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    真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中的應(yīng)用

    2016-03-16 05:20:25朱春曉
    環(huán)球市場 2016年5期
    關(guān)鍵詞:濾管排水板墊層

    朱春曉 李 浩

    魯山縣凱風(fēng)路橋工程有限公司

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    真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中的應(yīng)用

    朱春曉 李 浩

    魯山縣凱風(fēng)路橋工程有限公司

    高速公路工程結(jié)構(gòu)中路基和路面是其主要組成部分,因各種荷載及自然因素的影響,路基逐漸呈現(xiàn)出不同程度的損壞。為確保高速公路工程的安全性及質(zhì)量,必須確保路基具有較高的強(qiáng)度,為此,施工單位必須在充分掌握真空排水作用機(jī)理的基礎(chǔ)上,規(guī)范真空排水預(yù)壓施工工藝,提高公路工程施工的整體質(zhì)量。

    真空排水預(yù)壓技術(shù);高速公路;軟基加固

    一、真空預(yù)壓的概況

    真空排水預(yù)壓法是一項比較新的加固軟土技術(shù),是屬于排水固結(jié)法的一種,它通過鋪設(shè)水平排水砂墊層和設(shè)置在軟基中的豎向排水體,再在砂墊層上鋪設(shè)不透氣的薄膜封閉裝置,借助于埋設(shè)在砂墊層內(nèi)的管道,通過抽真空裝置,使土體中形成負(fù)壓,將土體孔隙中的孔隙水抽出,從而降低孔隙水壓力,增加有效應(yīng)力,使土體產(chǎn)生固結(jié),減少后期沉降,提高地基承載能力。在此壓差作用下,土體中的孔隙水不斷由排水通道排出,從而使土體固結(jié)。主要反映在以下幾個方面:第一,薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載;第二,地下水位降低,相應(yīng)增加附加應(yīng)力;第三,封閉氣泡排出,土的滲透性加大。真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空,使膜內(nèi)外形成氣壓差,使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下,通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié),稱為負(fù)壓固結(jié)。

    二、高速公路軟基加固中真空排水預(yù)壓技術(shù)的施工工藝

    1 、工程案例

    某高速公路總長度為234公里,總投資為127億元。選取其部分軟土地基路段進(jìn)行施工,其地層情況如下:

    (1)素填土,雜色,主要構(gòu)成材料為塊石、碎石及砂等,厚度約0.6米;

    (2)粘土,灰黃色,可塑-硬塑狀態(tài)。

    2 、施工準(zhǔn)備

    作為一種新型軟基加固技術(shù),真空排水預(yù)壓施工極為復(fù)雜,為此必須做好施工準(zhǔn)備工作。首先,在加固區(qū)邊界定位中施工單位必須嚴(yán)格遵循路基軟土地基設(shè)計圖進(jìn)行確定,隨后將加固區(qū)內(nèi)的雜物清理干凈,如草根等,場地高度差必須控制在15厘米以內(nèi),地基土則必須進(jìn)行放樣測量。

    作為一種新型軟基加固技術(shù),真空排水預(yù)壓施工極為復(fù)雜,為此必須做好施工準(zhǔn)備工作。首先,在加固區(qū)邊界定位中施工單位必須嚴(yán)格遵循路基軟土地基設(shè)計圖進(jìn)行確定,隨后將加固區(qū)內(nèi)的雜物清理干凈,如草根等,場地高度差必須控制在15厘米以內(nèi),地基土則必須進(jìn)行放樣測量。并檢驗沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求,并將檢驗報告提交監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)。在取得監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后,開始進(jìn)行真空預(yù)壓的下一步施工。

    3 、鋪設(shè)砂墊層

    砂礫墊層(50厘米)鋪設(shè)時,需進(jìn)行塑料排水板打設(shè)。作為水平排水與真空度傳遞的載體,砂墊層鋪設(shè)時應(yīng)對其質(zhì)量進(jìn)行有效控制。一般選用中粗砂作為砂墊層的砂料,含泥量必須控制在3%以下,這樣才能具有良好的排水效果。在鋪設(shè)砂墊層時,必須清除砂墊層內(nèi)的雜物,如鋼絲、玻璃等。如塑料排水板高出砂墊層,可以將其多出部分剪掉或向砂墊層進(jìn)行埋設(shè)。隨后緊密連接主管、濾管與豎向排水系統(tǒng),確保其排水的暢通性。

    在抽真空過程中,砂墊層的功能就是將豎向排水體進(jìn)入墊層內(nèi)的滲流水從土體內(nèi)及時排除,縮短土層固結(jié)時間,并避免土顆粒堵塞排水系統(tǒng)等情況的出現(xiàn)。墊層質(zhì)量對軟基加固效果與預(yù)壓時間起到直接的影響。當(dāng)?shù)鼗韺雍穸确鲜┕ひ蠛?,其承載力將大大提升,在運(yùn)輸機(jī)械行駛過程中,通常選用機(jī)械分堆攤鋪法進(jìn)行施工,也就是先進(jìn)行多個干砂堆的鋪設(shè),再通過機(jī)械或人工的方式進(jìn)行鋪平。當(dāng)其承載力較低時,可以選用順序推進(jìn)攤鋪法進(jìn)行施工。工程要求與地質(zhì)條件是決定豎向排水體的主要因素,在軟土層厚度低于5米、薄粉砂夾層較多的情況下,如其固結(jié)速度符合施工規(guī)定,則不需要進(jìn)行豎向排水體的設(shè)置。當(dāng)加固地基具有較深的淤泥層,則必須進(jìn)行抽真空系統(tǒng)與豎向排水系統(tǒng)的同時設(shè)置。

