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1、超載預壓施工工藝真空預壓的特點1.1 真空預壓法是利用大氣來加固軟地基，因此和堆載排水預壓法相比，不許要大量的預壓材料。1.2 真空預壓法在施工時荷載無須分級施加，可以一次性快速施加到80Kpa以上而不會引起地基失穩，與堆載預壓法相比加載較快，可明顯縮短工期。同時該法在卸載時只要抽氣停止就可以了，因而施工起來簡單、容易。1.3 在同等條件下真空預壓法處理后地基比堆載排水法處理的地基密實度高，且加固均勻，平均沉降量要大1.4 在同等條件下，真空預壓法加固地基時抗剪強度增長率比堆載排水法大。1.5 真空預壓法的工程造價主要取決于真空泵的動力消耗。1.6 真空預壓與堆栽預壓相結合可以達到超載的目的，2、而不會產生填土超載預壓的不利于穩定的弊端。2適用范圍2.1 堆載材料缺乏，價格較高，工期較緊而電力供應不足地區。2.2 難以施加荷載的超載地基。2.3 臨近危險邊坡地帶。3工藝原理真空預壓法是排水固結法處理軟土地基的有效方法之一，它是利用專門的設備，通過抽真空在地基中產生負壓，使土體空隙中的水分排出，從有效應力原理可知：空隙水排出，孔隙水壓力減小后，有效應力就相應的增加，在壓力差作用下，土體中的水分被排出，土體得到加固，土體強度得到提高。根據達西定律，土體中孔隙水的滲透速度與水力坡度正正比，增加水頭差和減少排水距離L均可加速土體的排水固結。真空預壓的加固機理是通過保持土體中的總應力不變，降低垂3、直排水通道中的孔隙水壓力使之小于原有的孔隙水壓力，即產生孔隙水壓力，形成滲流需要的水力梯度；而堆載預壓是通過施加外荷載使土體中的總應力增加，導致軟土中的孔隙水壓力增加并超過垂直排水通道中的孔隙水壓力，即產生正的孔隙水壓力，從而形成滲流需要的水力梯度/兩者聯合應用，正負孔隙水壓力壓差增大，也就是增加了水頭差，造成孔壓消散更快，加固效果更好，真空聯合堆載預壓加固軟基工藝原理見圖34工藝流程及操作要點4.1 工藝流程見圖4.11-平整場地；2-量測地面起始高程；3-埋設施工沉降觀測板；4-鋪設30砂礫墊層；5-打設排水板；6-鋪設20cm砂礫墊層；7-鋪設10cm砂墊層并敷設主管、濾管；8-埋設砂墊4、層中的真空度測頭；9-挖密封溝；10-安置主管出膜裝置；11-量測施工沉降量；12-鋪土工布及土工膜；13-鋪設10cm砂墊層；14-安裝抽真空裝置；15-回填密封溝；16-聯接主管到抽真空裝置；17-設置膜上沉降標；18-測沉降初值；19-試抽真空；20-檢查膜上及密封溝漏氣情況；21-正式抽真空；22-施工監測開始；23-土方填筑開始；抽真空結束；（流程圖見下頁）4.2施工工藝下面結合杭州灣跨海大橋南接線工程第六合同段工程概況對真空聯合堆載預壓的施工工藝予以說明。工程概況：該工程位于浙江省慈溪市掌起鎮，屬于海積平原區。軟土地基的特點是1亞粘土耕植土層厚1-2m。下伏1層淤泥質亞粘土軟土層，5、土工試驗指標低，變異性較大。主要的軟土層為1：淤泥質亞粘土（Q42+m）灰色、灰褐色，飽和、流塑。層間夾亞粘土或亞砂土薄層，層厚約2-4cm。具有高含量、高孔隙比、高壓縮性、高靈敏度等特征，工程地址條件很差。全合同段分布，埋深1-2m，最厚達23.4m，不宜作為基礎持力層。圖4.1真空-堆載聯合預壓法施工工藝流程圖軟土地基處理設計標準：1、 路堤穩定控制標準：采用有效固結應力進行穩定性計算，不論在施工期還是運營期，其穩定系數K1.5；2、 路面設計使用年限（15年）內殘余沉降滿足下列要求：橋臺與路堤相鄰處0.10 m，涵洞或箱形通道處0.20 m，一般路段0.30 m。