CN114215039A - 沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，属于软弱地基施工技术领域，本发明以泥浆搅拌桩作为密封墙、并通过回填底层中粗砂、铺设土工布、RNG土工格栅、打插排水板、回填第二层中粗砂、埋设真空管路、回填中细砂、铺设土工布和密封膜的施工工序，并在施工后先进行真空预压，然后在继续提高真空度的施工方法，所构筑的密封墙不仅密封效果好，且强度高，凝结速度快，并为真空堆载预压区的真空度控制提供了良好的抽真空条件，且本发明的施工方法能使软土地基更快地达到设计承载力。

Description

沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法

技术领域

本发明属于软弱地基施工技术领域，具体的说，涉及沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法。

背景技术

随着大基建时代的到来，工程技术日新月异，迅猛发展。地基处理技术也出现了不同的处理方式，传统的软基处理施工工艺已经无法完全满足特定工况下的设计要求、工期要求及效益要求。

在国家大力进行粤港澳大湾区的开发与建设的时候，因为该地区地质条件差，多为淤泥与泥土层，属于软弱地基，首先需要解决的是沿海软弱地基的软基处理问题。常见的软基处理技术有堆载预压、真空预压等，当工期要求紧、造价不宽裕、对承载力和沉降要求较高时，可采用真空堆载预压。真空堆载预压处理软土地基的施工质量和膜下真空度控制是一项较复杂且有较高技术性质的工作。

且目前的弱地基施工技术，需要较大的堆载土方量，施工工期长。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，通过真空预压，在真空负压的作用下，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结；本发明使用泥浆搅拌桩，利用泥浆作为固化剂，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基，可使软土地基更快地大奥设计承载力。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

所述的沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法包括沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，其特征在于：在真空堆载区域进行回填，在回填区的四周施工，形成环形密封泥桩墙；所述泥桩墙的施工方法包括以下内容：

密封墙采用四喷四搅双排咬合泥浆搅拌桩的施工工艺，并保证桩位咬合200mm以上；

桩长大于12m时，采用六喷六搅双排咬合泥浆搅拌桩的施工工艺，并保证桩位咬合200mm以上；

相临桩成桩时间间隔要求控制在12小时以内，以保证有效搭接；

泥浆搅拌桩桩底超过预压影响深度内的透气透水层，进入不透气、不透水层且深度不得小于0.5m；

所述泥浆搅拌桩所用筑桩泥浆的重度为1.22-1.34g/cm3，在筑桩前，先将泥浆抽至备浆池中，添加钠基膨润土和钛石膏改善泥浆性能。

进一步的，所述真空堆载区的施工方法包括以下步骤：

（1）回填底层中粗砂：回填至设计标高，渗透系数不小于5×10-3cm/s，含泥量不大于5％，施工采用“进占法”回填工艺；

（2）铺设土工布、RNG土工格栅；

（3）打插排水板；

（4）回填第二层中粗砂；回填后渗透系数不小于5×10-3cm/s，含泥量不大于5％，施工采用“进占法“回填工艺

（5）埋设真空管路，真空管与真空堆载区外的真空射流泵连通；

（6）回填中细砂；

（7）铺设土工布形成密封膜；在铺设土工布时，在密封墙的上部开挖倒梯形密封沟，将土工布的四周埋入密封沟；土工布设置多层，第一次埋入后再埋第二层，然后将密封沟填平。

进一步的，在步骤（4）之前埋设包括沉降板、斜侧管、沉降环的监测设备。

进一步的，步骤（7）完成后，进行真空预压，所述真空预压包括：

空载调试真空射流泵，当真空射流泵上真空度达到96KPa以上，试抽真空，试抽4~10，仔细检查膜面上、压模沟处有无漏气处，发现后及时补好；

先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵工作台数，当真空度达到60KPa，经检查无漏气现象，开始密封膜面蓄水，并开足所有泵，将膜下真空度提高到85KPa以上。

进一步的，真空预压后进行真空卸载，具体为，当真空堆载区内地基平均总应变固结度不小于 90％，实测地面沉降速率 5d~10d 平均沉降量小于 2mm/d，且满载预压时间不少于 90d时开始进行真空卸载。

本发明的有益效果：

本发明通过在泥浆中添加钠基膨润土和钛石膏，能有效增加密封泥桩墙的强度和和凝结速度，并为真空堆载预压区的真空度控制提供了良好的抽真空条件；本发明通过真空预压，在真空负压的作用下，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结；

