塑料排水板軟土地基處理施工工藝4(7頁).doc
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2024-01-12
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1、塑料排水板軟基處理施工工藝塑料排水板軟基處理是20世紀80年代初在我國發展起來的一項軟基處理加固新技術,目前已廣泛應用于公路、鐵路等工程,屬于軟基處理的排水固結范疇。1 工藝特點(1)塑料排水板濾水性好,能確保排水效果并有一定的強度和延伸率,具備適應地基變形的能力。(2)排水板質量容易控制,成本較低。(3)斷面小,插放時對地基擾動小,施工方便,在施工過程中沒有排水孔斷面不均勻和受堵塞的情況。(4)打設機械輕,可用于較軟的地基。2 適用范圍 適用于含水量高、壓縮性大、透水性差和強度低的軟弱飽和粘性土地基加固。特別適用于存在連續薄砂層的地基。3 工藝原理及設計要求3.1 加固原理塑料排水板法的加固2、原理是:利用插板機械在含水量大、孔隙比大、壓縮性高、深厚的軟土地基中插設具有良好透水性的塑料排水板,從而在軟土地基中形成豎向的排水通道,在其上鋪設砂墊層而形成水平排水通道,增加了土層的排水通道。在上部輔加荷載(如預壓堆載、砂墊層,或者真空預壓等)的作用下,在軟土地基中產生附加應力。軟土地基中的孔隙水應力和附加應力引起的超孔隙水應力隨著孔隙水通過塑料排水板和砂墊層排出而降低,地基的孔隙水含水量也隨之降低,從而增加了土體密實度。根據太沙基的有效應力原理(=-u;其中:表示有效應力,表示總應力,u表示孔隙水應力)可知,由土顆粒間傳遞的有效應力會隨著地基中孔隙水應力降低(即孔隙水的消散)等量增加,進而3、加速地基的固結和地基土的承載力的提高,使軟土地基在較短時間內達到較高的固結度。天然地基A點和設排水板后地基A點的排水路徑比較見圖1。圖1 地基中A點的排水路徑比較示意圖3.2 設計要求3.2.1 豎向排水板的平面布置由于建筑物基礎外一定范圍內的地基中仍有建筑物荷載引起的壓應力和剪應力,塑料排水板的布置面積應稍大于建筑基礎外圍面積,以利于基礎外地基土的固結,提高地基土的穩定性。向外擴大的范圍可為基礎的輪廓線以外24m。塑料排水板在平面上可布置成正方形或等邊三角形兩種排列形式。3.2.2 豎向排水板的深度塑料排水板的長度應根據軟土層的厚薄綜合考慮。如軟土層較厚,則應根據建筑物對地基的穩定及沉降要求4、決定塑料排水板的長度。從穩定方面考慮,塑料排水板應穿越地基可能的滑動面2m以上;從沉降方面考慮,塑料排水板應穿越主要的受壓層。如軟土層厚度不大且下臥有透水的砂或礫石層時,通常可把塑料排水板打至礫石層上;如軟土層很厚(如大于20m)時,由于徑向平均固結效應很小,打穿軟土層的意義并不很大。3.2.3 橫向排水的布置 塑料排水板頂部應鋪設排水砂墊層。在缺乏砂料的情況下,可采用砂溝代替墊層,以引出塑料排水板中滲流出來的孔隙水。砂墊層的厚度宜大于0.4m,水上施工宜加厚一些。砂墊層的寬度一般伸出塑料排水板區外邊線不小于2倍的塑料排水板直徑。3.2.4 地基的固結度計算塑料板總的平均固結度為:當軟土層較厚5、,而塑料排水板長度能夠滿足或沉降要求時,塑料排水板可不穿透整個軟土層。建議塑料排水板的固結度可分為塑料排水板深度范圍內地基和塑料排水板以下部分地基兩部分計算。塑料排水板深度范圍內地基按準三維固結理論計算,塑料排水板以下部分按一維固結理論計算。