真空排水联合堆载预压施工方案汇总.docx
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真空排水联合堆载预压施工方案汇总
真空排水联合堆载预压施工方案
一、工程概况
中交三航局张唐铁路项目部三分部唐海站站场真空排水联合堆载预压工程，位于河北省唐山市唐海县二农场境内，线路经过区段为海积平原区，地势平坦宽阔，多为水稻田，属软土地基处理施工。
目前该区段已经完成原地面清表及路拱回填，塑料排水板正在施工中。
为了保证地基在较短的预压时间内达到加固效果，从而使得路基能尽早进入填筑施工，缩短路基沉降时间，减少工后沉降。
该区段设计为地基处理方式为真空排水联合堆载预压。
本标段真空联合堆载预压段共计114510m²，分布位置桩号为：
DK506+100.00～DK506+850.00段44067㎡，DK507+190～DK507+470段17359㎡，DK507+530.00～DK508+100.00段34991㎡，DK508+210.00～DK508+550.0段18093㎡。
二、施工组织
1、人员配备
现场专项负责人员及劳动力配置情况见表2-1。
表2-1现场人员配置表
序号
分类
数量（人）
1
现场负责人
1
2
现场技术员
1
3
现场质检员
1
4
测量员
2
5
专职安全员
1
6
工班长
1
7
电工
1
7
操作工
100
2、机械设备
机械设备及相关设施配备情况见表2.2。
表2-2机械、设施配备表
序号
名称
规格
数量
备注
1
7.5kw射流真空泵
7.5kw
150台
2
电缆
Φ185/120/16
/
具体数量由施工单位自行考虑
3
发电机
200KW
2台
备用，现场已安装变压器
4
台钻
2
5
缝纫机
1
6
手提式缝纫机
3
7
机动小翻斗车、手推车
若干
3、工期要求
本工程计划2012年8月份开工至2012年12月结束。
工期约5个月。
4、施工流程及要求
1、施工工艺流程
清表、回填路拱→铺第一层砂垫层→塑料排水板施工→土工格栅铺设→测量定位→安装膜下观测监控系统→铺设上层砂垫层→开槽，安装真空管网、安装真空泵→铺一层土工布、两层真空膜→开挖、回填密封沟→抽气管道和真空泵连接→真空试抽，软基监测→铺设第二层土工布→埋设沉降板→填筑土1m→正常抽真空→路基填筑，联合预压→效果监测、沉降稳定至设计天数→停止真空荷载。
2、施工要求
（1）铺设土工格栅，并于其上连接形成水平真空管网，安装真空抽水设备。
管网由干管和支管组成，支管采用φ50mm的软式管，支管采取工厂化集中生产，管体打孔并外包两层透水滤布后，成卷运到施工工地使用；支管铺设间距5.0m，干管采用φ75mm的PVC管，干管铺设间距25.0m。
进水口采用专用接头和支管连接，出水口通过胶管与集水井密封连接。
真空抽水设备包括真空集水井、井上真空设备和真空机械系统。
（2）按设计要求布设膜下观测检测系统，每工点应至少设置9只孔隙水压力仪、2组分层沉降仪、1组测斜、1组水位仪、5个真空测头，埋设位置及深度应符合设计要求。
（3）铺设0.3m砂垫层，调平顶面并将出膜弯管和真空滤管连接好，出口压盘与地面平齐，并放好下橡胶垫片然后铺设一层300g/（cm*cm）针刺长丝土工布和两层真空膜，铺设完毕后，沿出口弯管处把膜解开,放好上橡胶垫圈和上压盘,其间均匀涂抹黄油，拧紧蜾母。
橡胶垫圈和膜间绝对禁有沙粒存在。
（4）在加固区四周边界开挖隔离沟,呈倒梯形，底宽1.0m，深不小于2m，并保证底面进入不透水层至少0.5m,边坡坡度1：
0.5，铺密封膜后用采用粘土回填密实。
