堆水预压工法修改.docx
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堆水预压工法修改
堆水预压道路软基处理施工工法
中交一航局第四工程有限公司第八项目部
朱林赵辉
1．前言
我国目前道路建设处在飞速发展阶段，道路的等级规格要求不断提高，以适应经济发展的需要。
各个地区的路基地质情况复杂多变，特别是在处理软土地基区域，必须采取高超的技术方法和手段，才能满足地基处理后的稳定性和承载力要求，包括改善地基处理完后土的渗透性和变形特性，提高地基的承载力、抗剪能力和抗液化能力，消除各种不利因素，满足设计和规范要求，检测达到合格标准。
当然，由于地质情况的千差万别，采用的软基处理方法也不尽相同，下面介绍一下我公司承建的胶南董家口临港产业起步区横河东路工程采用了堆水预压道路软基处理工艺和方法，具体是利用排水板作为纵向排水通道，盲沟为横向排水通道，随着超静孔隙水压力的逐渐消散，使土层固结强度增长。
施工中合理有效的利用了施工区域周围的水资源，在保证施工质量和施工速度均得到了很大的提高，希望今后对于类似的工程施工能提供一定的经验。
2．工法的特点
本工法之主要特点是可以利用施工区域已有的材料资源，与同类软基处理施工技术能够直接降低施工成本,经济适用，并可以很好的满足施工质量要求，并在施工安全、环境保护和职业健康方面也存在较大优势。
3．适用范围
本工法适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粉质黏土、亚粘土等软弱层的地质情况，尤其在环保要求高、冬季气温低的施工环境下，采用堆水预压施工方法，优势相当明显！
4．工艺原理
软弱土地基在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙体积不断减少，地基发生固结变形，同时随着超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增大，地基强度逐步增长。
土层的排水固结效果与其排水边界有关。
根据太沙基一维固结理论，土层固结所需时间与排水距离的平方成正比，因此可用增加土层的排水途径、缩短排水距离的办法来加速土层的固结。
塑料插板堆载预压排水固结法就是将塑料排水板插入淤泥层中，在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出并随着塑料排水板上升到砂垫层排出，荷载采用堆水预压的施工方法。
5．施工工艺流程及操作要点
5.1软基处理的施工工艺流程
5.2主要施工方法和要点
5.2.1工程特点分析
本工程横河东路长约2.8公里，北接规划十号路，南至子信路。
是董家口临港产业起步区主干道路之一，建成后将承担横河东岸南北向的主要交通任务。
为胶南市重点工程。
本工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级。
道路全线均为不良软土路基，淤泥质土层平均6米多深，地基处理工程量大、难度高，易产生不均匀沉降。
因此保证地基处理的施工质量为本工程的第一重点。
5.2.2路基土方工程施工
路基遵循“先软土、深挖高填路基，后一般路基”的施工顺序，为软土、高填路基施工留够足够的沉降时间，同时路基施工要服从地基处理施工的需要。
将路基用地范围及取土场范围内的表土进行清理、拆除和挖掘，土方开挖采用钢板作为挖掘机的行走和开挖平台，从路中向两侧进行接力倒运至路外，然后进行必要的场地整平工作。
道路施工期间，需始终保持路基排水畅通，严防排水不畅，造成工程损坏。