本发明使用泥浆搅拌桩，利用泥浆作为固化剂，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。

附图说明

图1是本发明的施工流程图；

图2是本发明的真空管线平面布置图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，包括以下步骤：

（1）浇筑泥浆密封墙

测量放样

利用RTK按每50m放样一个密封墙中点，根据放出的控制点通过拉线将桩中心点放出。

定位

根据施工图绘制密封墙桩位图，依据桩位图用竹签或排水板板芯每50cm定出桩位，定位偏差应控制在±50㎜的范围内，控制桩管下插时的垂直度偏差不得大于±1.5%。

制作泥浆

开挖一个4*4*2m的泥浆池和3*3*2m的泥浆备浆池;泥浆池中安装一台7.5Kw的泥浆泵来制作泥浆,泥浆备浆池旁安装一台3.5Kw的压浆泵连接至泥浆搅拌桩机。

泥浆制作采的原材料采用原地面开挖的粘土。制浆时使用泥浆泵在泥浆池中冲洗粘土,当泥浆池中的泥浆重度满足1.22-1.34g/cm3,抽至备浆池中;添加钠基膨润土和钛石膏来改善泥浆性能。

泥浆搅拌桩施打

施工时间和排水板施工同时进行，塑料排水板施工先施工边界部分，然后进行搅拌墙施工。施工工艺采取四喷四搅，12m以下深度必要时应加强采用六喷六搅。搅拌墙采用双排桩结构，单桩桩径700㎜，桩间搭接200㎜。

下搅速度小于1.2m／min，提升速度小于0.8m／min；桩位误差小于20mm,桩垂直度误差小于5%。相临桩成桩时间间隔要求控制在12小时以内。

通过添加钠基膨润土，可抗击泥浆的分散，加快泥桩成型；发明人经过大量实验，发现添加钛石膏后，泥浆在搅拌桩施打时，桩体的成型速率明显提高，且桩体的凝固时间也明显缩短，成型后的密封墙裂缝明显减少，经同样工况下只添加钠基膨润土和同时添加钠基膨润土和钛石膏对比，泥浆与软土之间更容易粘合，硬结速率明显提高，例如，同样的搅拌强度下，添加钛石膏（钛石膏用量为钠基膨润土质量的5-12%）后泥浆与软土达到成桩程度的时间约缩短1/4，在泥浆筑墙时，可将泥浆重度降低0.08-0.13g/cm3。

（2）进行场地平整，平整后具有一定的地基承载能力。

（3）铺设底部砂垫层：回填高度为0.3m的中粗砂，并埋设沉降板、斜侧管、沉降环等监测设备。

砂垫层采用洁净的中粗砂，渗透系数不小于 5x10-3 cm/s，含泥量不应大于 5%，细度模数不小于2.7，施工采用“进占法”回填工艺，中粗砂用自卸车运输至施工场地铺设，具体施工顺序如下：

在砂垫层铺设区内，按每500㎡插设一支小竹杆，（或用木制高50cm跨栏式支架）小竹杆上用红油漆标示砂垫层厚度，并保证铺设后的砂垫层厚度均满足设计要求。

自卸汽车运送至场地。

使用轻型推土机推平中粗砂、并整平至设计厚度

施工过程中严禁推土机在没有砂垫层的情况下碾压土工织物。

步骤（6）的砂垫层铺设方法同。

（4）铺设土工布和RNG土工栅格。

由于土工布出厂时其幅宽一般为2～3m，本工程要求加工成6米宽的土工布，以减少现场工作量，加快施工速度，根据需铺设的面积，先将土工布缝接加工成铺设形状，土工布缝接时采用工业缝纫机和强度≥150N的尼龙线缝合，接缝处采用包缝或丁缝。土工布缝接加工好后,卷成卷，并予以覆盖，防止受太阳紫外线照射而老化，强度降低，影响土工布的铺设质量，步骤（9）同。

（5）打插塑料排水板；具体步骤为：

放样：测放出塑料排水板打设板位（测放误差控制在±50㎜以内），考虑到道路场地的不规则性，所以边角处排水板应根据实际情况向内作适当调整，并用排水板芯等插入砂垫层作标记，边角处排水板应先行施工。

定位：板机移机定位，对准标记，安装排水板桩靴。施打作业时，插板机的桩靴落地定位由插板机驾驶员在室内控制，其误差控制在±50㎜范围内。排水板均按正三角形布置。施工操作人员根据安装在插板机上的深度自动记录仪、金属活动垂针和刻度盘，控制桩管下插时的垂直度偏差不得大于±1.5%，并保证每根排水板施工深度。

穿靴：将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架，对折带子长约10cm，固定联结。预制靴头采用铁质靴头。将靴头套在空心套管端部，固定塑料排水板，并使其在下沉过程中能阻止泥沙进入套管。

