气压劈裂真空预压法设计与施工方案汇报

1、气压劈裂真空预压法设计与施工方案汇报1、工程概况、工程概况2、工程地质条件、工程地质条件3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介4、劈裂真空法设计、劈裂真空法设计5、劈裂真空法施工、劈裂真空法施工1、工程概况、工程概况本项目位于苏北平原中部的盐城市阜宁县及建湖县境内，本项目位于苏北平原中部的盐城市阜宁县及建湖县境内，路线全长路线全长36.204km36.204km。实现阜宁县高速公路从无到有的突破。1、工程概况、工程概况新长铁路新长铁路气压劈裂真空预压段位于阜宁二标东益互通：气压劈裂真空预压段位于阜宁二标东益互通：CK0+939-CK1+190CK0+939-CK1+1901、工程概况、工程概况气压

2、劈裂真空预压法气压劈裂真空预压法FN-2标施工图设计会议纪要及落实情况1、工程概况、工程概况东益互通东益互通被泽沟被泽沟戛粮河戛粮河1、工程概况、工程概况2、工程地质条件、工程地质条件3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介4、劈裂真空法设计、劈裂真空法设计5、劈裂真空法施工、劈裂真空法施工东益互通东益互通: :软土连续分布，土性为淤泥、淤泥质粉质粘土（粉土），局部地段夹软土连续分布，土性为淤泥、淤泥质粉质粘土（粉土），局部地段夹粉土薄层，具高孔隙比，高压缩性。有机质含量一般为粉土薄层，具高孔隙比，高压缩性。有机质含量一般为0.97%0.97%4.84%4.84%，平均值，平均值2.62%2.62%

3、；一般层顶埋深；一般层顶埋深0.00.03.8m3.8m，一般层厚，一般层厚1.71.75.6m5.6m，层厚最深达，层厚最深达19.8m19.8m；层位层位天然天然含水量含水量（% %）孔隙比孔隙比e e液性指数液性指数（I IL L）压缩系数压缩系数a a1-21-2(Mpa(Mpa-1-1) )压缩模量压缩模量E ES S(Mpa)(Mpa)锥尖阻力锥尖阻力qcqc(Mpa)(Mpa)侧壁侧壁摩阻力摩阻力fsfs(kPa)(kPa)含水比含水比1-21-236.636.685.285.21.0331.0332.4522.4520.920.921.311.310.4800.4802.210

4、2.2101.441.444.324.320.140.140.770.773.53.516.216.21.001.001.341.34024681012222018161412108642002468深 度 (m)锥 尖阻 力 qt(MPa)050100150侧壁 摩阻 力 fs(kPa)0200400600孔 隙水压力 u2(kPa)02468摩阻 比 Rf(%)土分 类 灵敏性细粒土 有机质、泥炭 粘土 粉 质粘土-粘土 粘质粉 土-粉 质粘土 砂 质粉 土-粘质粉 土 粉 砂 -砂 质粉 土 砂 土-粉 砂 砂 土 砾石-砂 土 非 常坚硬细粒土 砂 土-粘质砂 土1-1c层粉土：灰黄色

5、，很湿，稍密状态，上部为耕植土，近连续分布，厚度1.41.9m。1-2层淤泥、淤泥质粉质粘土：灰褐色，流塑，高孔隙比，高压缩性，含少量腐殖质，局部夹粉土薄层；一般层顶埋深1.15.2m，层厚8.933.4m。1-2a层粘土：灰黄色，可塑，高孔隙比，高压缩性，含有机质，局部夹粉砂薄层；夹于1-2层之间。2-1a层粉质粘土：灰黄色，可塑，中等压缩性，局部夹粉砂薄层，局部地段揭示。2-1c层粉土：黄色，湿，中密密实状态，干强度低，局部夹粉砂薄层，局部夹粉质粘土，连续分布，局部双层分布。CPTU孔号测点深度（m）t50（min）固结系数(10-3cm2/s)CPTU 25.0860.1512.081.

6、6315.0200.65CPTU 45.0630.2112.015.70.83CPTU 56.0750.1714.0370.3521.00.621.69CPTU孔号测点深度（m）t50（min）渗透系数(10-7cm/s)CPTU 25.0860.0112.080.0315.0200.01CPTU 45.0630.0112.015.70.02CPTU 56.0750.0114.0370.0121.00.60.271、工程概况、工程概况2、工程地质条件、工程地质条件3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介4、劈裂真空法设计、劈裂真空法设计5、劈裂真空法施工、劈裂真空法施工真空预压法加固软土的加固效果主

