根据苏州市市政工程设计院关于真空堆载联合预压路基分期施工的要求,我项目部组织对K1+450~K1+710段进行施工实施,现已初步完成真空预压,实施小结如下:
一、真空--堆载联合预压的施工流程
平整场地 → 测量地面起始高程 → 埋设施工沉降观测仪表 →铺设砂垫层 → 打设排水板 → 铺设主管滤管 → 埋设砂垫层的真空度测头 → 挖密封沟 → 安装主管 → 滤膜装置 → 测量施工沉降量 → 铺密封膜下土工布及密封膜 → 安装抽真空装置 → 回填密封沟 → 联接主管到抽真空装置 → 设置膜上沉降标 → 测沉降初值 → 试抽真空 → 检查膜上及密封沟漏气情况 → 正式抽真空开始 → 施工测量开始 → 堆载预压 → 抽真空结束 → 测地表回弹量 → 进行加固后效果检验
二、排水系统施工
排水系统施工包括水平向和竖向两个系统,水平向排水系统为砂石垫层,竖向排水系统为塑料排水板。
1、水平向排水系统的实施
水平向排水系统施工要点是场地平整及砂石垫层的填筑。按照设计要求我项目部对试验段进行了清表平整碾压,其中K1+471~K1+611段河塘进行了清淤,回填碾压至标高1.5m(道路中心线),道路左右两侧按2%横坡控制。按设计要求填筑20cm垫层后打设排水板,50cm排水板带头埋设后,再铺设20cm砂石垫层,埋设主副滤管最后再填筑10cm的砂垫层,按照上述施工流程在施工过程中发现,当主副滤管铺设后,10cm砂垫层施工困难,采用机械施工对滤管损伤严重,后我项目部参照上海迪斯尼乐园及浙江宁波等地施工经验,20cm砂石垫层及10cm砂垫层一次性填筑,后反开挖施工。
2、竖向排水系统的施工
a、排水板的选择
塑料排水板采用SPB100-C型板,生产厂家为南京塑料制品厂,经南京水科院检测,其主要性能指标分别为纵向通水量61cm³每秒,滤膜渗透系数为9.07×10-³,复合体抗拉强度2.25KN/整宽,滤膜纵向干态抗拉强度为40N/㎝,滤膜湿态纵向抗拉强度为30 N/㎝,各项指标均达到规范要求,但有一点设计与规范不相统一,规范中仅对滤膜干湿态纵向抗拉强度作出规定,对干湿态时横向抗拉指标未作要求,提请设计院是否作相应调整。
b、打设塑料排水板设备的选用
塑排板打设设备通常有三种,第一种是履带式单管或双管插板机,该设备最大打入深度可达30米左右,有震动插入和静压插入两种方式;第二种是门架式插板机,其行走靠铺设轨道,其最大打入深度25米左右,其特点是效率较低行走不便;第三种是由挖掘机改造而成打入设备,其特点是打设速度快方便灵活。缺点是打入深度在20米左右。经多方比对,选用履带式单管振动灌入式施打设备。
c、塑排板的平面布置
K1+450~K1+660段塑排板间距控制在1.2米,K1+660~K1+710段控制在1米,梅花形布置,平面位置误差不超过4cm,打入深度均达25米,板头预留长度50cm。试验段累计打入排水板计40多万米,在打设过程中出现的空洞及时用砂回填,一个段落打设结束后,报请监理验收并及时将塑排板埋置于砂垫层中。
三、真空抽吸系统
真空抽吸系统的施工主要包括主管和滤管的布置,主管的出膜装置,真空抽吸设备的安装调试。
a、主管及滤管的布置
排水主管采用pvc管,主管直径ф82mm。原设计滤管直径ф55mm,滤管上均匀布置滤眼,滤眼直径8mm,间距4cm,滤管表面用≥300g/㎡的无纺布包裹,主管之间用三通连接,滤管之间用直通连接,主管和滤管之间用四通连接,主管和滤管直接埋入砂垫层中,滤管通过管路出膜面与膜外的抽真空管路连接到真空泵上。由于本工程采用真空-堆载联合预压工艺ф55mm滤管布眼后,其环刚度下降较大,抗压性能较差。在业主带领之下与监理单位进行市场考察,现行的真空预压排水滤管均采用HDPE双壁管取代PVC管,HDPE双壁管由专业生产厂家生产。滤眼的布置环绕布置,孔眼的间距为1cm孔径在4mm,外面采用双层无纺布缠绕。
主滤管布置示意图
b、真空设备
本次试验段总面积约17000㎡,按1台/1000㎡布置17套真空设备,真空装置由潜水泵,射流喷嘴,循环水箱组成,单泵抽真空能力均大于95Kpa,每台泵控制加固面积1000㎡.