套管拔起：启动卷扬机，拔出套管，当下口露出地面6cm，上拔桩管时，施工人员应仔细观察排水板有没有回带现象，若回带长度超过50㎝，则在板位旁20㎝处补打一根。施工一根完成后即可移位。同时将带子剪断，塑料排水板顶部应深入砂垫层50cm，使其于砂垫层贯通，保证排水畅通。施工现场堆放的塑料排水板盘带应加以适当覆盖，以防暴露在空气中老化。插入过程中导轨应垂直，钢套管不得弯曲，透水滤管不应被撕破和污染；排水板底部应有可靠的锚固措施，以免拔出套管时将芯板拔出。塑料排水板搭接应采用滤套内平接的方法，芯板对扣，凸凹对齐，搭接长度不小于20cm；滤套包裹，用可靠措施固定。在施工中严防泥土等杂物进入套管，一旦发现须及时清除。塑料排水板在打设中孔位偏差控制在5cm以内，孔位必须保持垂直状态，垂直度允许偏差在1.5%以内；真空预压竖向排水通道宜穿透软土层，但不应进入下卧透水层，距离下卧透水层不少于100cm。上拔桩管至桩管下端高出砂垫层6cm。

各分块塑料排水板施工完成后，进行自检，待自检合格后再上报监理工程师验收。一个区段的塑料排水板验收合格后，要及时用砂料回填打设时在排水板周围形成的孔洞，并将排水板头埋置于砂垫层中。

（6）回填第二层中粗砂；渗透系数不小于 5x10-3 cm/s，含泥量不应大于 5%，细度模数不小于2.7，施工采用“进占法”回填工艺。

（7）埋设真空管路，具体为：

滤管布置及制作

主管及吸水管采用管径为90㎜的PVC管，支滤管采用管径为75mm的PVC管，主干管及支滤管管壁上每隔4㎝钻一孔径8㎜的小孔，制成花管，在花管的外面包裹90g/㎡的无纺土工布，包裹滤管的无纺布应无破损，包扎严密。主干管纵向间距20m，横向间距20m；支滤管只在南北向设置，连接东西向主干管，间距20mm，各管之间采用三通、四通连接；主干管出膜后与D90mm吸水管连接，吸水管再连接真空泵，滤管连接件与滤管连接牢固，连接长度不小于 100mm。真空系统平面布置如附图2所示。

埋设真空管路

滤管按框格形布置，先将滤管摆设好并连接好，然后在砂垫层中开挖滤管沟，一边挖沟一边埋管入沟，并用中粗砂填平，管顶覆砂厚度20cm，出膜处伸出膜面约30㎝，与此同时安装膜下测头（真空度测量采气端）。

（8）回填中细砂，中细砂细度模数不大于 2.6，含泥量不应大于 10%。

（9）铺设土工布和密封膜；

为防止抽真空过程中真空膜被硬物刺破，埋好真空管后，需将外露的塑料排水板头埋入砂面以下，将插板时形成的孔洞填实，并清除面层的淤泥块和所有有棱角的硬物，用铁铲将砂面拍抹平实，并铺设一层200g/㎡无纺土工布。

铺设土工布之后，铺设密封膜，密封膜采用三层聚乙烯薄膜，根据预压区实际长度每边各加宽1.5m订购密封膜，密封膜在工厂热合一次成型。选择无风或风力较小的时间内，分三次铺设。先将密封膜从一端开始向另一端展开，铺好后应在膜上仔细检查有无可见的破裂口。一般破裂口多出现在密封膜接缝处，破裂处应及时用聚乙烯胶水补好。检查无缺陷后即可进行第二、第三层密封膜铺设，两层膜的粘接缝应尽量错开。出膜口应留有可收缩富余的密封膜。所有上膜操作人员必须光脚或穿软底鞋，以防止刺破密封膜。

为保证密封，在密封墙的上部开挖倒梯形密封沟，将密封膜的四周掩埋在密封沟内，施工时，先踩第一层膜，踩入深度不小于1m，踩完第一层膜后开始踩第二、第三层膜。在踩膜过程中，密封膜粘合处先踩入，再踩其他部分，主要防止踩膜过程中撕裂密封膜。

密封沟位于密封墙上部，沟底标高6.6m，呈倒梯形，开挖深度均要满足设计要求；密封沟内外坡平整，无砂料存在；密封沟内回填的黏土不含杂质并分层压实；压膜沟内的塑料排水板沿边坡伸入到加固区内的水平排水垫层中20cm以上。

（10）制作围堰

密封膜铺设完成后，沿着泥桩墙的外周施工袋装砂围堰，围堰呈直角梯形，下底长1.8m，上底长1m，高0.7m。砂袋采用聚丙烯塑料材质砂袋，人工装填，人工堆码。

（11）真空预压，具体包括以下不走：

真空预压试抽气

袋袋砂施工完成后，开始真空预压试抽气施工。安装好真空泵系统（将水泵、水箱、闸阀、截止阀、出膜口连接好），将自电工房配电箱→真空泵处漏电开关盒→真空泵的电路接通后，空载调试真空射流泵，当真空射流泵上真空度达到96KPa以上，试抽真空，试抽4~10d。仔细检查膜面上、压模沟处有无漏气处，发现后及时补好。

