莆田市堤防提升工程真空预压施工工艺研究_蔡燕青.pdf

第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程 ，年月 ，蔡燕青莆田市堤防提升工程真空预压施工工艺研究水利科学与寒区工程，（）：莆田市堤防提升工程真空预压施工工艺研究蔡燕青（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 ）摘要：本文以莆田市堤防提升工程为例，从真空预压设计、真空预压施工工艺、施工监测以及地基加固效果监测四个方面阐述了整套针对特定软土地基处理的预压施工技术，并分析了其施工效果。研究方法可为相关工程提供参考。关键词：软土地基；真空预压；施工技术；加固中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：蔡燕青（），男，福建莆田人，工程师，研究方向为水利水电工程。：。工程概况项目选址在湄洲湾北部、莆田市南部，莆田市秀屿区石门澳产业园堤防提升工程 新建堤防、联通渠及内侧堤防标段，项目内容是石门澳一段土地整治一期项目工业区内的堤防升级改造，分为新建堤防、联通渠和内侧堤防。新建堤防桩号为新 新 ，长 ，联通渠桩号为 ，长 ，内侧堤防桩号为 ，长 。在堤基基础上，采取堤基外加压载、堤身加固、堤顶防洪、堤顶防渗等多种技术手段对其进行升级，可以达到 年一遇的防潮要求，而内岸则达到 年一遇的防洪要求。该项目的真空预压是利用抽空产生的负压（相对湿度），负压沿着垂直排水管道传导，由于土壤和垂直排水管道的非等压，使得孔隙水在压力的影响下逐步渗透到垂直排水管道，从而实现排水固结和强度增强。该项目的真空预压区划分为、五个区域，总面积为 。真空预压设计（）压力指数。真空强度 ；在排水板厚度以内，土体的平均强度 以上（根据实测的沉陷曲线计算）；个工作日内，工作后的沉陷不大于。（）场地清扫。在进行施工前，先把地面表面的杂草和杂乱的东西清理干净，然后进行场地的初步平整。（）砂垫层。水平排水管道为 厚的砂垫层，砂质黏土含量不得超过，而砂质土体的渗透率不能低于 。在施工过程中要注意保护砂垫层，在施工过程中产生的泥沙必须及时清除，以免污染砂垫层。（）竖向排水管。竖向排水管为形金属丝网，材质为 的新型聚丙烯，为白质，并在中心处有一条铜线，用以检测（漆包线）。过滤薄膜由国内高品质聚酯浸透的无纺土工织物制成，排水 管 板 排 列 成 直 角，间 隔 ，平 均 深 度 。（）排水管网。过滤管道为 的软波纹渗透管，滤管为 ，滤管上必须打滤眼，直径为，间距，布设于砂垫层中，主、支滤管埋于砂垫层顶面下约 处，为了避免砂土渗入主、支滤管堵住管路，采用无纺土工布包裹的方法，并将其捆绑牢固，使其仅能渗透，不能渗沙。管道的垂直距离为，过滤管道的水平距离为 ，垂直距离为 。管道采用二、三、四通相结合，确保滤水管的排水顺畅。（）压膜沟。在每一预压区周围设置一条压膜槽，该压膜槽的厚度必须穿过透气层，并在 内达到不 透 气 层，单 层 压 膜 槽 的 宽 度 不 得 低 于 ，双层隔膜沟槽的下限不低于 。（）密封膜。采用聚乙烯或 膜，不得采用可回收的塑胶，共铺层一次热压成形的密封薄膜。（）覆水围埝。加固范围外侧设置覆水围埝。（）射流泵。抽真空装置为真空喷射泵，其单台输出功率 ，空输出压力 。在加固区周围均匀设置有真空泵，每 配置至少个真空泵，在正式抽风期间 不停地工作。（）抽真空。喷射泵在装配后进行的试吸，在此过程中可以分批地打开喷流：第一次打开，在 的情况下，保持个月的时间；再打开，使真空超过 ，并保持的稳定性；全面打开，检查密封膜、密封沟和膜出口等密封状况，并检查喷射泵运行状况，如有问题应立即解决。（）卸载标准。至少 的正规抽气；从实测的沉陷特性计算出的地基固结强度大于；在卸 荷 之 前 的个 月 内，实 测 的 平 均 沉 降率 。（）密封沟换填。在进行了负压和卸荷后，将封闭槽中的泥土全部进行更换，更换填层深 ，更换填料是现场的风填沙。分层回填，压实。