（5）真空试抽，同时检查每台真空泵和膜的密封性，发现漏点立即补封,加载速率7－10kpa/天，一般10天左右膜下真空压力达到80kpa,然后于真空膜上铺设一层。
（300g/㎡）针刺长丝土工布,埋设沉降板，覆土1.0m，开始正常真空预压，并根据沉降观测数据进行路基分层填筑。
（6）真空卸载，路基填筑完成后，连续5个昼夜路基沉降速率小于2mm/d,即可停止真空预压，一般真空预压时间不小于6个月。
五、重要工序施工工艺
1、管网的埋设
真空管选用PVC塑料管，主管为φ75mm,支管为φ50mm，要求PVC管材的强度能承受施工的压力。
主管间距25m左右，滤水管排距5m。
主管和支滤管间用变径三通和四通连接。
主管和滤管接长采用二通，二通用螺纹钢丝橡胶软管制成，长度30～40cm，内径稍大于主管和滤管的外径，滤管套入连接长度约10cm-15cm，同时在联接处用10号铁丝扎牢（滤管需连同反滤布套一起扎牢），以防抽真空时地基不均匀沉降将滤管搭接处拉断，联接时两管中间预留5cm左右的间隙，预留的间隙与软胶管一起使整个管路系统能较好地适应地面的不均匀变形。
整个管网联接好后，即可挖砂沟埋设整个管道于砂垫层中，管道要求挖深15cm左右（宽15～20cm），一般位于排水砂垫层的中部，顶部覆砂厚度不小于10cm。
管网平面布置采用条形排列，保证真空负压快速而均匀地传至场地各个部位。
真空度测管在砂沟中需做蛇形布置以适应地基的不均匀变形，滤管周围用砂填实，并埋好。
图5-1真空排水联合排水预压平面布置图
2、出膜口的处理
出膜口处理的好坏将直接影响到整个密封系统的密封性。
分层沉降管从密封膜穿出时，在沉降管外套一段PVC管，PVC外管必须光滑，长约1.5m，深入地层约0.5m，PVC管与已铺设的薄膜平顺粘接，粘接剂采用塑料膜厂家生产的专用U—PVC胶合剂，PVC管周边密封膜预留8～10cm，以防差异沉降破坏密封膜。
为防止漏气，在沉降管与PVC管之间设密封胶圈并用粘土回填。
主管从密封膜穿出时,在PVC主管口用螺纹钢丝橡胶软管联接50～80cm长同直径的镀锌铁管，铁管同样采用平顺粘接的方式出膜。
图5-2主管的出膜装置示意图
3、密封沟开挖及回填
密封沟必须符合盖膜闭气要求，采用人工配合挖掘机开挖，沟底宽1.0m左右，沟深2.0m，随挖随铺随填，以沟长20m左右为一个工作区段依次推进，开挖时防止边坡塌方。
铺膜时挖出的土堆在外侧便道上，不得堆在砂垫层上，避免砂粒滑入沟中。
沟中回填的粘土要密实且不夹杂砂石。
如果密封沟底或两侧有碎石或砂层等渗透性好的夹层存在，将该夹层挖除干净，并回填粘土。
密封沟内侧沟壁必须平顺，挖好后将密封膜顺沟壁内侧铺放入沟中，紧贴沟的内壁，将密封膜放至沟底，沿密封沟内壁将膜边插入坑底土中10cm左右，然后以细粒土分层回填，回填至周边地面以下30cm左右，作为汇水沟覆水之用。
特别要注意第一层的填压，要用淤泥质粘土把密封膜压好，使膜能紧贴沟壁和沟底，沟底密封好后，采用挖掘机挖土分层回填，在每一层填土上都给予适当的压实，边回填边向沟内灌水，以增加密封效果。
4、铺设土工布及密封膜
（1）密封膜根据真空预压区域大小，由生产厂家预先定做加工，整幅密封膜的大小要能够保证一次性全部覆盖整个真空预压区。
加工时膜的大小考虑埋入密封沟的部分，留有足够的富余。
密封膜接缝粘结牢固，双热合逢平搭接接缝宽度不得小于15mm。
（2）真空预压前砂垫层表面应平整，表面无尖石、硬块及其他尖利杂物。
密封膜铺设时，需防止抽真空时膜间未清理干净的砂、石子等颗粒将膜穿破引起漏气。
（3）为了保护真空膜，在真空膜上下各铺设一层针刺无纺土工布。
待真空管路、真空测头及其它观测仪器埋设完后，在其上铺设第一层土工布，铺设面积略小于密封膜（收边2～3米），铺设范围略大于加固区，每边约加宽1m。
