深度探讨真空联合堆载预压法加固软土施工技术与监测方法.doc

深度探讨真空联合堆载预压法加固软土施工技术与监测方法圆圆工业技术深度探讨真空联合堆载预压法加固软土施工技术与监测方法高艳民(中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222)摘要:本文基于笔者多年从事堆载预压施工及监测的相关工作经验,以真空联合堆戴预压施工技术及监测方法为研究对象,分析了其整个施工工艺流程和监测系统组成,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义.关键词:真空联合堆裁预压法施工工艺监测中图分类号:TBZ1文献标识码:A文章编号:1672-3791(20l0)11(b)一01000Z真空联合堆载预压法加固软土地基既能有减小地基工后沉降,又能在很大程度上提高地基的承载能力.但要运用该方法在实际工程施工中取得良好的加固效果,其合理的施工工艺的研究就十分重要.真空联合堆载预压法主要包括排水系统,密封系统,抽真空系统,场地填筑系统和监测系统,其工序如图l所示.真空联合堆载预压法施工中要特别注意和做好以下几点工作.(1)堆载前要采取可靠措施保护密封膜及密封查漏工作,防止堆载时刺破密封膜.(2)堆载底层部分应选颗粒较细且不含硬块状的堆载物,如砂料等,这一点特别重要,一旦在土体填筑过程中造成真空膜的破坏,将影响土体的正常填筑.(3)选择合适的堆载时间和荷重.(4)11:I固区内差异沉降控制问题.1施工工艺施工前必须对欲加固区的土层分布进行十分认真的分析,特别是对含有硬夹层,透水性好的流沙层深厚复杂软土地基,这些将影响抽真空的成败与否,所以前期的地质补勘工作很重要.补勘后就可以进行施工准备工作,测量放线,工设备及材料进场,场地平整,挖四周排水沟,为后面的排水系统施工打好基础.1.1排水系统排水系统主要由竖向排水系统和水平排水系统两大部分组成,下面分别论述.(1)竖向排水系统.真空负压是通过打设在地基中的竖向排水体向下传递给土体的竖向排水体有普通砂井,袋装砂井,塑料排水板等形式,目前工程中应用的最多的是塑料排水板.塑料排水板的选择应该具有良好的透水性和强度,纵向通水量不小于(1540)X103Im/s;滤膜的渗透系数不小于5103cm/s;板芯的抗拉强度不小于(1015)N/ram;滤膜的抗拉强度干态时不小于(1.523)N/mm,温态时不小于(12.5)N/ram,整个排水板反复对折5次不断裂认为是合格的.此外还要考虑插设深度.(2)水平排水系统.水平排水系统采用铺设砂垫层,其材料采用透水性好的砂料,细碎石,砂砾石或复合土工材料褥垫.一般采用级配良好的中粗砂垫层,含泥量不大干3%,渗透系数不低于103cm/s,厚度一般为30cm40cm.砂垫层应该均匀,密实,表面平整,碾压后经检验达中密D>0.67就可以进行元件埋设和竖向排水系统施工.1.2抽真空系统抽真空系统包括主,滤管布置及铺设,主管出膜装置,抽真空设备与安装.敷设滤管前,先对场地进行测量,然后按设计施工图的几何关系,放线主,滤管位置.滤管间距一般为5m6m,主管间距15m20m.主管一般为中90mm镀锌钢管(或PVC管),支滤管为63ram镀锌钢管(或PVC管).主管与支滤管之间采用变径三通,四通柔性连接,同管径的对接采用钢丝吸水胶管连接,全部吸水管均埋入砂垫层中,并通过出膜施工准备排水管施I填土堆绒联合预测量放线铺密封膜软检测铺设层真牵象安装塑科排水饭施抽空亢空卸付图1真空联合堆载预压施工工艺流程图DO科技资讯SCIENCE&TECHNOLOOYINFORMATION器及吸水管与真空泵连接.在挖密封沟的同时,可进行主管与支滤管的连接,安装和埋设,由于滤管上面有孔洞(孔洞的布置形式,形状,间距等参数要根据施工现场的要求,既要满足通水良好而且要使滤管强度满足要求),为防止砂砾进入支滤管内堵塞管道,应用尼龙绳缠绕滤管后用无纺布(250g/m)包裹.