真空预压施工方法 施工测量根据设计需要，对个负重预压件进行了测放，用小竹竿（插入）和白灰将各个加强件边缘的位置精确定位，用红色的标志系在小竹竿上，标明砂垫顶部的高度；还可以使用红色的尼龙线将木柱和小竹竿相连。场地清理及平整拟建场地地貌地势较为平坦，但局部底部有积水坑、杂草、杂物等。在施工之前，清理地面表面的杂草和杂物，清理现场的积水，并对场地进行初步平整。清理出来的野草和杂物应及时运到垃圾场，不得就地焚烧造成环境污染。场地内的积水由抽水机及排水管排入市政雨水管，待积水排出后，再将原积水区域垫到场地平均标高（大沽高程 ）。砂垫层铺设在真空预压式排水管中，铺上厚度为 的砂垫。砂垫材料中黏土含量不得超过，且不含有植物残渣、垃圾等杂质。砂的渗透率不得低于 。砂料进入现场后进行验收，检查其杂质含量、粒径级配。砂垫 由 手 工 和 机 械 式 铺 设，砂 垫 厚 度 为 ，容许误差为。砂垫层的铺展方式以摊铺时间分段划分，由四面到中央展开。砂用车辆运送到工地，并将其卸下，再由铲运机或挖运机将其运送到摊铺处。在铺砂垫时，在两个邻近区域之间的边界处，铺一块 长的木桩或碎石，方便铲斗或挖掘机搬运砂子，在砂垫上面铺上一些碎石，完成后将其清理出工地。用平夯法或小型碾压设备夯实，压实次数次。砂垫在施工过程中要特别小心，避免砂垫与软黏土的混合，从而降低砂垫的排水效率。打设塑料排水板竖向排水管是由形金属丝网制成的，的纯新聚丙烯材料，在中心处有一条铜线，用于检测（漆包线）。过滤薄膜为国内高品质聚酯浸透的无纺土工织物，排水板条为正三角排列，间隔 ，平均水深 。最外层的排水管板与加强区域的界限不超过 。在打桩后，在砂垫层表面露出 的位置。在采用真空预压场周围存在渗水（气体）的情况下，在安装塑料片后进行挖槽更换。铺设滤管、安装射流泵滤管采用软式波纹透水管，主管为 ，滤管为 ，滤管上必须打滤孔，径向直径，间隔，置于砂垫层中，主、支滤管埋在砂垫层顶部 ，以防止砂土进入主、支滤管，并用无纺土工布包裹，且将其捆绑牢固。管道的垂直距离为 ，过滤管道的水平距离为 ，垂直距离为 。管道采用二、三、四通，以确保滤管的排水顺畅。滤管插入 左右，用铅丝固定，不得将金属丝的端部向上。（）滤管制作。真空滤管为软波纹型透水管，采用工厂化、集约化的方式，将管身穿孔，外覆透水滤布，然后成片运输至施工现场；为确保过滤管道的品质，不得进行现场加工。水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷（）真空压力测头制作。真空压力测头采用小型过滤管制作，用软塑料管将其与膜外真空压力表连接。（）埋设真空管路和膜下测头。真空滤管安装在设计位置，使用连接器与吸尘器连接，并使用铅线固定，不能将焊条的接头向上对接，以免将焊条扎穿。在管道两侧铺设一条标准高度的过滤管道，深度大约在 ，再将过滤管道插入到管道中，将管道埋设在 以下，并且与泥浆表面和砂垫顶部的间距都超过 。过滤管道四周要用砂子填充，不得有任何的空洞。将两排排水管板边缘微微合拢，与放置于中央的过滤器管道相衔接，并用胶带将其捆绑（捆绑时要用手拍碎胶片，以保证板头的干净），使每个排水管与过滤器管道相连通。在安装时应保证过滤管道上的过滤薄膜不受损坏，在出膜部使用无缝的镀锌管与接头，并以 的角度向外延伸 。将测头套在砂垫上，胶带通过隔板的底部抽出。真空管应严密地联结，并留出合适的松紧程度，以防在大沉陷时界面脱落。（）场地整平。在安装好真空滤管后，将砂土表面清理干净，清除石块、碎石等。为了避免在真空中被硬物体划伤，在埋好后，必须将裸露的塑料片盖在砂土下面，把插入时产生的孔隙进行填充，同时去除表层的淤泥和有角质的硬物质（避免划伤密封薄膜），然后用铲子把表面刮平整。安装射流泵及连接管道抽真空设备为真空喷射泵，其单台输出的能量大于 ，空输出压力大于 。在加固区周围均匀设置有一套真空喷射泵，在正式抽风过程中，该泵 不停地工作。真空滤管由 左右的橡胶管道与过滤器套管相连接，该橡胶套管插入过滤器的 处，并以铅线固定。两个、三个或四个通道在过滤管道的相交部位。在安装之前先进行一次试车，采用真空压大于 ，输出功率 。