水平排水系統施工 4.26、.1.1清除表土，整平場地形成自路中心向兩側2%的橫坡； 4.2.1.2砂的質量和規格必須符合設計要求和規范規定； 4.2.1.3砂墊層表面不得存留石塊及其他尖利雜物并符合表4.2.1.3要求；表4.2.1.3 砂墊層施工要求項次 檢查項目 規定值或允許偏差 檢查方法和頻率1 砂墊層的厚度 不小于設計 每200 m檢查4處2 砂墊層的寬度 不小于設計 每200 m檢查4處3 反濾層的設置 符合設計要求 每200 m檢查4處4 壓實度 90 每200 m檢查4處4.2.2垂直排水系統施工 4.2.2.1塑料排水板的施工工藝如下：移動插班機就位，調正套管垂直度，對準樁位。在空心套管中插穿入鋼靴，再7、將排水板回插入套管咀中，拉緊排水板，使鋼靴緊貼套管沉入土層，至設計要求深度； 以震動加壓的方式將套管沉入土層，至設計要求深度； 拔出空心套管，由于土對鋼靴及排水板的粘結力而使排水板留在土中； 留出排水板埋入砂墊層的長度約為30，將排水板減斷，移動導管至下一樁位，繼續下一根排水板施工。 4.2.2.2排水板施工注意事項 施工前根據設計要求打設深度及地質情況選用合適的插班機； 排水板在打設當中出現回帶現象較嚴重時，除嚴格控制淤泥進入套管外，必要時可向管內適量注水，如回帶超過0.5 m時應重新補打； 打設排水板時留在孔口的淤泥應及時清除，以防污染砂墊層； 打設排水板不應扭曲，濾膜不應破損或污染； 排8、水板接長時應拆開濾膜，對準芯班槽口，再包好濾膜，用釘固定，搭接長度不應小于0.2 m嚴禁浮放搭接； 排水板應露出第一層砂墊層15，彎倒埋入第一層砂墊層。 4.2.2.3塑料排水板施工要求應符合表4.2.2.3的規定表4.2.2.3塑料排水板施工要求項次 檢查項目 規定值或允許偏差 檢查方法和頻率1 板間距（） 150 抽查2%2 板長 不小于設計 查施工記錄3 豎直度 1.5 查施工記錄 4.2.2.4排水板打設完畢并驗收合格后應及時仔細地用砂料把打設時在每根塑料排水板周圍形成的孔洞回填好，否則抽真空時這些孔洞附近的密封薄膜很容易造成漏氣從而難以達到和維持要求要求的真空度；4.2.3.1抽真空9、系統施工4.2.3.1抽真空系統主要包括：主、濾管安裝，主管出膜裝置，抽真空設備安裝；4.2.3.2一般每臺真空泵擔負軟基處理面積為8001000，據此可根據軟基處理總面積算得真空泵的數量，再根據真空泵的數量計算出主管間距，濾管間距一般為68m。主濾管布置要求見圖4.2.3.2。.3濾管與濾管連接可在管頭涂PVC 膠水，再將小管頭塞入略大管頭相連接。4.2.3.4主管與濾管連接由三通和四通構成，三通、四通與個管采用鋼絲橡膠軟管，要求鋼絲橡膠軟管套入真空管和三通、四通的長度10，并用12號鉛絲綁扎，綁扎時注意沿線路橫向不應過緊，達到不使沙礫進入真空管即可，并要求鉛絲頭向下，以防止其損壞密封膜。410、.2.3.5 主管出膜采用在膜上挖洞，在膜外用專用塑料膠水粘貼雙層密封膜堵漏進行處理，要求見圖4.2.3.54.2.3.6 主管出膜后用橡膠軟管接入止回閥，止回閥再與抽真空裝置連接，其安裝見圖4.2.3.6.7抽真空裝置由水箱、射流噴嘴、真空吸管、污水泵組成，安裝見圖4.2.3.7，水箱安裝在密封溝上，并應使其高度低于密封膜面高度圖4.2.3.7施工沉降在平整場地后開始實施。沉降板采用20200.5鋼板制成，并在鋼板中央焊一小鐵釘，以便安裝塔尺，鋼板下焊接兩個長約25左右的“耳朵”，便于插入地下，防止移動。 