其計算式為:式中 長度比; 塑料排水板范圍土層厚度; 塑料排水板以下壓縮層范圍內土層厚度; 塑料排水板穿過范圍內土層的平均固結度; 塑料排水板以下部分土層平均固結度。當軟土層很厚時(如H20m),豎向排水固結作用已很小,因而可忽略豎向固結的作用。4 工藝流程塑料排水板軟基處理工藝流程見圖2。5 操作要點5.1 施工準備(1)對參與施工的人員進行崗前培訓及施6、工前的技術交底。循環清理工作面填筑預拱土以行走機械鋪設砂墊層測放塑料排水板樁位移機就位插設塑料排水板塑料排水板樁頭處理鋪設土工格柵鋪設砂墊層堆載預壓或者真空預壓埋設觀測水杯和位移觀測樁。如果采用真空預壓還要布設閉氣設施圖2 塑料排水板軟基處理工藝流程(2)參照設計資料,對施工前土的物理力學性質指標進行相關試驗,對軟基土層的地質情況進一步確認,確保施工的連續性。(3)塑料排水板的選擇。根據設計要求,工程采用的塑料排水板應具有耐腐蝕性和足夠的柔性,卷曲、回折時不脆裂。其技術指標必須符合塑料排水板施工規程(JTJ/T256-96)及設計要求,經質量檢驗合格后方可投入使用。 (4)根據工程數量及設計資7、料選擇適宜的機械設備,進行施工前的維修,并進行塑料排水板試打。(5)插板作業前,應先了解地下有無障礙物,然后清表除淤、平整場地,鏟除草根、雜草。(6)在塑料排水板插打之前對其進行測量放樣,將每根塑料排水板的具體樁位測設出來并做好標記,所用的標記通常有石灰細條塑料板芯等,要求明顯且不易被損壞。5.2 施工工藝5.2.1 填筑工作墊層 為了進一步保證插板機施工的部位的準確性及施工過程的連續性,要再次對施工場地進行平整。5.2.2 鋪設砂墊層排水墊層的作用是使在預壓過程中從土體進入墊層的滲流水迅速排出,使土層的固結能正常進行,防止土顆粒堵塞排水系統。因而墊層的質量將直接關系到加固效果和預壓時間的長短8、。5.2.3 埋設沉降設備沉降板埋置于路中心、路肩和坡趾的基底。底板尺寸不小于50cm50cm3cm,測桿直徑以4cm為宜。隨著填土的增高,測桿和套管應相應接高,每節長度不宜超過50cm;接高后的測桿頂面應略高于套管上口,套管上口應加蓋封住管口,避免填料落入管內而影響測桿下沉自由度。蓋頂高出碾壓面高度不宜大于50cm。5.2.4 插板機就位 插板機進場進行機具組裝完成后,將其移至測量標記位置,并使其套管對準標記。5.2.5 排水板裝入導管、安裝靴頭 將塑料排水板端部穿過預制靴頭固定架,對折帶子長約10cm,固定聯結。一般預制靴頭可采用鐵質或混凝土靴頭。將靴頭套在空心套管端部,固定塑料排水板,使9、其在下沉過程中能阻止泥沙進入套管,并避免提管時脫開將塑料板帶出。5.2.6 導管下沉插板插板機就位后,通過振動錘驅動套管對準孔位下沉,排水板從套管內穿過,與端頭管靴相連并頂住排水板插到設計深度。5.2.7 拔導管插板機提升過程中,普遍存在不同程度的跟帶,嚴重時會影響加固效果。因此施工規范規定,跟帶長度不得超過40cm,跟帶的根數不宜超過設計總根數的5%。在打設過程中,應保證垂直度符合要求,以滿足加固地基在深度方向上的均勻性。5.2.8 剪斷板頭排水板外露長度不小于25cm,并埋入砂墊層中并做出標記,以防止塑料板隨地基沉降而降至砂墊層以下,形成排水系統的脫節,同時也便于檢查打設的數量和間距。5.10、2.9 插板隙回填砂(1)打設形成的孔洞應用砂回填,不得用土塊堵塞。 (2)將施工中形成的坑凹填平,填坑時應將排水板扶正。 (3)將排水板端頭向路線外側壓倒平貼于砂墊層上并用砂覆蓋。由于此項工作稍滯后排水板施工,又需待全部排水板施打完后才鋪設上層砂墊層,因此可先做成小砂堆。