按照布置图纸进行真空喷射泵的布置，应确保定位精确，接头密闭性好，各区域内喷射泵的数目应满足设计指标（在 内布置至少座）。所采用的真空喷射泵可产生 的真空压，并可将薄膜下的真空保持在 以下。在部件组装中，喷管必须与喉管上的真空泵口保持一致，不得有任何的倾斜和偏差。挖压膜沟各真空预压区周边设压膜沟，压膜沟的深度必须穿过透气层，并在 内达到不透气层，单层压膜槽的宽度不得低于 ，而双压膜槽的下限不能低于 。压膜沟的设置符合设计的要求，在接近边沿的是单压膜沟，两区相邻的是双压膜沟。压膜沟和坡面坡度分别为 和。在开挖之前，采用全站仪或经纬仪进行开挖，在开挖时，一定要确定剖面的大小。压膜沟的开挖断面很小，需要人工和小型挖土机。在挖掘过程中，要经常把白灰线对准，以确保挖好后的沟道平滑。挖 掘 机 在 开 挖 到 设 计 槽 底 部 时，应 留 出 厚的土层，并用手工清挖。在开挖压膜沟时，不能切断沟槽中的排水板，并将其沿着沟槽的边缘向上插入至少 。压膜沟开挖的土方可以用于施工或运输到承包人同意的地方临时存放。在 铺 上 密 封 件 后，用 黏 土 对 压 膜 沟 进 行充填。铺设密封膜密封膜采用聚乙烯或 膜，不得采用可回收的塑胶，共铺层。封口膜一次在工厂内进行热压。表是密封薄膜的主要性能参数。表密封膜主要性能指标项目指标值厚度 抗拉强度（纵横）撕裂伸长率（纵横）低温伸长率（纵横）直角撕裂强度 在铺上隔膜前，先将出膜弯管和真空过滤器连接，然后将沙子填实，然后将出口压板与沙垫表面平行，并放置下橡胶垫片；密封件采用平铺技术铺装，在没有风或风向的情况下，分层铺装。铺筑时，由上风向起，沿下风方向展开，补强区域周围的剩余水量基本相同；在铺设密封薄膜之前，要仔细地清扫平整沙垫，并按照分区的顺序进行分层搭接，首先在预压区的中心轴上放置密封薄膜，由一端向两侧展开，铺好后仔细观察密封薄膜是否有明显的裂缝，通常是在密封薄膜的第期蔡燕青莆田市堤防提升工程真空预压施工工艺研究接缝处，破裂处要用聚乙烯胶水进行修补。在确认没有问题后，可以进行二次涂布，并将两种薄膜的粘接缝合尽可能地错开。将出膜弯管与真空过滤器管相对接，排液盘与地板平行，放置下橡胶垫片，再铺一层密封条，待封条完成后，沿着出膜弯曲处将薄膜切开，用橡皮垫片和上压板固定，中间涂均匀的黄油，最后拧紧两颗螺丝。胶片和隔板之间不得有沙粒。在铺膜施工期间，采用沙包进行压膜，以避免刮割或扯断薄膜，并在薄膜覆盖完毕后，设置一台抽气机来吸附薄膜；分段压膜沟隔膜的加工，将两区的隔膜边缘按下压到压膜沟槽中，然后再用土壤将剩余的隔膜覆盖，然后再与下一区域进行粘合。通常在白昼进行覆盖，风速超过级时，不能使用密封性薄膜。在压膜沟上铺上封口膜后再用普通泥土进行层状回填法回填。抽真空射流泵在装配后进行的试吸，在此过程中可以分批地打开喷流：第一次打开，在 的情况下，保持个月的时间；再打开，使真空达到 ，并保持；打开所有阀门，检查密封膜、密封沟、膜出口等密封状况，并检查喷射泵运行状况，如有问题，应立即进行维修。在膜底压高 、真空稳定后，进行储水加荷，观察膜下真空情况，如有泄漏，应立即进行修复。地基加固处理效果分析通过对交叉板的现场剪切实验，得出了其承载能力的特征值。通过对软土地基的实测分析，发现经真空预压法加固后的软土地基承载力特性值有较大幅度的提高，比处理前提高了 倍。另外，根据孔隙水消散曲线，在软土区中，只有的真空泵打开时，比软土区的孔隙水消散速度快，沉降速率大。停止抽真空，地基处理区域土壤的固结强度超过，内沉降不超过。公路区域的最大承载量超过 ，其他区域极限承载力大于 ，均满足并高于设计要求。因此，本工程所提出的一套真空预压方案更加直接、高效，值得借鉴参考。结论本文以莆田市堤防提升工程为例，从真空预压设计、真空预压施工工艺、施工监测和现场监测等几个角度介绍了一套特殊软黏土地基预压施工工艺，并分析了其施工效果。研究结果表明，总体上，经真空预压法加固后的软土基础承载能力特性有较大幅度的提高，比处理之前提高了 倍。另外，根据孔隙水流的消散特性，只有的真空泵的软土区进入计时的软土区，孔压散失