4.2.5.3施工沉降板一般情況下每100m埋設一組，左、中、右各一個，埋設后應設醒目11、的標志，以防破壞，如有特殊情況位置可當調整。觀測分別在埋設后上完砂墊層進行，其差值為施工沉降。填筑期間沉降板及側向位移樁構造如圖4.2.5.3.4填筑期間沉降板及側向位移樁布置如圖4.2.5.4.5軟土路段觀測斷面設置根據設計圖要求設置，路中沉降板應避開通信管道位置，沉降板和位移邊樁的布設可根據實際地形和施工情況作適當調整。4.2.5.6沉降板在密封膜鋪完后安放。要求在板下鋪一塊土工布以防損壞密封膜。施工期間根據實際情況進行接長，最后一節應安置管帽。4.2.5.7施工中應注意保護沉降板和側向位移樁，避免被施工機具破壞，影響觀測結果； 4.2.5.8沉降板及側向位移樁觀測頻率要求：施工期間，每填12、一層觀測一次，路堤填高超過極限高度后，每天觀測一次，應固停止施工，每三天觀測一次；預壓期間，第一個月每三天觀測一次，第二個月至第三個月每七天觀測一次，從第四個月開始，每半個月觀測一次，直到鋪筑路面。4.2.5.9施工期間，若中樁沉降板日沉降量達到1/d，或日側向位移達到0.5，應立即停止加載；停止加載后，必須每天進行觀測，并且當連續觀測三天的沉降量與位移值之內時，方可繼續進行加載。最后將觀測記錄繪制成圖4.2.5.9，用以確定軟基沉降量。.10真空度量側裝置要求801000放置一個。4.2.5.11真空度量側裝置由真空表、PVC透明軟管、真空度測頭組成，其組成見圖4.2.5.11；.12PVC13、軟管直接穿過密封膜引至膜外，再與真空表連接。軟管出膜要求相同，見圖4.2.5.13；軟管與真空表連接處要求擠上一些703硅膠加以密封。4.2.5.13真空度觀測頻率個規定：試抽真空期間，要求每兩個小時讀一次并記錄，以便準確測出真空壓力上升過程，及時發現漏氣。當真空壓力達到設計要求后，46小時測讀一次，并要求晝夜不間斷。將每次做的記錄繪制成膜下真空度-時間過程曲線，見圖4.2.5.134.2.6.真空荷載的卸除4.2.6.1真空荷載的卸除前提是路堤填筑高程已達到設計要求的路堤高程或者路面高程，并且真空荷載始終大于80Kpa；4.2.6.2施工監測中得到的在加固荷載下產生的路堤沉降量，大于在滿足設14、計路面高程下可能產生的固結沉降量；4.2.6.3真空荷載的卸除的月沉降量應滿足符合表4.2.6.3的要求：表4.2.6.3真空荷載的卸初標準采用的加固辦法 路段的種類 停止抽真空前連續兩個月的沉降速率 停止抽真空后，中止預壓加固前連續兩個月應達到的沉降速率真空聯合堆載 一般路段 30-25mm/月 10-8mm/月 橋頭路段 20-15mm/月 8-5mm/月5材料5.1塑料排水板質量要求應符合表5.1規定表5.1 塑料排水板質量要求項目 單位 C型 條件寬度 1002 厚度 4.5 縱向通水量 3/s 65 側壓力350Kpa濾膜滲透系數 /s 510-3 試件在水中浸泡24h濾膜有效孔徑 15、Um 50-110 以098計復合體抗拉強度（干態） KN/10 2.3 延伸率10%時濾膜抗拉強度 縱向干態 N/m 40 延伸率10%時 橫向干胎 50 延伸率15%時，試件在水中浸泡24h濾膜梯形撕裂 縱橫向強度 N 100 芯板材質 100%聚丙烯新材濾膜材質 長纖維無紡布5.2土工布質量要求應符合表5.2規定表5.2 土工布質量要求指標 單位質量要求 厚度（2Kpa） 抗拉強度（均值） 延伸率（縱向/橫向） CBR頂破阻力 有效孔徑（O90） 垂直滲透系數 法向透水流量（50mm水頭）單位 g/ Mm KN/m % N m/s 1/s數值 250 2.2 19 80/35 2900 16、0.09 310-3 725.3砂礫材料質量要求砂礫材料應為中砂、粗砂級配礫石（級配碎石）組成，最大粒徑應小于50mm。