滤管敷设前,对管子的接长和交叉,应事先加工二通,三通,四通软接头配件,以便施工时好用.施工操作员要特别注意管子连接部位的施工质量,必须做到不漏气.滤管的末端要用木塞或PVC圆板封死,然后套上预先缝制好的反滤管布套,再扎牢即可.这里必须强调的是主管与测试仪器的出膜连接处要特别细心对待,既要做到保证管路系统连续畅通,又要使膜不漏气,质量检验人员必须加强检查监督管理.抽真空装置目前一般采用射流真空泵,现场泵的数量和布置方式要根据实际情况.13密封系统密封系统主要包括真空膜及铺设,密封沟开挖与回填,真空膜保护及土层深部密封,拉裂缝处理等.真空膜的技术指标应满足下列要求:渗透系数10.(cm/s),圆球顶破坏强度28ON,抗拉强度250N/scm,梯形撕裂强度40N.材质采用聚氯乙烯塑料膜,厚度O.12mm0.14mm,膜间搭接长度为1.5cm2.0cm,膜的搭界必须用热合粘接法.真空膜铺设前,要求派专人,逐一检查场地表面,是否有尖锐器物,如铁丝头等,发现应及时清理,以免刺破密封膜而漏气.而后在砂砾层上铺设l0cm厚的细砂,表面要求达到平整且压实,然后铺一层土工布,土工布的顶破强度要求1600N,然后再铺真空膜.铺设的土工布和真空膜松紧要适度.过紧了因抽真空和加载引起的地墓沉降,可能会使膜被拉破而损坏;太松了,会影响真空度的上升和稳定.真空膜的热合粘接,一定要认真,不得出现漏气现象,铺好第一层真空膜后,仔细检查是否有破损,如有破损应用补膜器补好,然后铺设第二层真空膜,再检查,粘补.2监测系统真空联合堆载预压加固软基的监测装置,主要有膜下真空度和泵上真空度观测的真空表,用于观测加固场地沉降的沉降标和测定地下孔隙水压力的孔压计,测斜工业技术SCENCE&TECHN0L0GY匪圆仪,水位观测孔,上体及塑料排水板中真空度等,埋设位置和数量符合设计要求.监测的要求:本阶段的丁作,应做好真空表,沉降标,孔压计的观测和记录,做好设备运行的观测和记录.般要求真空表的观测,每天不小于6次,沉降观测要求,开始一月内,一天两次,一月后,每天一次.孔隙水压力观测,水平位移观测要求一天一次.当稳定抽气达到4个月,场地的平均沉降量达到了设计要求,且最后10天的日沉降量小于lmm时,便可进入维持抽气阶段.维持阶段的抽气,要逐渐减小开泵的数量和开泵的时间.维持阶段的抽气,一般不超过5天.维持抽气结束后,组织人员拆除设备,监测装置.2.1表面沉降观测表面沉降观测目的,以了解沉降速率,总沉降量和地基平均固结度.表面沉降板的埋设:在埋设点地面挖50cm50cm3cm的土坑,内铺5Ocm左右的黄砂,整平压实;将沉降板平放在坑内,保证板面水平,并回填土整平压实;沉降板的金属测杆,套管和接驳的垂直偏差率应不大于1.5%,金属测杆直径为4cm,测杆应与底板焊接为一体;套管采用塑料管,直径为lOcm,具有一定的强度和刚度.将套管垂直套进测杆标上;用水准仪连续数日观测杆的高程,并确定初始高程.观测要求:沉降观测要求按等级水准规定测量,并定期校正基准点的高程,在填土加荷期间每两天观测一次,施丁期每周观测两次.2.2水平位移观测土体水平位移是控制场地填筑速率的重要参数.由于真空预压使场地中心形成负压区,即相当于土体上施加了围压,此时(上接99页)上,下升降钻头反复扫孔纠正,偏斜严重时则需回填片石,并待其沉淀密实后重新缓慢钻进.2.5当水下混凝土灌注施工中出现导管接头不严密.管壁强度不够引起管壁破裂导致泥浆进入导管渗入混凝土中,严重影响混凝土质量标准,造成松散,囊体,夹浆层甚至断桩.假如导管埋入混凝土太浅,泥浆可能反压进人导管也会出现以上情况;当发现护筒外壁冒水,引起地基下沉,使护筒倾斜和移位,导致无法正常施工;当出现孔底沉渣过厚,影响桩底支承质量.在施工中如果出现以上情况我们应采取预防和相应的处理措施:在施工前要对导管进行密水和强度试验,符合要求后才可使用,导管制作应达到如下要求:导管管身要有足够的抗拉,抗压强度,能承受自重内外压力,导管使用前,各节导管预先试拼作好编号,正式使用时按编号拼装,接头处均须垫人橡胶垫圈,安放时须对正放平,拧紧螺栓,严防漏水;导管内径要一致,内壁须光滑,组拼后须用锤球作通过试验;在进行混凝土灌注时要连续灌注.