根据场地情况，按一定方向将土工布展开并铺设平整。
土工布搭接部位采用缝接处理，用手提缝纫机进行缝接，缝接时搭接宽度不少于30mm。
（4）现场铺设密封膜分两层进行，每铺好一层后立即在膜上进行地毯式的寻查，发现破损处及时进行粘接。
现场粘贴密封膜，搭接宽度不少于50mm，保持粘结部位清洁。
粘贴自上而下沿粘缝后退进行，在接缝下面垫一块2m长的条形木板，上胶后要用力压紧；然后将木板抽出后移，依次沿缝向后进行粘接；注意刚粘接的部位不能马上受力。
（5）密封膜按先后顺序依次铺设，先检查土工布的平顺性，去除尖利的杂物，然后将两层聚氯乙烯薄膜依次铺放覆盖整个预压区。
铺设时自一边开始，分层依次由近及远铺设，将膜的四周放到沟底，沿密封沟内壁将膜边插入土中。
铺设时膜不得拉的太紧，适当放松，每边比图纸尺寸放出3m左右。
（6）膜下真空度测头均匀布置在四周角点和加固区中心区域的砂垫层内，观测点和观测断面按设计要求的数量、位置埋设，距离滤管不小于2米，四周角点膜下真空度测头距加固区边线6～7米。
（7）封闭式隔离沟加沟内覆水，既保证了整个加固区的密封性，又减缓了膜的老化。
5、真空泵安装
抽真空装置由离心泵、射流喷嘴、循环水箱组成。
抽真空装置的安装可在密封沟施工完后进行，并在抽真空之前检验空载时的真空度是否满足设计要求。
工作时先将循环水箱装满水，开动离心泵，水箱中的水被泵打入喷嘴，此时水的压力、流速都很大，在喷射水流的带动下，喷嘴周边的真空吸管内形成负压，在螺纹钢丝橡胶软管内的气体随之被射流走，形成一定真空，并由此逐步延伸到加固区内。
6、加固区抽真空及停泵
各项抽真空设备安置就位后，开始进行试抽真空。
开始阶段控制真空加压的速率，以抽出砂垫层中的空气，真空压力从20kPa逐级增加，随着膜下空气的排出及土层排水固结度的提高，膜内真空度逐渐增大并稳定在80kPa之上。
在开始抽真空阶段，随着空气及水的排出，全面检查密封膜及密封沟的密封状态，如有漏气，对漏气部分及时修补和密封，防止影响真空效果。
根据抽真空情况，做好开、停泵计划。
加固区内所有射流真空泵是否同步运转视预压过程而定，一般在预压初期，因排水量大，射流真空泵同时运转，在预压中后期，在保证膜下真空度的前提下，可停一部分泵并采取各泵交替运转，适当减少开泵数量。
在膜下真空度稳定的维持在80kPa以上的条件下，连续抽气，路基填筑完成后，实测地面沉降速率连续10d平均沉降量小于或等于2mm/d，即可停泵卸载。
六、施工质量控制措施
（1）真空预压施工前，在加固区四周进行补充勘察，查明是否存在着透水层，处理范围内有透水层时，采取有效措施切断透气层和透水层。
（2）铺设砂垫层厚度应均匀，表面平整，砂料的含泥量小于5%，透水性及其它要求满足要求。
（3）铺设密封膜之前，填平打设塑料排水板时留下的孔洞，并将孔洞捣实，否则，抽真空时这些孔洞附近的密封薄膜很容易破损，造成漏气。
（4）将露出的排水板头埋入砂垫层中，平整砂垫层，捡除表面存留石块及其他尖利杂物。
做好水位管与分层管的出膜工作。
（5）在砂垫层中沿水平方向埋设排水管道，排水管道能适应地基变形，采用一些软连接，主管、滤管间距严格按设计布设。
（6）密封膜周边及表面采取挖沟填埋，施工时要求边开挖、边埋膜、边回填。
（7）安装抽气设备，联接抽气管道。
真空泵的设置根据预压区大小、真空泵的功率以及工程经验确定。
一般可按照1000～1500m2一台泵，单块加固区不小于两台设备。
每台的配用功率为7.5kw，单泵无荷载抽真空能力不小于95kPa。
（8）为检验施工质量和预压效果，设置沉降板，埋设分层沉降仪，测量真空度，及时整理变形与时间关系曲线，推算地基的最终沉降，为分析加固效果并为确定卸载时间提供依据。
