有排水口，排水口通过管道与排水泵相连，通过排水泵和射流真空泵配合在负压
状态下持续排水，但当汽水分离装置中的水量没过吸沙头后，若没及时排出，孔
隙水压会影响真空度的传递，导致能耗增加而排水效率降低。
此外，中国专利号：201020176862.7，专利名称：直排式真空预压排水装置，
该实用新型专利通过采用塑料扎带捆扎排水板和吸水软管，避免了泥水对捆扎部
位的影响，相较于透明胶带捆扎，施工简便快捷、成本低、施工效率高、密封质
量好。吸水软管上设置的侧排水孔可以避免管口被堵塞，确保了排水可靠。其不
足之处在于：1)仅在传统真空预压排水装置局部做了些许工艺改进，并未根本提
高排水效率；2)排水过程中排水板易堵塞；3)能量利用率较低，成本较大。
发明内容
针对现有真空预压排水装置的缺陷，本发明的目的是提供一种新型真空预
压抽气排水系统，节能效果明显，且排水效率得到较大提高。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明提供一种新型真空预压抽气排水系统，包括抽真空部件、控压室、排
水室、负压传感器、水位感应开关、抽水部件、单片机、排水部件、土工密封膜，
其中：
控压室为一密闭空腔体，控压室的上端设置有出气口、下端设置有多个进气
口，抽真空部件通过真空管路连接控压室的上端出气口，控压室的下端多个进气
口通过真空管路分接多个排水室负责多个待处理区域；负压传感器安装于控压室
内壁底部，并通过单片机和抽真空部件连接通讯形成实时负压自监控系统，用于
实时监测整个所述真空预压抽气排水系统内真空度的变化并将信号反馈给单片
机，进而控制抽真空部件的工作响应；
排水室为一密闭腔体，排水室的上部设有排气口、下端设有进水口及排水口，
上部排气口通过真空管路连接至控压室下部的进气口，抽水部件通过真空管路
连接排水室的下端排水口用于排出排水室汇集的水体，排水部件通过真空管路连
接于排水室的下端进水口；水位感应开关安装于排水室内壁上部，并通过单片机
和抽水部件连接通讯形成实时排水自监控系统，用于实时监测排水室内的水位变
化并将数字信号反馈给单片机，进而控制抽水部件的工作响应。
进一步的，在待处理区域土体的表面覆盖有土工密封膜，用于隔绝空气形成
真空。
进一步的，所述单片机为信号接收及命令输出的重要元件，用于控制抽真空
部件及抽水部件的工作；所述单片机根据需要设置控制参数。
进一步的，所述抽真空部件上自带压力表，用于实时记录所述真空预压抽气
排水系统内的真空度，并在单片机控制下接入电源。
进一步的，所述控压室的出气口处安装有止回阀；所述止回阀可沿抽真空部
件方向单向通气，用于维持整个所述真空预压抽气排水系统的真空度，且逆向闭
气效果好。
进一步的，所述真空管路在排水室下端进水口分接多股真空支管以连接多个
排水部件，用做过气过水通道。
进一步的，所述排水室下端的排水口处安装有止回阀。
进一步的，所述控压室为有机玻璃材质或金属材质的密闭容器。
进一步的，所述排水室为有机玻璃材质或金属材质的密闭容器。
进一步的，所述水位传感开关采用超声式水位传感器或光电开关。
进一步的，所述排水部件为高性能塑料排水板，插入土体作为竖向排水通道。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明所述系统对目前工程中常用的真空预压装置做了较大改进，结构清晰，
原理明确，处理效率提高明显，节能效果显著，操作简单，使用安全，成本低廉，
经室内模型试验测试整套装置运行平稳，达到了预期效果；本发明可在不同待处
理区域反复使用，易安装拆卸，达到了高效经济、节能安全等多重功效。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它
特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一较优实施例系统整体结构示意图；
图中：真空泵1、止回阀2、控压室3、排水室4、真空管路5、负压传感
器6、水位传感器7、抽水泵8、单片机9、排水板10、土工密封膜11。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的
技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本
领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形
和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
对于泥沙中值粒径d50＝5μm，含水率为86％的泥浆，本实施例提供一种新型真
空预压抽气排水系统，本实施例中，抽真空部件1采用真空泵，止回阀2采用直
通式单向阀门，水位感应开关7采用数显式水位传感器。当然，其他实施例中，
也可以选择其他的部件或者设备，能实现相应的功能即可。
具体的，如图1所示，本实施例所述系统由真空泵1、止回阀2、控压室3、
排水室4、真空管路5、负压传感器6、水位传感器7、抽水泵8、单片机9、
排水板10、土工密封膜11组成，其中：
