关键词:软土路基; 真空预压法; 加固
1 工程概述
天津市区至滨海新区快速轨道交通工程路基部分长5. 486 km 。本施工段位于天津市开发区,全长1. 1 km , 该段地基为典型海相沉积和早期吹填形成的软土地基,软土层厚度为10～15 m , 其含水量大、密度小、压缩性大、强度低,且地下水对混凝土具有中等硫酸盐侵蚀性。
2 方案选择
软土路基处理方法基本有浅层处理法、复合地基法及固结排水法。浅层处理法有换土、抛石排淤、反压护道及排水砂垫层等; 排水固结法有砂井、袋装砂井、塑料排水板等;复合地基法有水泥搅拌桩、旋喷桩及粉喷桩等。浅层处理一般适用于软土层埋深浅、厚度小、上部覆盖层较薄的情况;复合地基法施工期短,施工方便,见效快,适用于中等厚度软土,但加固深度一般小于10 m ; 固结排水法适用于厚层软基,为避免工程工后沉降,一般要预压,预压期较长,预压土方量大。由于本段软基厚度均大于10 m , 为了减少预压土方,缩短工期,决定该段软基加固采用真空预压法施工。
3 真空预压排水固结法加固软基工作原理及施工工艺
3. 1 工作原理
真空预压排水固结法对被加固软基抽真空形成的大气压差作为预压荷载,通过排水通道传至设计深度, 沿深度基本呈矩形分布,真空预压排水固结法加固软基90 kPa 预压荷载,不需要施加实体荷载,软基预压排水是在真空吸、挤压共同作用下完成。
3. 2 施工工艺
本段软基加固工程特点为:加固面呈细长状,加固区以东为以工业垃圾为主填筑起来的绿化堤。
(1) 铺设垫层。首先清理干净地基表面的杂物,然后填筑70 cm 素土及30 cm 排水砂垫层,并碾压密实。
(2) 塑料排水板的施工。根据饱和软粘土特性,设计排水板间距为l m , 采取正三角形排列,平均打设深度为18 m 。现场根据塑料排水板布置范围及间距,用木片准确定出每个塑料排水板的打设位置,排水板采用门架型插板机打设,插板机基础要设置稳固,保证其平衡度满足稳定性要求。塑料排水板穿过空心套管, 插打至设计位置,套管靴头采用铁质靴头。
(3) 板头处理。当套管打设至预定位置后,将塑料排水板剪断,保证塑料排水板深入砂垫层至少25 cm , 并将其竖直地埋入砂垫层中。真空预压排水固结法加固软基断面见图1 。
(4) 真空分布管,膜下真空压力观测点及真空泵布置工艺。塑料排水板全部打设完成并处理好板头后, 于加固范围四周开挖密封沟。密封沟开挖完成后,人工整平场地,铺设2 cm 厚砂垫层,并于砂垫层内布设真空管路。管路布设完成后,覆盖3 层聚乙烯闭气薄膜,薄膜边缘埋入密封沟内,沟内用粘土回填夯实,形成高出薄膜不小于20 cm 堵水围堰,薄膜上覆盖10～ 20 cm 水。膜上覆水应在真空试抽,膜内真空度达到90 kPa , 确信密封系统不存在问题时方可进行。停止预压时地基的固结度应大于90 % , 当连续5 d 不大于 1. 5 mm/d , 即可停止抽气。
(5) 表面综合沉降观测点布置工艺。为取得比较完整的综合沉降数据,考虑细长加固区对加固区外的影响,打塑料排水板前、后,真空预压前、后,对加固区进行5 m ×5 m 网格高程测量。真空预压加固过程综合沉降变化规律,由设在表面的沉降标点来完成。
(6) 施工主要设备
① 塑料板打射机(小门架型20 m) 3 台;
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