整平后即可进行风化砂回填先进行路基填筑试验段典型施工，试验段选择具有代表性的150m路基全幅宽进行回填工艺试验。
通过典型施工确定基床及其以下部分路堤大面积施工的施工工艺和有关工艺参数，主要是检验填料是否合格，为大面积施工确立有效的检测手段；检验路堤填筑、推土机等机械设备配置及劳动力组织的合理性。
路基土方施工
5.2.3砂垫层施工
5.2.3.1施工工艺流程
测量定位→中粗砂倒运→机械配合人工摊铺→人工整平→检测厚度→验收。
5.2.3.2材料要求
砂垫层的砂料为级配良好的中粗砂，含泥量小于3%，干密度大于1.5t/m3，渗透系数大于1×10-2cm/s。
5.2.3.3施工要点
中粗砂用自卸车运输至施工现场，工作垫层采用人工配合机械进行铺设，机械铺设无法施工的区域，采用人工铺设，机械采用小型湿地推土机进行，砂垫层铺设应达到以下施工技术要求：
①、砂垫层铺设厚度满足设计要求的500mm，偏差控制在允许范围内。
②、铺设应均匀，不得成堆，其级配应符合设计要求。
③、铺设前应在10×10m的方格网内做砂垫饼，以此作为铺设厚度的标高控制点。
④、铺设后按10×10m的标高方格网进行验收。
⑤、铺设过程中，要注意淤泥污染砂垫层。
5.2.4塑料排水板打设施工
5.2.4.1施工工艺流程
塑料排水板由芯板和滤膜组成，采用门架式插扳机插设。
施工时，将排水板经导管上部滚轮、穿带窗穿入，至下端出口与桩靴相连（排水板回折10cm）；开动插板机，导管顶住桩靴将排水板沉入设计深度；拔出导管，使板带留在土中，然后剪断。
其施工工艺程序如下：
测量放样→铺设砂垫层→确定施工顺序→机具就位→排水板装靴→插至设计标高→上拔套管→切断排水板→是否按设计插设完毕→移出机具
5.2.4.2主要技术措施
①、在施工场地上以按照要求铺设50cm厚的砂垫层，按设计要求在砂垫层上布设塑料排水板的位置。
②、插扳机就位，检查插板机导架上是否刻有明显的进尺标志，以控制排水板的打设深度。
准备
上拔
沉桩
剪带移位
③、塑料排水板严格按设计间距打设，其平面位置误差不超过50mm，倾斜度小于1.5%。
设计插板深度是根据粗砾砂层底的标高确定的，实际打设过程中，插板深度由导管入土阻力难易程度的突然变化决定，原则上要求穿过粗砾砂层。
④、当塑料排水板需要接长时，剥开滤膜，使芯板顺槽搭好，搭接长度为20cm，然后包好滤膜，再用钉板机钉牢。
⑤、塑料排水板进入现场前，安排专人检查，若发现污染和破损部分则剪掉，以免影响排水效果。
⑥、塑料排水板与桩靴的连接要可靠，桩靴对导管下端口密封要严，以免进泥，致使排水板带出（若带出50cm以上时，该排水板作废弃处理，且必须在距离废弃排水板45cm处补打）。
⑦、插设完成后的排水板，伸入砂垫层50cm，顶端埋入砂垫层，插管形成的孔洞用砂填没。
上拔导管时带出的淤泥不得弃于砂垫层上，以免堵塞排水通道。
排水板打设施工
5.2.5排水沟施工及盲沟施工
排水沟开挖的位置、断面尺寸和沟底纵坡均须符合设计要求，在有超高路段的边沟沟底纵坡，要与曲线段前后沟底相衔接，不允许曲线段内侧边沟积水或外溢。
排水沟的深度必须保证进入不透水层顶面以下0.5m，边坡为1:
1，开挖排水沟时，塑料排水板不能剪断，应沿沟边向上插入到砂垫层中至少0.2m。
盲沟断面设置为20cm×20cm,每隔20米一道，每道长40米，施工做法为土工布包裹碎石作为横向排水通道，全部采用人工进行。
盲沟施工
5.2.6围堰施工
围堰设计为采用编织袋装粘土砌筑，下部尺寸为3.0米，上部为1.5米，高度2.0米。
采用分层立体交错铺至设计高程，围堰迎水坡用两层密封膜保护，密封膜向下压入围幕沟粘土层，编织袋装粘土梅花状压顶。
