软土地基埋管真空排水固结法施工新工艺

汇报内容本文介绍了以塑料排水板处理软土地基施工工艺为基础，在塑料排水板的底端安装集水杯，通过埋设在塑料排水板处的塑料排水管两端分别连接集水杯和真空泵抽吸持力层以上的孔隙水达到处理软土地基排水固结的目的，改变了塑料排水板以加载挤压逆向被动排水为降水、排水功能分离各行其道互不干扰排水工艺，使附加应力的反力（孔隙水压力）为固结排水的渗透力（拖曳力），有效加快固结速度，缩短施工工期，且具有节能环保的社会效益。1、概况在软土地基上修建公路及建筑物时，对软土地基的加固处理方法有换填土法、抛石挤淤法、打桩加固复合地基(包括桩基础、粉喷桩、浆喷桩、水泥粉煤灰碎石桩)法、排水固结法(塑料排水板、砂袋、砂桩、碎石桩、塑料排水板真空预压排水法)等。当软土淤泥含水量大于30%，深度在5米～20米之间的地基，采用打塑料排水板加载固结的施工方案，受业主和建设单位欢迎，也是设计部门常采用的设计方案。原始方法的优点：施工工艺简单、成本经济。原始方法的缺点：工期长、工后沉降较大，即排水固结时间很慢。东南沿海滩涂软土地基的处理方法：“软土地基埋管真空排水固结法”是处理软土地基解决塑料排水板(砂袋)加载排水固结存在工期长、工后沉降大的有效途径。1、概况根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)的定义，软土指天然含水量W大于35%或液限WL大于35%，天然孔隙比e≥1.0，十字板剪切强度τ35Kpa的土。软土主要由粘土粒及粉粒组成，尤其是滨海相淤泥质土，天然含水量高，一般在30%—80%之间，有些甚至更高，抗剪强度低，压缩性大，透水性差。作为建筑物基础,经过地质勘探，确定软土参数及使用性能，提供研究设计。2、软土的特性3、现有采用塑料排水板排水固结处理软土地基工艺3.1、塑料排水板加载排水固结法塑料排水板处理软土地基是从袋装砂井开发而成的，比袋装砂井施工工艺简单，可以在工厂成批生产，插打时操作方便，国外早有使用，目前仍是处理软土地基有效的方法之一，成本低廉、经济。3、现有采用塑料排水板排水固结处理软土地基工艺3.1、塑料排水板加载排水固结法塑料排水板的施工工艺是：整平原地面(要满足插板机操作的强度)→摊铺下层砂垫层→插板机就位→安装塑料排水板→插板机插打→插板机提升移位→摊铺上层砂垫层→填筑加载（预压）→观测沉降及位移→调整控制加载速率→检验合格交工。3、现有采用塑料排水板排水固结处理软土地基工艺3.1、塑料排水板加载排水固结法塑料排水板的排水固结过程是：在插打好塑料排水板的砂垫层上填筑加载，即按路基设计填筑高度分级加载，使软土层受荷载作用力的挤压土体孔隙压缩，孔隙中的水和气体受挤压后从孔隙中挤出，渗透进入排水板体的排水通道→经砂垫层排出路基。见图一。3、现有采用塑料排水板排水固结处理软土地基工艺3.1、塑料排水板加载排水固结法3、现有采用塑料排水板排水固结处理软土地基工艺3.2、塑料排水板真空预压联合排水固结法塑料排水板真空预压联合排水固结法，其工艺基本类似塑料排水板施工工艺，只是在插打好塑排板的砂垫层上再用一个大塑料密封罩（亦叫真空罩）罩在砂垫层上，塑料密封罩四周边埋入软土地基淤泥层内，使大罩内形成一个密闭的空间，塑料密封罩设有真空抽水管口，用真空泵把大罩覆盖下的软土层内地下水抽出排至边沟，同时可进行有限加载预压。4、软土地基埋管真空排水固结法4.1基本原理软土地基地下水位高，孔隙水压力大并且随着淤泥层的分布深度呈线性增加。软土地基埋管真空排水固结法利用这原理，在软土中插打塑料排水板或砂袋（下同）时，在板底安装埋设集水杯与塑料排水板体连接，同时在塑料排水板体处埋设一条小塑料排水管从集水杯中抽走杯中和塑料板体内的水，使软土体内形成负压真空，软土体内孔隙水压力随着真空排水逐渐下降并趋于零，达到快速降水固结的效果。见图二。4、软土地基埋管真空排水固结法4.1基本原理4、软土地基埋管真空排水固结法4.2几个主要参数的比较（1）、软土地基的固结过程是排除孔隙水和孔隙气体的过程。