逐台检查真空泵系统连接处，要保证在关闭闸阀的情况下，泵上真空度能达到96KPa,以确保真空泵系统发挥最佳功效。

真空预压

开始阶段，为防止真空预压对加固区周围土体造成瞬间破坏，必须严格控制抽真空速率，先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵工作台数。当真空度达到60KPa,经检查无漏气现象，开始密封膜面蓄水，并开足所有泵，将膜下真空度提高到85KPa以上。

真空预压过程中，需对正式抽气的过程中应对地表沉降，膜下真空压力，孔隙水压力，侧向位移，深层分层沉降，地下水位，塑料排水板内部真空压力，周边建筑物的位移和沉降等项目进行监测。

（12）真空卸载

当加固深度范围内地基平均总应变固结度不小于 90％，实测地面沉降速率 5d~10d 平均沉降量小于 2mm/d，且满载预压时间不少于 90d时开始进行卸载。

采用推土机等设备整平场地至设计标高，拆除真空泵及周边电网，开挖密封沟并换填中细砂，且压实度要求达到93％。

本发明的经济效益评价：

以某公共体育活动设施工程馆施工为例，通过本发明的方法进行施工，与单纯的真空预压法相比，由于设备投入和维修费用降低的优势，以相同的工作量折旧法计算，沿海软基处理的综合成本（抽排水、工期、设备投入及维护）每一万平米可比真空预压法节约45.2万元左右。

若采用堆载预压法，堆载土方量大，土方转运量大、运输车辆多，相应的安全文明施工费用将大幅度增加（路面清洗、车辆冲洗）约20万元。同时采用真空堆载预压法，软土地基能更快地达到设计承载力，节省工期近3个月。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，其特征在于：在真空堆载区域进行回填，在回填区的四周施工，形成环形密封泥桩墙；所述泥桩墙的施工方法包括以下内容

密封墙采用四喷四搅双排咬合泥浆搅拌桩的施工工艺，并保证桩位咬合200mm以上；

桩长大于12m时，采用六喷六搅双排咬合泥浆搅拌桩的施工工艺，并保证桩位咬合200mm以上；

相临桩成桩时间间隔要求控制在12小时以内，以保证有效搭接；

泥浆搅拌桩桩底超过预压影响深度内的透气透水层，进入不透气、不透水层且深度不得小于0.5m；

所述泥浆搅拌桩所用筑桩泥浆的重度为1.22-1.34g/cm3，在筑桩前，先将泥浆抽至备浆池中，添加钠基膨润土和钛石膏改善泥浆性能。

2.根据权利要求1所述的沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，其特征在于：所述真空堆载区的施工方法包括以下步骤：

（1）回填底层中粗砂：回填至设计标高，渗透系数不小于5×10-3cm/s，含泥量不大于5％，施工采用“进占法”回填工艺；

（2）铺设土工布、RNG土工格栅；

（3）打插排水板；

（4）回填第二层中粗砂；回填后渗透系数不小于5×10-3cm/s，含泥量不大于5％，施工采用“进占法“回填工艺

（5）埋设真空管路，真空管与真空堆载区外的真空射流泵连通；

（6）回填中细砂；

（7）铺设土工布形成密封膜；在铺设土工布时，在密封墙的上部开挖倒梯形密封沟，将土工布的四周埋入密封沟；土工布设置多层，第一次埋入后再埋第二层，然后将密封沟填平。

3.根据权利要求2所述的沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，其特征在于：在步骤（4）之前埋设包括沉降板、斜侧管、沉降环的监测设备。

4.根据权利要求3所述的沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，其特征在于：步骤（7）完成后，进行真空预压，所述真空预压包括：

空载调试真空射流泵，当真空射流泵上真空度达到96KPa以上，试抽真空，试抽4~10，仔细检查膜面上、压模沟处有无漏气处，发现后及时补好；

先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵工作台数，当真空度达到60KPa，经检查无漏气现象，开始密封膜面蓄水，并开足所有泵，将膜下真空度提高到85KPa以上。

5.根据权利要求4所述的沿海软弱地基处理的真空堆载预压施工方法，其特征在于：真空预压后进行卸载，具体为，当真空堆载区内地基平均总应变固结度不小于 90％，实测地面沉降速率 5d~10d 平均沉降量小于 2mm/d，且满载预压时间不少于 90d时开始进行卸载。

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