七、成品保护措施
（1）密封膜保护：
密封膜铺设完毕，严禁出现在膜上行走而踩破膜，丢烟头而烧破膜，自行车挂破膜等人为破坏真空膜的情况，尽量减少人员在膜上的行走，需要在膜上行走时，必须穿平底软鞋。
（2）因整个区域真空膜受负压影响收缩后，变为极怕硬物碰撞，怕火烧，冬季变硬变脆等，稍有不慎都会造成真空膜破损，漏气而影响真空度下降。
真空预压达到相应要求后，开始铺设上层砂垫层前，先在真空膜表面铺设一层合格的土工布，以保护真空膜。
（3）管路的维护：
冬季抽气，避免过长时间停泵，否则，膜内、外管路会发生冰冻而堵塞，抽气很难进行。
当气温降至-17℃时，如对薄膜、管道、水泵、阀门及真空表等采取常规保温措施，则可照常作业。
（4）在气温高的季节，加工完毕的密封膜堆放在阴凉通风处；堆放时给塑料膜之间适当撒放滑石粉；堆放的时间不能过长，以防止互相粘连。
（5）密封膜以上填砂、填土采用轻型推土机将卸车在加固区四周的填料摊铺平整，以免施工车辆直接在加固区内施工时出现局部下陷，待填砂及填土80cm以上时，方可允许重型施工车辆或其他施工机械进入，防止因膜上填砂填土厚度过小时，重型车辆将密封膜及排水滤管压坏而造成返工。
八、施工中常存在的问题、原因分析及处理措施
1、地表裂缝的处理
（1）原因分析
真空预压过程中，真空排水区地基较软，四周地表会产生平行于真空排水区边界的环形裂缝,这些裂缝随着施工过程的进行会不断扩大并向深处延伸，同时向施工区外缘发展，以致可能最终影响到真空施工的密封性。
（2）治理方法
施工过程中注意观测裂缝的性质、规模和发展趋势，若出现漏气情况，可拌制一定稠度的淤泥浆倒灌于裂缝中，泥浆会在重力和真孔吸力的作用下向裂缝深处渗入，起到一定的封闭作用。
2、沉降套管漏气
（1）原因分析
位于线路中心的分层沉降测试套管，需穿过密封膜并随着路堤填筑而不断接高，地基土与套管之间会产生较大的沉降差，从而增加了此处密封的难度。
（2）治理方法
现场认真作好出膜接口的密封处理，或可裁制1.5～2.0m见方中心开有小孔的薄膜，将其封套于套管上，按抽真空期间可能产生的沉降量值将薄膜沿套管外壁下插于套管周边预设的空间内，适量留出其边缘部分与原已铺设的薄膜平顺粘接。
必要时对套管口予以密封。
3、滤水管破裂
（1）原因分析
真空预压期间膜内真空度要求达到80kPa，砂层出现沉降现象，导致滤水管破裂。
（2）治理方法
铺膜前用砂料把砂周边孔洞填充密实。
在铺设滤水管时，滤水管之间连接牢固，选用合适滤水层且包裹严实，避免抽气后杂物进入射流装置；塑料带滤水膜在转盘和打设过程中避免损坏，防止淤泥进入芯堵塞输水孔而影响塑料带的排水效果，采用滤水膜内搭接的连接方式，搭接长度大于20cm，以保证输水畅通并有足够的搭接强度。
九、安全保证措施
1、设立专职安全员并建立24小时旁站制度，及时纠正和消除施工中出现的不安全苗头。
2、进行全面的、针对真空预压施工的安全技术交底。
3、工地设立明显的安全警示牌和安全注意事项宣传栏。
4、各类机械设备操作人员必须持证上岗，无证人员或非本机人员不得上机操作。
5、场内的电路布置要规范化，电器开关设在防雨防晒的电器箱柜内，距离地面不小于1.5m。
十、环境保护措施
1、在机械化施工过程中，要尽量减少噪音、废气、废水及尘埃等的污染，以保障人民的健康，运转中尘埃过大时要及时洒水。
2、清理施工机械、设备及机械的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排放与河流、池塘或其他水域中，也不得倾泻于饮用水源附近的土地上，以防污染水源和土壤。
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