真空泵1通过真空管路5连接于装有止回阀2的控压室3上端设置的出气
口，并在真空泵与真空管及真空管与出气口连接处做密封处理；负压传感器6
安装在控压室3内壁底部，并经由单片机9和抽真空部件1连接通讯共同构成
负压自监控系统，用于实时监测所述真空预压抽气排水系统内真空度的变化并将
信号反馈给单片机9，进而控制抽真空部件1的工作响应；排水室4上端设置有
排气口并通过真空管路5连接至控压室3下部设置的进气口；水位传感器7安
装于排水室4上端内壁适当位置(可按需调整其位置)，抽水泵8通过真空管
路5连接至排水室4下端装有止回阀2的排水口，并经由单片机9和水位感应
开关7连接通讯，排水板10通过排水板接头连接于排水室4下端设置的进水
口，土工密封膜11覆盖于待处理区域土体表面以隔绝空气形成真空，整体构
成自动排水自监控系统，用于实时监测排水室4内的水位变化并将数字信号反馈
给单片机9，进而控制抽水泵8的工作响应。
本实施例中，所述真空泵1采用额定电压220V/50HZ、抽气速率14.4m3/h的
真空泵，用于抽气形成真空，其上自带压力表，用于实时记录所述真空预压抽气
排水系统内的真空度，并在单片机9控制下接入电源。
本实施例中，所述止回阀2为4分口径，沿真空泵1抽气方向单向通气，其
一端通过4分对丝固定在控压室3的排气口，另一端用四分接头连接真空管路5
并最终密闭连至真空泵1。
本实施例中，所述控压室3为一内径30cm、高1m、厚5mm的圆柱形有机玻
璃容器，耐压性及密闭性好。
本实施例中，所述排水室4为一内径30cm，高50cm的圆柱形耐压密闭有机
玻璃容器。
本实施例中，所述真空管路5由内径20mm的PVC管做成，其长短可根据现
场实际情况改变，并可在排水室4下端进水口分接多股真空支管以连接多个排水
板10，用做过气过水通道。
本实施例中，所述负压传感器6量程-0.1Mpa～0，安装于控压室3底部内壁，
可监测控压室3内真空度变化并将数据信号传递给单片机9。
本实施例中，所述水位传感器7采用超声式水位传感器，安装于排水室4的
顶部内壁上，可监测排水室4内水位变化并将数据信号传递给单片机9。
本实施例中，所述排水板10由高性能塑料排水板组成，塑料排水板长度为
1.5m，间距50cm×50cm，插在待处理软土层中，作为竖向排水通道。
本实施例新型真空预压抽气排水系统的工作步骤如下：
首先设置负压自监控系统的单片机9控制参数为：真空度-90kpa控制真空泵
1关闭，真空度-70kpa控制真空泵1开启抽真空，如此整个真空预压抽气排水系统
将始终维持在-70kpa～-90kpa的真空度范围内排水；设置自动排水自监控系统的单
片机9控制参数为：水位20cm控制抽水泵8开启抽水，水位3cm控制抽水泵
8关闭；而后真空预压抽气排水系统将自动循环运行，直至土体固结度达到要
求为止。
实施例2
对于泥沙粒径d50＝8μm，含水率为75％的泥浆，本实施例提供一种新型真空预
压抽气排水装置，所述装置由真空泵1、止回阀2、控压室3、排水室4、真空
管路5、负压传感器6、水位传感器7、抽水泵8、单片机9、排水板10、土工
密封膜11组成，各部件连接方法同实施例1中所述(如图1所示)。
本实施例中，所述真空泵1额定电压380V/60HZ，抽气速率35m3/h，用于抽
气形成真空，其上自带压力表，可实时记录所述真空预压抽气排水系统内的真空
度，并在单片机9控制下接入电源。
本实施例中，所述止回阀2为1.5寸口径，沿真空泵1抽气方向单向通气，其
一端通过1.5寸对丝固定在所述控压室3的出气口，另一端用1.5寸接头连接真空
管路5并最终密闭连至真空泵1。
本实施例中，所述控压室3为一长1m、宽1m、高80cm、厚5mm的金属容
器，耐压性及密闭性好。
本实施例中，所述排水室4为一长30cm、宽30cm、高50cm的金属密闭容器。
本实施例中，所述真空管路5是由内径50mm的PE管做成。
本实施例中，所述水位传感器7采用光电开关，可监测排水室4内水位变化
并将数据信号传递给单片机9。
本实施例新型真空预压抽气排水装置的工作步骤如下：
首先设置负压自监控系统的单片机9控制参数为：真空度-95kpa控制真空泵
1关闭，真空度-80kpa控制真空泵1开启抽真空，如此整个真空预压抽气排水系统
将始终维持在-80kpa～-95kpa的真空度范围内排水；设置自动排水自监控系统的单
片机9控制参数为：水位20cm控制抽水泵8开启抽水，水位5cm控制抽水泵
8关闭；而后真空预压抽气排水系统将自动循环运行，直至土体固结度达到要
求为止。
本实施例所述真空预压抽气排水系统通过一个控压室为整个待处理区域提供
真空负压，平均分配，可实现真空预压排水过程自动化监控，大量减少真空泵用
量，能耗低且能量转化率高，提高了排水效率及机械利用率，能够反复使用且成
本较低，达到了高效经济安全多重功效。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限
于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形
或修改，这并不影响本发明的实质内容。