四、密封系统
管路铺设完成后,进行人工整平,平整后铺设一层无纺土工布,无纺布的搭接宽度为20cm,手提式缝纫机缝制,无纺布的宽度超出加固边线3米,即每个方向增加1.5米,无纺土工布纵向拉伸前强度≥20KN/M,撕裂强度≥500N,CBR抗穿刺强度≥3.5Kpa,纵、横向拉伸断裂伸长率及渗透系数均满足设计要求。真空密封膜单层厚度≥0.14mm,抗拉强度≥18Mpa,圆球顶破强度≥100N,延伸率≥240%,渗透系数≤1.0×10- cm/s。密封膜幅宽为3米,在工厂预先进行加工,将条状的薄膜通过热粘的方法将拼成2 块,单块面积达到1万多平方米,预留一道缝在现场用PVC胶粘接,两层密封膜的加工宽度按照加固区面积确定,四边各加宽2米,铺设至密封沟沟底。密封沟的开挖深度为1.5米,无纺土工布及密封膜均铺设到沟底后分层回填压实,重点做好第一层回填,确保将土工布和密封膜压好,使膜紧贴沟壁和沟底。
五、加固过程的管理
完成上述各项工作后,进入真空预压阶段。开启两台真空装置进行排气,是密封膜紧贴砂垫层,在此过程中进行补漏工作,补漏工作完成后逐步加载,最终满荷运行,从5月9日开始抽排,膜下真空度逐步上升,5月15日基本达到80Kpa,在先期抽排中,加固土层沉降较为明显,初步统计结果表明,截止5月31日,沉降最大值为658mm,最小值371mm,在加固过程中重点做好如下几点工作:
1、确保电力供应
目前我项目部配备500KW变压器一台,在试验过程中由于电网原因停电20分钟,膜下真空度下降较快,为此我项目部配置了两台25KW柴油发电机,确保在电网停电时,有6台设备靠自发电运行,维持膜下真空度不致下降太快。值班人员密切注意发电机组的工作性状,加强值班管理和维护,确保其正常工作。
2、保证密封效果
随着加固过程的进行,地基将发生连续不断的变形,它包括垂直和水平连个方向的变形,地面产生裂缝及时用泥浆灌缝。密封膜被拉破时将导致真空度下降,现场加强巡查,夜间所漏采取相应的措施及时对密封膜进行修补,保证加固区的密封效果,始终保持80KPa以上。
3、建立严格的值班制度
一天24小时分三班进行连续不断的值班,除巡视检查外,对现场的真空度、沉降等情况按时做好详细记录,按专门的表格如实填写,以备日后查找问题和加固效果分析。
六、真空预压情况分析
1、排水板打设密度的影响
从实验段塑排板打入分两个区域,K1+450~K1+660段塑排板间距控制在1.2米,K1+660~K1+710段控制在1米,加密段平均沉降量为583mm,其他段落平均沉降量为455mm,相差128mm,试验结果表明增加排水板打入密度,真空预压效果明显提高。
2、土层分层固结效果明显
从分层沉降监测报表统计结果看,截止5月27日分层沉降共计分为8个层面,由上而下,沉降量逐步减少,Fc1断面第一层累计沉降584mm,第八层累计沉降12mm,数据表明排水板打设深度设计较为合理,分层沉降明显。
3、地下水位变化差异较大
本次试验布置了3个监测断面,SW1地下水位累计变化为2.736m,SW2为2.736米,SW3为1.322米,三段平均沉降量分别为584mm,455mm,4mm。地下水位变化差异的原因有待进一步观察分析。
七、几点建议
1、道路横坡为2%,按此标准在排水板打设过程中无法控制插板的垂直度,建议是否在铺设砂垫层时调整为1%;
2、排水主管及滤管的选材和布置形式。建议排水主管垂直于道路滤管沿道路方向布置,连成一个整体。滤管材料改用HDPE双壁管,管径调整为63mm。
3、砂石垫层中设计采用天然级配砂石,在施工中发现,石子棱角分明,土工膜保护难度较大,可否采用天然级配卵石取代。
4、施工监测项目中仅有膜下真空度监测,未考虑垂直排水通道与淤泥中真空度的测量。如果增加垂直排水通道的测量,其一,了解真空度沿垂直排水通道中的传递规律,了解真空度沿垂直排水通道中的传递损失,从而判断真空荷载在垂直方向上的分布情况、影响深度、有效加固深度;其二,了解在淤泥中真空度随时间的发展变化过程,从而可以判断淤泥的加固效果,从而判断与泥土的固结程度。下载本文