6 主要機具設備塑料排水板法的施工機具主要是插板機,也可與袋裝砂井打設機械共用,只是將圓形套管改為矩形套管。目前我國應用的兩用打設機械,可根據每次打設根數、套管斷面大小、入土長度及地基均勻程度具體決定其振動打設工藝、垂擊振力大小。一般對均勻軟粘土地基,振動錘擊振力可參照表1選用。表1 振動錘擊振力參考值長度(m)導管直徑(c11、m)振動錘擊振力(kN)單管雙管10130146408010201301468012016020130146120160220選擇排水板施工機械應根據工程實際情況,從機械的結構特點、工效、適用程度等方面來確定,包括地基的壓力、穩定性、打設能力、機動性及打設速度等。7 勞動力組織塑料排水板施工勞動組織根據設備的臺班生產能力大小確定,每個施工工班通常68人,見表2。工班人員以圍繞打樁機為中心建立各自崗位責任制,在工班長統一指揮下進行工作。表2 勞動力組織表序號工種人數工作內容1工班長1負責指揮及協調工作2機械司機1機械操作、維修、養護3電工1操作及維修發電機,保證工地用電安全4操作工24機械就位、12、塑料板與樁間連接等5合計688質量要求及質量控制要點8.1 質量要求8.1.1 基本要求(1)進場的塑料排水板必須符合設計要求,且經試驗合格后方能使用。(2)塑料排水板在打插過程中,平面偏位及垂直度應符合設計及規范要求。(3)塑料排水板在插設過程中,應盡量避免跟帶(排水板被導管往上帶),跟帶40cm以上時應廢棄,并在距廢棄排水板45cm處補打。(4)塑料排水板質量和板底標高必須符合設計要求,排水板下沉時不得出現扭結、斷裂等現象,其頂端必須按規范要求伸入砂墊層,避免被粘土污染。8.1.2 實測項目實測項目見表2。表2 塑料排水板施工允許偏差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(mm13、)150抽查2%2板長度(m)不小于設計查施工記錄3豎直度1.5%查施工記錄8.2 質量控制措施8.2.1 排水板性能控制塑料排水板的的芯板應具有足夠的抗拉強度和垂直排水能力,其抗拉強度不應小于130N/cm。當周圍土體壓力在15m深度范圍內不大于250kN/m2或在大于15m范圍內不大于350kN/m2時,其排水能力不低于30cm3/m。芯板應具有耐腐性和足夠的柔性,保證塑料板在地下的耐久性,并在土體固結變形時不會被折斷或破裂。濾膜一般由無紡織物制成,應具有一定的隔離土顆粒和滲透功能,應等效于0.025mm孔隙,其最小自由透水表面積宜為1500cm2/m,滲透系數應不小于510-3cm/s。14、8.2.2 土拱坡、砂墊層層厚、密實度控制(1)墊層材料應采用透水性好的砂料,其滲透系數一般不低于10-3cm/s,同時應能起到一定的反濾作用。通常采用級配良好的中粗砂,含泥量不大于3%,并應除盡其中雜土、植物等。一般不宜采用粉、細砂,也可采用連通塑料排水板的砂溝來代替整片砂墊層。(2)一般情況下陸上排水墊層厚度為0.5m左右,水下墊層為1.0m左右。對新填不久的或無硬殼層的粘土及水下施工時,應采用厚的或混合粒排水墊層。排水砂墊層寬度應寬出路基邊腳0.51.0m,兩側端以片石護砌或采用其他方法防護,以免砂料流失。砂料不足時,可用砂溝代替砂墊層。砂溝的寬度為23倍塑料排水板寬度,一般深度為40615、0cm。8.2.3 伸入砂墊層長度、打入過程排水板狀況控制(1)塑料排水板留出孔口長度應保證伸入砂墊層不少于50cm,使其與砂墊層貫通;并將其保護好,以防機械、車輛進出時受損,影響排水效果。