7、要取决于膜下真空度和竖向排真空预压法加固软土的加固效果主要取决于膜下真空度和竖向排水体中负压的分布规律。受井阻影响，竖向排水体内的负压沿深水体中负压的分布规律。受井阻影响，竖向排水体内的负压沿深度会有一定程度的衰减。度会有一定程度的衰减。出处排水体间距(m)膜下真空度(kPa)测量深度（m）深部真空度（kPa）沿程损失率(kPa/m)测量位置陈环80.0 10.0 60.0 2.0 砂井沈珠江（1986）1.3 80.0 10.0 27.0 5.3 砂井张泽鹏（2002）1.2 80.0 10.0 16.0 6.4 砂井彭劼（2002）1.2 78.0 25.0 15.0 2.5 砂井娄炎（2

8、003）1.2 80.0 9.0 50.0 3.3 砂井张泽鹏（2002）1.2 80.0 10.0 58.0 2.2 排水板邱青长（2007）1.2 80.0 4.0 32.0 12.0 排水板明经平（2009）1.2 85.0 5.0 47.6 7.5 排水板孙立强（2010）1.0 80.0 20.0 20.0 3.0 排水板朱群峰（2010）1.0 80.0 7.4 65.2 2.0 排水板3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介竖向排水体内的负压沿深度的衰减，导致真空预压加固深度竖向排水体内的负压沿深度的衰减，导致真空预压加固深度较小，深部加固效果变差。较

9、小，深部加固效果变差。如何提高深部土体的加固效果成为扩大真空预压法应用如何提高深部土体的加固效果成为扩大真空预压法应用范围的核心问题之一。范围的核心问题之一。出处出处加固深度描述加固深度描述李小和李小和 (2002)22m处沉降为零，处沉降为零，17m以下的沉降几乎无变化，以下的沉降几乎无变化，13.7m处的磁环处的磁环沉降增加亦很慢。沉降增加亦很慢。施卫东（施卫东（2003）浅层加固效果较好，但深层效果不明显，在浅层加固效果较好，但深层效果不明显，在7.0 m以上土的抗剪以上土的抗剪强度提高较大强度提高较大魏波（魏波（2003）10 m范围内的加固效果很明显，超过范围内的加固效果很明显，超过

10、10m的效果不明显，的效果不明显，18m以下土层无加固效果以下土层无加固效果朱建才（朱建才（2004） 2-14m的淤泥层压缩量最大，约占总沉降量的的淤泥层压缩量最大，约占总沉降量的70%周波（周波（2008）沉降主要发生在地面以下沉降主要发生在地面以下08m的范围内的范围内 真空预压加固软土地基技术规程真空预压加固软土地基技术规程（JTS 147-2-2009）指出）指出真空预压加固地基固结度需达到真空预压加固地基固结度需达到80%。大量的工程为了满足。大量的工程为了满足上述要求，抽真空时间较长。上述要求，抽真空时间较长。 孙立强，闫澍旺（孙立强，闫澍旺（2010）加固吹填土地基时抽真空时间

11、长达）加固吹填土地基时抽真空时间长达275天。天。 金小荣等（金小荣等（2007）采用真空预压法加固软基长达）采用真空预压法加固软基长达7个多月。个多月。 董志良（董志良（2006）采取真空预压法加固潮间带软土地基历史）采取真空预压法加固潮间带软土地基历史180天天 刘汉龙（刘汉龙（2006）杭）杭-金金-衢高速公路真空预压法加固软土历时衢高速公路真空预压法加固软土历时8个多月。个多月。 2003年淮盐高速公路采用软基处理时抽真空时间长达年淮盐高速公路采用软基处理时抽真空时间长达200天以上天以上 推广真空预压法另一个核心问题是缩短固结时间，提高地基推广真空预压法另一个核心问题是缩短固结时间，

12、提高地基固结度，减小工后沉降。固结度，减小工后沉降。3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介 针对真空预压法的上述局限性，刘松玉等提出了针对真空预压法的上述局限性，刘松玉等提出了气压劈裂气压劈裂联合真空预压法联合真空预压法加固深厚软土地基的新技术加固深厚软土地基的新技术( (简称劈裂真空法简称劈裂真空法) )3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介在常规真空预压法的基础上增加气压劈裂系统。当高压气体压力超过某一临界值以后，土体发生劈 裂，土体中产生大量裂隙，裂隙与预先打设的塑料排水板组成有效的排水导气网络。一方面可以提高真空荷载向深层土体的传递效率，有效克服真空荷载随深度快速衰减的局限性；另一方面可提高深

13、部土体的渗透性、加速深部超静孔压的消散，加快土体固结，以缩短预压时间和有效控制工后沉降。3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介1、工程概况、工程概况2、工程地质条件、工程地质条件3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介4、劈裂真空法设计、劈裂真空法设计5、劈裂真空法施工、劈裂真空法施工22 设计原则与适用条件 1 设计流程及内容2 设计计算34、劈裂真空法设计、劈裂真空法设计23设计原则与适用条件设计原则与适用条件 设计原则对高速公路等，工程实践中对变形的要求不断提高，工程实践提出了以沉降为控制目标的设计新原则。 以工后沉降为控制目标的设计原则已经隐含了稳定性的要求（赵维炳，2004)。 适用条件劈裂真