图二所示，埋管真空排水法的塑料排水板体底端hH（集水杯）点处的水压力u=h2·rwrw＝0则u=h2·rw＝04、软土地基埋管真空排水固结法4.2几个主要参数的比较单纯的塑料排水板排水施工工艺则不然。此时，h1高度范围内的塑料排水板内水压力为u=h1·rwu=（h1+△hi）rwi＝1、2、3、………n4、软土地基埋管真空排水固结法4.2几个主要参数的比较（2）、渗透速度μ与水力坡降Ι埋管真空排水法如井点降水法的井点。以排水板间距为直径，高为h2的软土柱内，集水杯经循环重复抽水与土柱间产生水头差，即水力坡降Ι0≤Ι≤h2根据达西定律，水的渗透速度µ与水力坡降i成正比，即µ＝k·i式中k为渗透系数坡降越大，渗透速度越快软土固结就越快。4、软土地基埋管真空排水固结法4.2几个主要参数的比较若把上述的水力坡降以水流方向向下为正，向上为负，那单纯的塑料排水板排水是向上挤压排水，相对于饱和土层所产生的向上水头差h1+△hi，水力坡降即为负的–i，则µ＝k（-i）＝-µ渗透速度为负值，这不矛盾，也说明了单纯的塑料排水板排水是要依赖于附加应力的增量挤压孔隙水才能达到排水固结的目的。4、软土地基埋管真空排水固结法4.2几个主要参数的比较（3）、固结临界区的有效应力δ和孔隙水压力u软土层深度下任一点的总应力σ等于有效应力δ与孔隙水压力u之和σ＝δ+u4、软土地基埋管真空排水固结法4.3施工工艺（1）、软土地基埋管真空排水固结法的施工工艺要求插打塑料排水板（或砂袋）时塑排板两端头开口处要用土工布或胶纸裹包封密，不得让软土淤泥、砂粒、杂物流入板心内以免进入集水杯堵塞塑料排水管。（2）、施工中对预埋的塑料排水管从集水杯经塑料排水板引出软土层外接真空抽水泵时，要防止水管渗漏和堵塞现象，必须严格检查，一经发现有水管渗漏和堵塞，应重新焊接或补打。4、软土地基埋管真空排水固结法4.3施工工艺（3）、塑料排水管从塑排水板上端引出至真空抽水泵之间的排水管路，即铺设在软土层顶面与路基填料界面间塑料排水管，可按路基1/2宽度左右幅分开，以路基横断面方向外露在塑排板端的水管整排集中引到路基边沟侧的抽水泵接头，同时要考虑软土排水固结沉降后盆式横断面的弧长预留长度。（4）、第一层填料宜采用细颗粒的砂性土或在排水管处填筑砂粒保护层，以确保塑料排水管不被填料挤压破坏导致堵塞现象。4、软土地基埋管真空排水固结法4.3施工工艺（5）、按设计要求或软土地基的自然地理条件不同，埋设测斜仪、沉降仪等观察量测设备。（6）、抽水泵在路基两侧对称顺序循环抽水，并引到边沟排出路基。（7）、填筑加载。初始填筑层填料宜采用透水性好的填料，由于软土层承载力低，难以承受重型压路机碾压，一般宜采用轻压、静压，填筑一定高度后再采用重型压路机碾压。填筑中应随时观察沉降和侧移变形，以免加载速率过快引起坍塌。5.结语（1）、分析了单纯的塑料排水板排水固结软土地基施工工艺存在的不足。（2）、塑料排水板真空预压联合排水固结法较单纯的塑料排水板排水固结工艺有所改善。但是，效果不理想，软土层厚度深的路段出现沉降开裂。（3）、软土地基埋管真空排水固结法的优点是：降水排水互不干拢，各行其道；其次，改变了单纯塑料排水板赖于荷载挤压排水工艺，加快软土固结，缩短工期，减少和防止坍塌事故的发生。5.结语（4）、相对复合地基的施工工艺，具有投资省、节能环保社会效益。（5）、软土地基埋管真空排水固结法不仅适用公路交通工程处理软土地基基础，也适用铁路、开发区和建筑工程处理软土地基基础的施工方法。软土地基埋管真空排水固结法施工工艺已获发明专利，专利号：200710009204.1参考文献：[1]、JTJ017-96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范[2]JTGE40-2007，公路土工试验规程[3]、福宁高速公路设计施工图与施工相关资料汇报结束！谢谢欢迎各位领导、专家指导！