(2)插入過程中導軌應垂直,鋼套管不得彎曲,透水濾套不得被撕破和污染;排水板底部應有可靠的錨固措施,以免拔出套管時將芯板帶出;下料時應考慮上拔時的“跟帶”長度,“跟帶”不得超出40cm,否則報廢重插,簡單的檢查方法是將塑料板帶按打設深度作好記號,完成后根據剩余板帶的長度測出“跟帶”長度。8.2.4 排水板儲存要求施工現場堆放的塑料排水板盤帶要加以覆蓋,放置于潔凈干燥處,防止污染和暴露在空氣中老化。8.3 質16、量通病的處理8.3.1 施工中常見問題(1)提拔導管時發生“跟帶”現象。(2)樁管進入泥水,污染排水板。(3)遇到較干硬的粘土層時,進度緩慢。8.3.2 解決方法(1)提拔導管時經常發生“跟帶”現象,這與套管端頭結構、施工工藝和土層土質有關,其中套管端頭結構是主要因素。導管頂部在保證剛度的前提下,應盡可能細小,使得拔管時土層能盡快將排水板夾住。(2)泥水進入套管除增加上拔時的“跟帶”現象外,還會造成排水板的污染,因此應經常用清水清洗導管。(3)遇到干硬的粘土層進度緩慢時,可以選用功率較大的液壓振動打樁機進行打設,也可以在導管中加入少量清水,增加潤滑,減少摩擦。8.4施工注意事項(1)塑料排水板17、插入過程中防止淤泥進入板芯,堵塞輸入通道而影響排水效果。(2)塑料板與樁尖連接一定要牢固,避免提管時脫落,將塑料板帶出。凡帶出2.0m以上的,均應作廢補打。(3)嚴格控制間距與深度,樁尖與套管配合要適當,避免錯縫,以防淤泥進入,增大塑料板與套管壁的摩擦力,易使塑料板帶出。(4)排水板一般不允許接長。如果必需接長時應剝開濾膜使芯板接平( 搭接長度 20cm) 然后包好濾膜,再用訂板機訂牢。接長的根數不宜超過打設根數的5%,一般最多只允許接長一次。接長的板宜調整到護坡道位置打設。(5)對于施工段地表的硬殼 ( 一般約在0.51.0m)當插入桿起后所留桿孔,不能用粘土塊或其他材料堵塞,必須用砂灌滿,18、以防堵塞排水通道使處理失敗。9 安全及環保措施9.1 施工安全(1)禁止非操作人員上機操作,安排專業檢查排水板機械,安拆插塑板機將無關人員清理出場并平整場地,防止因支架倒塌造成人員傷亡。(2)堅持工前檢、工中督察和工后復查,在危險區設立安全標志和防護措施。(3)電線不得已放置地面時,要挖槽覆蓋以免損壞漏電。(3)操作人員要佩戴安全帽,高處作業時要系好安全帶,遇有六級以上大風時,禁止高處作業。(4)施工場地的臨時便道,設專人維修養護,保持暢通。9.2 環境保護(1)施工過程中對周圍建筑物(包括文物)的保護及對工程棄渣、污水排放、機械噪聲控制和生活垃圾處理,均應按國家環保部門的環保要求執行,各項控19、制指標均不超過規定的允許值。(2)裝卸有粉塵的材料時,應灑水濕潤或在倉庫內進行,拆除臨時設施時,及時灑水處理,降低、揚塵污染。(3)對插塑板樁頭進行清理(樁頭過長的要將其剪斷)時,多余的小段插塑板材料不能亂放,并禁止在施工現場焚燒廢棄的塑料板,一定要統一堆放及處理,以免造成環境污染。10 工程實例廣州市南沙開發區京珠大道北二標土建工程,地質情況比較復雜。標段所在路基全部屬于軟土地基。根據設計文件,本工程需打設塑料排水板109231根,總計長達1638477m,其間距和打設深度,由鉆探地質資料而定。間距有1.5m和2m兩種。呈梅花形布置,深度由8.0m20.0m不等。對材料技術指標,在塑料排水板進入施工現場后,都要取樣并委托作試驗檢測,各項指均應符合要求,從而保證了處理軟基的效果。