用作排水墊層時，通過5mm篩孔的粒料應在20%-50%，小于0.074mm的粒徑不大于5%，其不均勻系數應大于10，曲率系數為1-3，壓實后的滲透系數應大雨110-2/s。5.4主管及濾管質量要求主管和濾管均采用公稱直徑75mm的真空預壓工程專用PVC管，設計抗壓強度450Kpa（壓縮量5%）。其中主管上沒有孔洞和反濾材料的包裹，濾管上均勻分布孔洞，并用針刺無紡土工布包裹，并且濾管管頭一頭略大。主、濾管材料的連接材料，三通，四通均用76mm鋼管制成，三通和四通與各管的連接是用17、鋼絲橡膠軟管制成，長度在30cm左右，同時用10號或12號鉛絲綁扎。5.5密封膜質量要求 目前國內使用的密封膜主要由聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）制成，選用和檢驗時應參照聚氯乙烯（PVC）土工膜的國家標準（GB/T17688-1999） 聚乙烯（PE）土工膜的國家標準（CB/T17643-1998），公路工程真空預壓所用膜的厚度可適當減弱。密封膜的施工是真空預壓加固法成功的關鍵，熱合時以平搭接，兩條熱合縫為好，一般搭接1.52。要求拼接處強度高，氣密性好，滿足施工要求。項目 厚度 拉伸強度 縱橫向斷裂伸長率 直角撕裂強度（縱、橫向） 滲透系數 檢測 方法 拉伸速率 縱向 橫向 單位 MPa18、 % N/ /s %建議 15 15 200 80 10-11 SL/T235-1999 指標 試樣為50寬 QB/T1130-91 6機具設備6.1挖掘機主要用于清表，挖密封溝；6.2壓路機用于壓實墊層及堆載土方；6.3真空泵市場出售的常用規格產品；6.4插板機 目前國內很少有定型產品，大部分由施工單位自己制或改變而成，主要有三大類： 第一種是履帶式單管或雙管插板機，該機型大都產于連云港地區，打設深度可達30M左右，有震動貫入和靜力壓入兩種打入方式：第二種是門架式插扳機，行走在靠鋪設的軌道，也有單管和雙管之分，這類機器大都屬于震動貫入式的，擊振力在1KN2KN，最大打設深度25m左右；第三種19、是挖掘機或吊機改裝而成，一般每次只能施打一根樁，行走亦靠履帶，施打范圍是機身為中心，以機臂為半徑的區域，施打方式為靜力壓入或振動貫入。該機接地壓力小，最大打設深度為2025m。同前兩種機型相比，該機型有兩個特點：一是無須供電，而前兩種一般需要供電或自備發電機發電，功率都在3045KW；二是可斜打施工，可以解決在高壓線附近施工的難題。 6.5手持式電動多用縫紉機用于土工布的連接。7勞動組織7.1.1打設排水板：每臺班由45人組成，班長1人，裝運工1人，測量工1人，電工1人。7.1.2真空設備安裝期間每臺班一般需68人，正式抽真空后，12觀察即可。8效益分析8.1工期分析：圖4.2.5.9和圖8.1為我標段兩段地質相近的軟基路段分別采用真空聯合堆載真空預壓進行處理后沉降曲線。由圖上可以看出真空預壓用了120天就完成了絕大部分沉降，而后者用了240天左右才完成絕大部分沉降，而且真空預壓處理軟基路段沉降量較排水板結合路段大，從而縮短了預壓時間，8.2真空預壓避免了彩超載引起的超填及卸載土方。8.3真空預壓最大限度減少了施工影響范圍內的土體變形。