实际施工前与设计单位、建设单位、监理单位协商沟通变更为先进行围堰，密封膜铺设在围堰上更合理且便于施工操作。
围堰溢水：
在每80m段围堰的两侧纵向各设置一个溢水口，溢水口标高等于设计水位标高。
溢水口宽度根据当年平均降雨量及最大降雨量确定，能够在雨季使多余的水排走。
围堰的沉降：
根据两条围堰的沉降观测资料统计绘制沉降曲线，及时进行修补，防止因局部不均匀沉降造成围堰坍塌。
围堰分区：
在区中间间隔80米，加设围堰隔断（编织袋加上粘土砌成，底宽3米，顶宽1.5米，高2米），将水分成小的区域，以防风浪破坏。
围堰
5.2.7铺密封膜施工
铺设密封膜，密封膜采用厚度为0.12-0.16mm高压聚氯乙烯膜，在专业加工厂热合而成。
铺设时应先从上风向向下风向伸展，加固区四周余留量应基本一致。
施工人员应穿软底鞋上膜，严禁穿带钉鞋上膜。
每块施工区域铺设三层密封膜，每铺一层，均应由专人检查，若有孔洞，及时粘补。
密封膜铺设时内侧应把膜铺平，在边坡预留部分沉降量，铺于外侧坡上密封膜铺完后，将铺好的膜边压住，并用砂袋压实。
密封膜主要性能指标如下：
项目
单位
指标值
项目
单位
指标值
厚度
mm
0.12～0.16
刺破强度
N
>50
抗拉强度（纵/横）
MPa
≥18.0/16.0
渗透系数
cm/s
≤5×10-11
断裂伸长率（纵/横）
%
220/200
耐静水压力
MPa
≥0.2
直角撕裂强度
N/mm
≥60
密封膜防渗：
主要是防止密封膜被破坏造成的渗漏。
采取措施是在密封膜，每铺一层，均应由专人检查，若有孔洞，及时粘补，完成后进行分级加水载灌水试验，保证密封膜的密封性能。
密封膜铺设施工
5.2.8布设沉降杆及观测仪器施工
为及时了解和掌握软基处理过程情况与最终效果，控制堆载速率，确保软基处理的顺利完成，对加载预压施工进行全过程现场监测。
监测仪器布设
5.2.8.1监测项目5个
①、孔隙水压力监测：
监测孔隙水压力的变化，以便了解塑料排水板排水情况，推测土体的固结度。
②、深层水平位移监测：
监测在加载中深层软土侧向挤出及滑动情况，控制加载速率，监测深层软土大面积蠕动对塑料排水板的影响程度。
③、深层沉降监测：
了解深层软土沉降，掌握不同地层的差异沉降量。
④、地表水平位移：
监测地表水平方向的蠕变位移。
控制加载速率。
⑤、地面沉降监测：
监测其沉降速率，控制加载速率，掌握整个场地预压后的总体沉降情况及总体平均沉降量，了解软土固结程度；了解卸载后的地表反弹情况。
5.2.8.2监测项目在埋设时的质量控制
①、孔隙水压力。
采用电脑全自动孔隙水压力仪。
传感器埋入前应进行严格的现场标定。
现场标定值与厂家标定值之间差值≥5Hz时，应考虑标定表平移问题；差值>15Hz时，该传感器不能使用。
本工程对传感器采用钻探成孔埋设法。
在埋设地点用钻探机具钻孔。
钻孔只能用清水钻进，不能用泥浆钻进，因为泥浆会填塞传感器上透水通道，影响传感器的正常工作。
达到要求的深度或标高后，先在孔底填入部分干净砂，将传感器放入，然后在传感器四周填砂，最后，用膨胀性粘土将传感器上部钻孔冲填表，便于止水，使孔隙水压力能直接作用于传感器上。
②、深层水平位移。
采用高精度钻孔测斜仪。
埋设首先用钻探工具钻成合适口径的孔，同时要求钻保持水平以保证钻孔垂直，减少测量误差。
然后将测斜管放入孔内，第一节导管的底部采用木塞或塑料塞塞住，以防淤泥及其它杂物进入管内。
测斜管连接部分也应防止污泥进入，导管与钻孔孔壁之间要用砂填充。
应尽可能将导管底埋入硬层，作为固定端。
管子埋设好后，需停滞一段时间，使测斜管周转通过蠕动恢复而紧贴导管。
③、深层沉降。
埋设时首先用钻孔钻探成孔，然后下放带有塑料玻纹管的导管，导管底部用木塞塞住，以防止污泥进入导管。