    4 、塑料排水板材料及打設(shè)

    遵循設(shè)計圖紙為準(zhǔn)對塑料排水板進(jìn)行測量放樣,并標(biāo)注打設(shè)深度。排水板在打設(shè)施工中,不能出現(xiàn)扭曲、破損等情況。如排水板剩余長度不足時,不能對塑料排水板進(jìn)行搭接施工,避免對排水性能的影響。補(bǔ)打樁位市,施工單位必須對其垂直度進(jìn)行有效控制,偏差一般在1.5%以下。在真空預(yù)壓施工中豎向排水體極為關(guān)鍵,其作用為真空度傳遞與排水通道。本文主要選用塑料排水板作為排水材料,在打設(shè)施工中,應(yīng)利用導(dǎo)管把塑料帶從管靴內(nèi)穿出,并連接塑料帶和樁尖位置,緊貼管靴并對準(zhǔn)樁位。拔管施工中應(yīng)在軟基內(nèi)留存粘接與錨固的塑料排水板,在搭接塑料排水板,應(yīng)確保其搭接長度超過20厘米。

    5 、真空預(yù)壓施工

    (1)主管、濾管布置

    主管與濾管是砂墊層內(nèi)埋設(shè)的主要管道,其功能就是進(jìn)行真空壓力的傳遞與排出流入砂墊層的水,一般選用自來水管與PVC管作為主管與濾管的主要材料。高速公路軟基施工中,都會選用條形、魚刺形作為主管、濾管的平面布置形式。本工程選用雙排魚刺形作為主管、濾管的布設(shè)形式,布置過程中,應(yīng)確保循環(huán)管放置的合理性。選用橡膠軟管作為各管連接的主要材料,對路基沉降問題進(jìn)行有效處理。

    在水平排水砂墊層中部埋設(shè)濾管,并在其上方進(jìn)行砂覆蓋層設(shè)置,厚度為0.15到0.2米之間,避免濾水管上尖利物體將密封膜穿破。主管的作用就是將真空度均勻傳遞給濾管,通常不進(jìn)行孔洞的搭設(shè),并確保主管直徑在濾管以下。

    (2)密封溝與圍堰

    沿加固區(qū)邊界進(jìn)行密封溝開挖,其深度必須滿足地下水位,并將透水層切斷,溝底寬度則控制在0.4米以上,這樣可以確保密封膜和溝底粘土之間的緊密性。沿密封溝外溝沿設(shè)置圍堰位置,并通過粘土夯筑。

    (3)鋪設(shè)密封膜

    為提高真空預(yù)壓工程的質(zhì)量,必須重視其密封性。密封膜作為真空預(yù)壓工程密封的主要材料,必須具有較輕的重量、較高的強(qiáng)度、韌性及良好的抗老化能力等。本工程選用的密封膜為聚氯乙烯薄膜。每一層密封膜鋪設(shè)完,應(yīng)對膜面進(jìn)行詳細(xì)檢查,如存在問題,必須對其進(jìn)行立即修正。在密封溝內(nèi)側(cè)坡面位置將剩余部分鋪平,如太長,必須將其折到溝底,不能在外側(cè)坡上進(jìn)行鋪設(shè)。加工薄膜過程中,應(yīng)對密封溝埋設(shè)部分進(jìn)行充分考慮,不能拉的過緊,避免損壞薄膜情況的出現(xiàn)。

    三、結(jié)束語

    綜上所述,隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入,我國高速公路事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。作為一種新型地基加固方式,真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。排水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)及密封系統(tǒng)是真空排水預(yù)壓技術(shù)的重要組成部分。其優(yōu)點為較快的加荷速度、不需要堆載材料,地基失穩(wěn)情況不會出現(xiàn)在加荷施工內(nèi)等。作為軟基處理的有效措施,施工單位必須在分析軟基危害的基礎(chǔ)上,規(guī)范真空排水預(yù)壓技術(shù)的施工工藝,提高技術(shù)水平,為高速公路工程建設(shè)整體質(zhì)量的提升提供可靠的保障。

    [1]朱云飛.平臨高速公路軟基真空排水預(yù)壓加固設(shè)計與施工[D].中國地質(zhì)大學(xué)(北京)2012

    [2]樓永良.真空預(yù)壓加固深厚軟土地基現(xiàn)場試驗與設(shè)計理論研究[D].浙江大學(xué)2015

    [3]岑仰潤,龔曉南,溫曉貴.真空排水預(yù)壓工程中孔壓實測資料的分析與應(yīng)用[J].浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版).2012(01)

    [4]張澤鵬,李約俊,馮淦清,洪寶寧.塑料排水板在真空預(yù)壓加固軟基中的作用[J].廣州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2012(02)

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