14、空法主要适用于淤泥、淤泥质土等软土地基，对于软土厚度或埋设大于10m时其加固优势会更为明显。24呈正方形，预压荷载80kPa.p排水系统设计p密封系统设计p抽真空系统设计设计流程及内容设计流程及内容p注气管深度设计10m以下开始设置，垂直距离取24mp注气管布置形式间距根据单点喷气试验确定，可取4.8mp输气管路形式支管和主管，分区喷气p喷气方式分区喷气，以1030分钟为宜，间隙性 气压劈裂系统设计 真空预压系统设计 加固范围与预压荷载设计流程25设计计算设计计算p 喷气压力确定土体中的气压劈裂机理 气压劈裂技术参数设计tfP233Ccos2/ )sin1)(3(23fP（张拉机理）（剪切机理

15、）p 劈裂影响范围土体中的裂隙扩展模型3121ln12bgrrQpppgasnngasnnn)(2120nnnRrrrgradavggasleakrrIpKQnw22422243264ln161681088256ln232128RDkrDkRrrkpkrkpkpRDrrrkkpDrbwwdwddwd2201Rrbp 裂隙渗透性计算立方定律vfghkff12226 固结度计算VFVEVwV11)()()(,tZu VFVEV11)()(tuuuuuUt00 沉降计算p 最终沉降imiiiisheeeS10101U1SS工后p 工后沉降设计计算设计计算设计计算设计计算劈裂真空法计算程序施工立面示意

16、图施工立面示意图塑料排水板、注气管相对位置平面布置图注气管布置示意图注气管布置示意图塑料排水板、注气管相对位置平面布置图塑料排水板、注气管相对位置平面布置图(局部局部) 0.60.36CK0+810.0CK0+849.0注气管深度：14m注气管深度：20md=4.8d=4.8d=4.8d=4.8d=4.8d=4.8注气管深度：16md=4.8d=4.8注气管深度：18md=1.2d=1.2PVD布置示意图布置示意图真空度测头平面布置示意图注气系统平面布置图注气系统与注气管对应关系平面布置图注气系统与注气管对应关系平面布置图注气系统平面布置图抽真空系统平面布置图序单 位指 标备 注1g/m224

17、0参考指标经向kN/m50规格指标，必须满足纬向kN/m50必须满足3%25必须满足4kN0.41必须满足5kN4.0必须满足6mm0.070.57cm/s10-110-4项目单位面积质量CBR顶破强力等效孔径O902断裂强力断裂伸长率撕破强力垂直渗透系数 随机抽样，每5000m2一个，每供货批抽样不少于1个。砂垫层上铺设无纺布技术要求密封沟断面图沉降标平面布置示意图沉降标示意图（1）间歇性喷气对真空荷载和最终加固效果之影响 方法：依据孔压消散速率进行喷气间隙的动态优化（2）气压劈裂裂隙增加现场宏观渗透系数的验证 方法：现场施工过程中CPTU孔压消散测试补充研究重点：补充研究重点：1、工程概况

18、、工程概况2、工程地质条件、工程地质条件3、劈裂真空法简介、劈裂真空法简介4、劈裂真空法设计、劈裂真空法设计5、劈裂真空法施工、劈裂真空法施工3.气压劈裂真空预压法现场试验气压劈裂真空预压法现场试验1.平整场地平整场地 2.地质补勘地质补勘3.铺设砂垫层铺设砂垫层 4.打设塑料排水板打设塑料排水板 5.打设喷气管打设喷气管 6.埋设监测仪器埋设监测仪器7.铺设喷抽真空管路铺设喷抽真空管路 系统系统8.铺设喷气管路系统铺设喷气管路系统 9.喷气管路系统试喷喷气管路系统试喷 10.开挖密封沟开挖密封沟铺设密封膜铺设密封膜11.安装出膜装置安装出膜装置12.回填密封沟回填密封沟13.真空泵、空气压缩机真空泵、空气压缩机等安装调试等安装调试14.试喷气、试抽真空试喷气、试抽真空15.布设沉降标布设沉降标16.气压劈裂与抽真空气压劈裂与抽真空 17.施工结束施工结束施工工艺施工工艺3.气压劈裂真空预压法现场试验气压劈裂真空预压法现场试验5.5.打设塑料排水板、喷气管打设塑料排水板、喷气管 施工工艺施工工艺3.气压劈裂真空预压法现场