其砂层部位导管应用大口径钢管套住并固定，以防砂层与导管接触，保证导管也可自由沉降。
④、地表水平位移。
地表水平位移桩埋设按设计要求进行布点。
测量时用全站仪，按三角三等精度要求进行，测得各桩位的每次坐标值，作为水平位移桩的原始数。
⑤、地面沉降。
堆水预压是不断加载堆高的，为了确保某处的沉降自始至终都能观测到，采用接长观测点方法，即在竖管两头制作螺纹接头，使钢管能不断接长，管顶始终都露出水面，便于各沉降点的测量。
在密封膜铺设及布设完沉降杆后，测绘铺膜后高程，用此高程作为覆水预压的起始高程，以比较预压开始后的膜面沉降情况；膜面沉降观测严格按照设计要求，观测结果及时报监理工程师。
沉降杆要有明显的标志，以免施工时不小心损坏沉降杆，给沉降观测带来不便，计划在每个沉降杆的上部绑彩旗作为标志。
5.2.9覆水预压
5.2.9.1抽水加载预压
布设好各种仪器后，用水泵往围堰内抽水，进行水荷载预压，水源采用就近的横河水。
第一次加水量控制在20cm左右，检查密封膜不会渗漏后，按级加水，每级最大不超过50cm。
在加载期间时，要严格加强路基的沉降观测，根据加载过程观测，缓慢进行抽水，防止过大扰动，造成软土地基失稳，剪切破坏，待观测和检测单位确定稳定后逐级进行后几级堆载，堆载每级加载的厚度为0.5米。
堆水共堆高1.5米。
堆载过程中，严禁在区域内存料，增加荷载。
H（m）
1.5
1.0
0.5
T（d）
180
15
12
9
6
3
0
堆水预压加载计划
5.2.9.2堆载过程观测：
（1）竖向沉降控制在小于15mm/天（通过沉降板观测）；
（2）水平位移小于5mm/天（通过测斜管控制）；
（3）每天观测三次，以此来调整堆载的级数及上载速率。
5.2.9.3加载完成后的观测：
（1）堆载前埋设孔压测头，每天观测两次孔压；
（2）堆载前埋设沉降板，并定时观测。
堆水预压施工
5.2.10卸载
卸载标准：
注水达到设计标高后预压时间不小于180天；处理后软基表层土质固结度不小于95%；连续10天实测沉降速率不大于1.0mm/天。
水荷载等载预压达到设计要求后，进行卸载。
卸载采用挖沟排水方式排入横河中。
然后将路基上的围堰土方倒运至监理工程师指定地点堆放，至此卸载完成。
6．材料与设备
6.1材料选择
软路基处理施工中使用的主要材料有风化砂、中粗砂、密封膜、排水板等。
在采购主要材料前，将拟定采购供应的材料生产或供应产品的厂家的企业概况、产品质量合格证书以及反映厂家实力的证明材料等报给建设单位，待批准后才能采购使用。
在使用前，应对材料的规格型号、质量、技术性能、数量、外观等进行详细而全面的检验，并向监理工程师提交一份质量检验合格证书。
原材料检验:
对采购的原材料进行事前样品检验，检验依据现行国家及有关部委颁布的标准要求，合格者方可购进;对购进的原材料依据样品进行验收，同时验查原材料的出厂合格证和质保书，并登记记录;对有合格证的原材料进行复检，复检合格的材料经监理工程师确认后使用;复检不合格的材料，书面通知物资部门做出标记，隔离存放，按不合格品处理程序进行处理。
6.2主要机具
挖掘机、小型农用自卸车、推土机、排水板桩机、发电机、水泵、装载机等。
7．质量控制
砂垫层的砂料为级配良好的中粗砂，含泥量小于3%，干密度大于1.5t/m3，渗透系数大于1×10-2cm/s。
排水板采用B型排水板材料，材料规格品种必须符合设计要求。
密封膜主要性能指标必须满足设计和规范要求。
原材料的复检必须在进场就抽样，严格按照规范标准和设计要求进行抽检，合格后方能投入使用。
关键工序实施前编制详细的工艺细则及作业指导书，并有明确的技术要求和质量标准，并对有关人员进行培训和技术交底。
