超软地基无砂垫层真空预压施工技术

在工程建设中经常遇到软黏土,特别是近年来沿海滩涂的开发和围海造地工程中经常遇到新吹填软土处理问题。由于软黏土的天然含水量高、孔隙比大、强度低,不宜作为天然地基使用,需要进行加固处理。地基加固处理的方法很多,根据地基处理的加固原理大致可以分为以下几大类:排水固结法、置换法、振密挤密法、强夯法、水泥搅拌法、加筋法、冷热处理法等。而加固软黏土最常用也最有效的方法是真空预压排水固结法。

沿海滩涂围海造地

常规的真空预压法施工地表排水层一般采用砂垫层,然而在填海造地的地基为新吹填土,表面承载力极低,人员及机械无法在上面操作,无法直接上铺砂垫层,且砂资源缺乏。针对此情况,场地的软基处理工程采用无砂垫层改性真空预压软基处理技术使地基表层固结,承载力满足后期市政建设及进场进行厂房建设要求。

设计地基处理要求

加固场地上部为吹填淤泥质土,水的质量分数高,含泥量高,土质更是处于流动状态,属于超软黏土地基。从土性、工期和工程造价等综合考虑,地基处理定义为初次处理,主要处理吹填土及原场地地基土上部,目的是使吹填造地上部地基固结具有一定强度,为下一步市政道路建设和企业进场建设提供基本的承载力。设计要求处理后表面形成1m以上硬壳层,处理有效深度>3m,处理后场地土承载力>55kPa。

设计方案

1)新吹填土上部铺1层g/m2土工布。

2)塑料排水板采用A型板,间距为80cmx80cm,长度为4m,其中人土深度平均为3.5m,外露0.5m,吹填厚度超过3m,按实际软土厚度打设。

3)排水主管和支管均采用外径为63mm的波纹滤管,管壁厚度>2mm,支管设置间距与排水板布设一致,即每一条支管连接一排塑料排水板。排水主管的设置间距为20m,主管与支管用三通或四通连接,2根管之间采用PVC管接头连接,形成框架形排水管路。

4)水平排水管路铺设好后,上部铺设g/m2无纺土工布。

5)埋设完真空表测头及其它观测仪器后,铺设2层土工膜,厚度0.14mm。

6)抽真空设备为射流泵,每m2布置1套射流泵。

7)刚开始加载时先开50%的泵试抽真空,试抽真空10-15d;然后再正式抽真空,真空度稳定在80kPa以上,时间不少于60d,真空预压时不得停泵减泵。

8)连续4d场地实测沉降量<1mm/d或固结度达到80%方可停止抽真空。停泵前,应开挖排水明沟利于排水,并做好后期维护工作。

施工工艺流程及施工方法

施工工艺流程

首先进行场地平整、清理,然后对各场地淤泥深度进行试插以确定排水板下料长度,之后铺设一层编织布以便于排水板施工且能确保抽真空期间水平排水通道畅通保证抽真空的质量。然后进行塑料排水板的施打及水平排水管路的布设、连接。之后在铺设无纺土工布之前设置膜下真空表。

最后铺垫2层厚为0.14mm的真空密封膜。在铺真空膜的同时设置出膜口连接排水主管及真空泵、设置沉降标以及开挖密封沟。在开始抽真空之后即进行过程监测,收集相关数据指导施工。各分项工程施工流程见图。

无砂垫层真空预压施工流程

主要分项工程施工方法

1)搭设施工浮桥。新吹填土表面强度极低,人极易沉陷,无论人工铺设编织布还是人工插设排水板都无法直接进行。为解决运输材料和施工人员通行问题,必须搭设纵横施工浮桥作为施工通道。浮桥施工时,先在施工通道位置的泥面铺设聚乙烯泡沫板,然后在其上铺竹胶板,用软绳将两者绑扎固定,并固定在打设好的竹桩上。聚乙烯泡沫板规格为1.6mx2.4mx0.1m,该材料质轻、抗拉强度高、不易破碎、海水环境不腐蚀不变形,在泥水上具有很大的浮力,并可以反复使用。

搭设施工浮桥

2)铺设编织布。在陆地上按区块缝制好编织布,人工在浮桥上搬运,编织布上系上绳索,人通过泡沫板在淤泥上滑行,牵引绳索至另一座浮桥后通过绳索展开铺设编制布。铺没编织布时需铺到边,且不宜绷紧,各边预留1m左右。铺设编织布时,应防止淤泥漫上编织布,可用绳子拉在浮桥木桩上,编织布的作用既能保证抽真空的质量又能保障后续施工作业安全。

