三亞車站塑料排水板地基加固分析

宋成建

(中鐵二院工程集團有限責任公司,四川成都 610031)

1 車站地質概況

三亞車站場坪位于濱海平原區(qū),地勢平坦開闊,略有起伏,地面高程 4～18m,相對高差 0～10m,地表多為農田旱地。地層為 <1>人工填土:灰黃色,灰色,多為粉質黏土、塊石土等,厚 1～4 m;<3>淤泥質黏土:灰色,深灰色,軟 ～流塑狀,含少量貝殼類生物碎屑,局部含少量砂質,厚 2～15m,局部呈透鏡體尖滅:ρ=1.69(g/cm3),ω=49.37%,e=1.36,n=60.9%,Sr=100%,WL=40.81%,WP=19.92%,燒失量 =7.59%,天然快剪 C=6.44、 =4.01°,固結快剪 C=7.59、 =11.50°,av=1.42MPa-1,Es(v)=1.57MPa,Cv=0.21×10-3(cm2/s),Kv=1.35×10-8(cm/s),基本承載力 50 kPa;<5>中、粗砂:灰色,灰褐色,灰白色等,中密,飽和,砂質多為粗中砂,局部為細砂,一般約含 10%的黏粒,局部含量可高達 30%。

2 塑料排水板加固設計

2.1 豎井直徑和間距

塑料排水板作用原理及設計方法與砂井相同[1],設塑料排水板寬度為 b,厚度為 δ,則其當量直徑 Dp為:

式中 α為換算系數(shù),通常取 0.6～0.9。

排水板按正三角形布置,間距l(xiāng)=1.0 m,則等效圓直徑de為:

2.2 固結度計算

固結度計算是豎井地基設計中一個很重要的內容,因為知道各級荷載下不同時間的固結度,就可推算地基土的強度增長,從而可進行各級荷載下地基的穩(wěn)定性分析,并確定相應的加載計算。已知固結度,可以推算加荷預壓期間地基的沉降量,以便確定預壓的期限。

對于塑料排水板加固地基,可采用太沙基滲透固結微分公式:

式中:e為自然對數(shù)的底數(shù),e=2.718;Tv為豎向固結時間因素;t為固結時間;H為土層豎向排水距離,雙面排水時H為土層厚度的一半,單面排水為土層厚度。

2.3 計算結果

(1)塑料排水板加固范圍 J1K0+335～J1K 2+240段,填方高度約為 8m左右,代表性斷面如圖 1所示。其固結計算的填土-時間-沉降曲線如圖2所示。

圖1 代表性橫斷面

圖2 J1K 0+335～J1K 2+240填土-時間-沉降曲線

(2)塑料排水板加固范圍 J1K0+111～J1K 0+190段,填方高度約為 3.2m左右,設置了 2～3m高的預壓土,以加速軟土固結過程,其固結計算的填土-時間-沉降曲線如圖 3所示。

圖3 J1K 0+111～+190填土-時間-沉降曲線

3 塑料排水板施工

塑料排水板施工是在基底碾壓、做好土拱坡、鋪設好沙墊層基礎上進行的。沙墊層厚 300mm,采用級配良好的中粗沙,含泥量≯5%,且不含有機質、垃圾等雜質,并經碾壓,達到中密以上。

3.1 施工工序

3.2 關鍵工序控制

(1)放樣:直線段,按 100m劃為一個方格,作為一個施工段,用經緯儀放出左線中樁,每 25m作一個控制點。曲線段,每 40m劃一個方格,作為一個施工段,用經緯儀放出左線中柱,每 20m作一個控制點。在每個方格內,以控制點為準,用鋼尺放出這一施工段的全部孔位,每個孔位都插上標記,便于插板機對正就位。

(2)垂直度控制:采用垂直線觀測法,通過縱橫兩個方向觀測套管的垂直情況,通過移動機體調整機體平整度,使其滿足 1.5%的設計要求的偏差之內。

(3)打設深度控制:為保證塑料排水板充分嵌入淤泥層,達到設計深度,現(xiàn)場采取如下方法對深度進行控制。當架設用靜壓式插板機時,在施插過程中,當菱形插管不再進深,機器前部被抬起,說明塑料板已到達黏土層,可以上拔。當架設用振動式插板機時,在施插過程中,當出現(xiàn)連續(xù)激振動仍不進尺且插管有反彈現(xiàn)象,說明塑料板正穿透淤泥層,到達黏土層,可以上拔。

4 施工技術質量要求

(1)注意排水板的技術性能,應按設計要求對每批進場的產品抽查檢驗合格后方可施工。

(2)施工前對照地質資料,在塑料排水板加固范圍內作必要的觸探(探孔)檢查,以盡量避免施工塑料排水板碰到地下障礙物;當碰到地下障礙物而不能繼續(xù)打進或使孔體傾斜(塑料排水板平面位置允許偏差為 ±30mm),則應棄置該孔而拔管移位(相距 45 cm左右),重新施打塑料排水板。

(3)排水板芯板應有耐腐蝕性和足夠的柔性,保證塑料排水板在地下的耐久性并在土體固結變形時不會被折斷或者破裂;不得使用濾膜損壞和污染的塑料排水板,以防止淤泥進入板芯;排水板在裝運和儲存期間,要確保有足夠的保護層,在施工現(xiàn)場存放要注意防曬及泥漿、灰塵污染或其它物體的碰撞破壞。嚴禁塑料排水板長時間在陽光下曝曬,并保持通風、干燥和遠離高溫源。

(4)排水板施插過程應逐板進行自檢,并按要求作好施工記錄;打入地基的塑料排水板應為整板,不允許接長;打設后應及時清除排水板周圍帶出的泥土并用砂子回填密實,不得污染外露的排水板;外露的排水板應妥善保護,且不得曝曬過久。

(5)場地加載要求:采用分層填筑、分層碾壓;塑料排水板加固區(qū)的路堤填筑應嚴格按照“填土高度-時間-沉降”關系曲線進行。施工時通過對監(jiān)測點進行水平位移及垂直位移監(jiān)測,控制加載速率,邊樁水平位移每晝夜應少于 5 mm,基底中心沉降每晝夜應少于 10mm,如果超過以上控制值,應暫緩填筑或卸載。

5 結 論

三亞車站場坪軟土分布面積大,采用塑料排水板進行加固技術可行,經濟合理。當路堤填筑高度較小時結合堆載預壓進行排水板固結加固,路堤填筑高度較高時直接進行填筑路堤進行排水固結加固。最后總結了排水板加固軟基施工及質量控制技術要求,以確保排水固結加固地基效果。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].中國建筑工業(yè)出版,2008