严格执行隐蔽工程检查制度。
工序完成后经自检、互检、质检工程师专检合格后，填写隐蔽工程检查记录，报监理工程师，经监理工程师检查签认后，再进行下道工序施工。
8．安全措施
工程施工前对危险源进行识别和评价，按国家、地方政府法律法规进行严格控制，施工中重点做好以下环境因素的控制。
安全控制措施表
序号
危险源
控制措施
1
触电
施工现场用电实行“三相五线制”和“一机一闸一保护”的规定，施工现场使用统一的标准配电箱，漏电保护器，加强对施工用电的检查督促电工对使用的电箱进行日常检查，施工现场内一切电源、电路的安装和拆除，由持证电工操作。
机操人员应着绝缘靴和手套。
2
机械伤害
机具使用前，必须检查机械运转是否正常；若有异常应立即切断电源，停机检查，故障排除后方可正常操作。
机械施工时机械设备有缺陷必须停机检查维修正常后方可操作；对于违章操作必须立即制止，经过教育培训后方可重新上岗。
3
自然灾害
编制相应的防洪、防汛、防火及其他自然灾害的应急预案，做到应急措施到位，人员安排到位。
9．环保措施
工程施工前对环境因素进行识别和评价，按国家、地方政府法律法规进行严格控制，施工中重点做好以下环境因素的控制。
环境控制措施表
序号
环境因素
控制措施
1
生产废弃物污水
施工污水严禁溢出机械而污染施工场地，机械操作台必须工完场清，其中废油等进行回收处理，淤泥和多余的土方等则用封闭的自卸车运至业主指定地点。
2
施工噪音
将施工作业区与生活办公区分开布置，同时选用噪声声级较低的施工设备。
3
火灾
施工现场严格执行国家和地方有关消防安全的法规、标准和规范，坚持“预防为主”的原则，现场的各类消防建筑材料应整齐码放，消防通道必须畅通，防止重大施工火灾事故的发生。
机械加油时，严禁吸烟。
施工现场增加消防设施，对工人宣传安全知识，提高其安全意识。
4
电能消耗
机械设备定期维修、保养，加大检查力度，实行操作人负责制，严禁机械长时间未施工空转。
10．效益分析
10.1施工方便、软基处理质量稳定可靠
堆水预压道路软基处理施工方法在施工操作方面比较容易简单，最终的施工质量经过检测能够满足设计要求的承载力，证明该工法软基处理质量稳定可靠。
10.2节能省电、降低成本
堆载采用堆水预压可就近取材，很好的利用周围的水资源进行堆载施工，该工程水源采用附近的横河水（不需任何费用），用电方面只在抽水堆载时使用，相比同类真空预压的用电量是大大的减少，横河东路软基处理面积约67000平方米，抽水需要约5000度用电量即可满足，而真空预压处理相同的面积大约需要约2000000度用电量，两者相比较，堆水预压在用电方面即可直接降低施工成本约200万元。
10.3安全环保
堆水预压只在抽水时用到电，在恒载时不用电、气等能源，堆水预压施工方法安全可靠，不受天气影响，且不会对大气和周围环境造成污染。
11．应用实例
青岛市胶南董家口临港产业起步区横河东路工程位于青岛胶南董家口，横河东路北接规划十号线，南接本工程子信路，道路总长约2800米，宽24米，道路全线均为不良软土路基，淤泥质土层平均6米多深，地基处理工程量大、难度高，易产生不均匀沉降。
道路路基通过堆水预压软基处理施工方法，可以很好的利用周围的水资源进行堆载施工，并能够直接降低施工成本，质量方面能够达到《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008标准要求，并在安全要求、环境保护和职业健康方面有较大优势，同时也将施工风险降到了最低点。
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