铺设编织布

3)塑料排水板打设。铺设编织布前,先用细竹竿进行试插,试插以插穿吹填淤泥层或人力无法贯入为准,从而确定各区块的实际淤泥深度,根据试插的深度确定排水板的下料长度,保证抽真空质量。打设塑料排水板前,两端必须剪头并封闭以防淤泥堵塞滤管。由于人员无法直接在编织布上进行塑料排水板的施打,需要铺设泡沫板辅助人工进行打板。打设塑料排水板时要保证间距,必须打设到底,严禁有扭结、断裂、撕破滤膜等现象。

人工塑料排水板打设

4)水平排水管路布设及连接。水平排水管路采用波纹滤管通过三、四通连成整体,连按时一定要牢固,铁丝头朝下,最好用胶带包裹,避免日后抽真空时脱落、扎破真空膜等情况,影响抽真空质量。

5)土工布的铺设。连接好排水管路后及时铺设土工布,避免风吹日晒导致滤膜受损、老化从而影响抽真空质量,铺设土工布时要在2根次管之间行走,不得踩踏排水管。

水平排水管路布设

6)铺设真空密封膜。根据区块面积定购密封膜(每边3-4m余量)并编号。铺膜前要清理铺设区域的杂物,尤其是尖锐、块状物的清理。铺膜前先布好出膜口、膜下或支管真空管测头、孔隙水压力计等。因靠海边施工,铺设真空膜应选择风力较小天气进行,人工赤脚上膜,从下风向向上风向展开,保证迎风铺设。铺设时避免浮桥四周的铁丝扎破真空膜。铺好真空膜后,人工将膜边踩入淤泥至少1.3m,保证膜的密封性。完成铺膜后、抽真空前及时布设沉降标。

铺设真空密封膜

7)出膜装置、真空射流系统的安装及试抽真空。真空主滤管通过出膜装置及胶管与真空射流系统连接。出膜装置的连接必须牢固,密封性必须可靠。用铁丝连接处可用土工布包裹避免扎破真空膜,真空泵的安装严格按照电机、潜水泵、(循环)水箱、闸阀、止回阀、出膜口的次序进行连接,连接处用橡胶垫、玻璃胶等进行密封处理,底座用砂包垫高、夯实。真空泵在区块内均匀布置(按照设计要求),出膜口、连接出膜口与水箱上的胶管、水箱的真空口尽量在同一平面。

8)抽真空。抽真空分试抽气和正式抽气2个阶段进行。试抽真空在7-10d,试抽期间开泵不宜过多,膜下真空度应达到60~80kPa。若低于此值,及时查找原因。试抽真空时即开始真空度、沉降、孔隙水压力的监测。正式抽真空后严格按照设计要求开启真空泵数量,即真空泵的开启数量不得少于总数的80%。

真空预压

9)覆水。正式抽真空时应进行膜上覆水,覆水能增加附加荷载,防止真空膜暴露在空气中过早老化,并能避免水平排水管网在太阳的直晒下由于受热、受压而被吸瘪影响通水。为便于检查密封膜的破损,覆水深度也不宜过大,覆水深度以60cm为宜。

10)真空维护及监测。真空维护包括真空密封膜维护、密封沟覆泥覆水密闭维护、膜下及泵上真空表维护、真空泵维护、沉降标维护等。真空维护要求维护人员定岗定责,保证密封沟、密封膜不漏水气,保证真空泵正常运行。真空表每天读2次,应根据各表真空度了解抽真空情况;沉降标每天观测1次,绘制沉降观测曲线了解沉降情况及趋势。通过对各个固定沉降观测点、真空度监测探头、孔隙水压计的观测了解、掌握地基的固结程度、土体强度的增长和超静孔隙水压力的消散情况。通过实测的沉降量、真空度和孔隙水压力,调整与控制施工速率,指导施工。

11)停泵卸载。真空度稳定在80kPa以上时间不少于30d,真空预压时不得停泵;连续4d场地实测沉降量<2mm/d或固结度达到80%方可停止抽真空。

软基处理工程,采用无砂垫层真空预压技术处理超软黏土,该方法具有效果好、造价低、施工速度快的优点。在现有的施工工艺及施工方法中,该技术是进行新吹填土表层加固的最佳方法之一,该方法在沿海地区大面积围垦软基处理工程中得到了广泛推广,并取得了较好的效果。

来源:广州市盛洲地基基础工程有限公司

成立于年,是一家集科研、生产、设计、施工为一体的软基处理高新企业。公司拥有行业内优秀管理人才和设计施工团队,以安全、高效、环保的施工,建造优质精品工程,已经承接的项目包括有深圳机场二期工程、新加坡德光岛填海造陆工程、澳门大学工程、港珠澳大桥岛隧工程、印度达姆拉港工程、印尼KBN集装箱堆场工程、香港科技大学(广州)项目、阳江LNG调峰储气及配套码头项目、温州普洛斯智慧物流园等软基处理工程项目,盛洲始终坚持以诚信、专注、创新、共赢为己任,打造软基处理行业领跑者。



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