混凝土尽量集中拌和,罐车运输,混凝土流动性,和易侧向位移表现为向场地中心移动的趋势,有利于填土稳定.而在堆载预压加固填土时,水平位移主要是作为控制加荷速率,保证堆载安全的控制指标.测试要求:采用电阻应变式测斜仪伺服加速度式测斜仪进行测试;测试时保证测斜仪反转180.,重新测试一遍,以消除仪器的误差;测量稳定后测斜管的初始位置,所测结果视为基准值记人测试记录表;观测频率视加固方案而定,通常与表面沉降观测一致.23子L隙水压力观测与位移资料相比,吱测孔隙水压力会更好的提供关于土体破坏情况的最早迹象.对于估计固结过程和确定填土施工速率来说,测定孔隙水压力也是一种基本手段.了解抽填过程中土体内孔隙水压力的变化情况,主要是用来控制填土速率,判断土体的整体稳定性,根据测出的孔隙水压力随时间的变化过程线,反算土层的加固系数及不同时间的固结度,进而推算土体加固强度的增长情况,以确定下一级施加荷载的大小和时间,最终判定土体加固效果和加固的终止时刻.测试要求:用频率仪测试时必须等读数稳定后读取;待同一观测断面的全部孔压计埋设后,所有孔压计的外引电缆应编好测点号码,而后集中穿入硬塑料管埋入电缆沟.注意各点电缆线的保护将归拢成一束的电缆呈波浪型摆好,铺上黄砂并用土填平,测头统一放入观测箱,在电缆沟旁应作好标记,以防施工时截断电缆线.24分层沉降观测分层沉降观测可以查明沉降发生的层位,为地基处理提供科学的依据.分层沉降观测可以得到不同深度土层在加固过程中的沉降曲线,了解各土层的压缩情况,判断加固达到的有效深度及各深度土层的固结程度,为计算沉降的研究及设计提供验证的资料.测试要求:测试时必须定期测量管口高程,以便修正读数;场地填土施工时应该注意保护2.5真空度观测膜下真空度的量测有助于了解真空压力随时间的变化情况,得到真空荷载随时间的变化曲线;砂井中真空度的量测有助于了解真空度沿垂直排水通道中的传递规律及真空度的传递损失,判断真空荷载在垂直方向上的分布情况,影响深度,判断有效加固深度;淤泥中真空度的量测有助于了解在淤泥中真空度随时间的发展过程,从而判断淤泥的加固效果和固结程度.测试要求:真空度上升阶段,每2小时观测一次;真空度达到设计要求值阶段,每4小时观测一次;真空度出现波动时,应仔细检查分析原因,是否是连接处漏气或者密封膜破坏,并应采取应对措施.参考文献【1】任世杰.塑料排水板处理软土路基施工技术【J】.铁道建筑,2005(11).2】石洋海,魏丽敏,任世杰.真空堆载联合预压加固效果分析【J】.公路交通科技(应用技术版),2007(7).性,坍落度要控制好;导管埋深一般控制在2m6m.导管的埋入过深和过浅都不利于罐注的进行;在钻孔的过程中要保持孔内水位.为预防孔壁坍塌,一般要保持筒内水位比简外高出1.5m2.Om;操作中尽量避免碰撞孔壁,随时观察孔内泥浆面变化;控制孔底沉渣厚度.安装完漏斗,灌注第一盘混凝土前,应立即对孑L底进行高压射水,使孔底沉淀物漂浮,同时立即灌注第一盘混凝土封底,这样可以尽量减少孔底沉渣厚度.3结语综上所述,钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作,每道:工序都必须从严要求,保证施工质量,任何一道工序出现问题都将带来严重的后果.因此,要保证钻孔灌注桩的施工质量,必须选择先进的设备,合格的施工人员,严格把握每道工序质量,现场指挥人员要具有周密的组织协调能力,有高度的责任心,以防为主,各部门全面配合,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证.参考文献【l】吴玺.沉管灌注桩和钻孔灌注桩的组合应用研究【J】.山西建筑,2010(9):8789.2J英梅.桥梁钻孔灌注桩施工质量控制要点之我见【J】.中国科技信息,2010(1):6566.f3】张晖,张旭.浅析钻孔灌注桩施工质