轻轨软基加固真空预压方案.docx

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轻轨软基加固真空预压方案

工程概述

天津市区至滨海新区快速轨道交通工程，是天津市改善交通环境的重点工程，线路全长45.409Km，其中路基部分长5.486Km。

本工程位于线路终点，地质条件差，工程质量要求高，这给土建工程部分提出较高的要求。

路基线路部分的填方通过海相沉积的软土地带。

本工程施工段位于天津市开发区，全长1.1Km，该段地基为典型海相沉积和早期吹填形成的软土地基，软土层厚度为10～15m，其含水量大、密度小、压缩性大、强度低，且地下水对混凝工具有中等硫酸盐侵蚀性。

方案选择

软土路基处理基本有浅层处理法、复合地基法及固结排水法。

浅层处理法有换土、抛石排淤、反压护道及排水砂垫层等；排水固结法有砂井、袋装砂井、塑料排水板等；复合地基法有水泥搅拌桩、旋喷桩及粉喷桩等。

浅层处理一般适用于软土层埋深浅，厚度薄，上部覆盖层较薄的情况下；复合地基法施工期短，施工方便，见效快，适用于软土中等厚，施工期短的工程，但加固深度一般小于10米；固结排水法适用于厚层软基，为避免工程工后沉降，一般要预压，预压期较长，预压土方大。

由于本段软基厚度均大于10米，为了减少预压土方，缩短工期，决定该段软基加固采用真空预压法施工。

真空预压排水固结法加

工作原理

真空预压排水固结法对被加固软基抽真空形成的大气压差作为预压荷载，通过排水通道传至设计深度，沿深度基本呈矩形分布，真空预压排水固结法加固软基90kPa预压荷载，不需要施加实体荷载，软基预压排水是在真空吸、挤压共同作用下完成。

施工工艺

本段软基加固工程特点为：

加固面呈细长状，单宽侧面比仅为0.6，加固区以东为以工业垃圾为主填筑起来的绿化堤。

（1）铺设垫层

首先清理干净地基表面的杂物，然后填筑70cm素土及30cm排水砂垫层，并碾压密实。

（2）塑料排水板的施工

根据饱和软粘土特性，设计排水板间距为lm，采取正三角形排列，平均打设深度为18m。

现场根据塑料排水板布置范围及间距，用木片准确定出每个塑料排水板的打设位置，排水板采用门架型插板机打设，插板机基础要设置稳固，保证其平衡度满足稳定性要求。

塑料排水板穿过空心套管，插打至设计位置，套管靴头采用铁质靴头。

（3）板头处理

当套管打设至预定位置后，将塑料排水板剪断，保证塑料排水板深入砂垫层至少25cm,并将其竖直地埋入砂垫层中。

真空预压排水固结法加固软基施工工艺断面图见下图所示。

（4）真空分布管，膜下真空压力观测点及真空泵布置工艺：

塑料排水板全部打设完成并处理好板头后，于加固范围四周开挖密封沟，密封沟开挖完成后，人工整平场地，铺设2cm厚砂垫层，并于砂垫层内布设真空管路。

管路布设完成后，覆盖三层聚乙烯闭气薄膜，薄膜边缘埋入密封沟内，沟内用粘土回填夯实，形成高出薄膜不小于20cm堵水围堰，薄膜上覆盖10～20cm水。

膜上覆水应在真空试抽，膜内真空度达到90kPa，确信密封系统不存在问题时方可进行。

停止预压时地基的固结度应大于90％，当连续5天不大于1.5mm／天，即可停止抽气。

（5）表面综合沉降观测点布置工艺：

为取得比较完整的综合沉降数据，及细长加固区对加固区外的影响，打塑料排水板前、打塑料排水板后，真空预压前及真空预压后，对加固区进行5m×5m网格高程测量。

真空预压加固过程综合沉降变化规律，由设在表面的沉降标点来完成。

（6）施工主要设备

①塑料板打射机（小门架型20米）3台

②专用射流真空泵（2英寸）30套

③潜水泵（2英寸）3台

④四芯电缆（50mm2）1000米

⑤四芯电缆（4～6mm2）3000米

（7）现场试验及监测

为了更好的指导施工组织，验证软基的加固效果，施工前选取两个断面进行观测，在这两个观测断面的中心位置钻探，进行原状土的各种物力力学指标及真空试验，并做十字板剪切强度试验，真空预压加固完成后在相近位置进行相同试验，并对加固前后物力力学指标进行对比分析。

塑料排水板打完后，在上述两个观测断面线路中心、坡脚位置埋设孔隙水压力、分层沉降管，左侧密封沟外埋设测斜管及水位管；于断面线路中心、两侧路肩及坡脚位置膜面布设沉降板进行沉降观测，线路坡脚位置膜下设真空度仪。

软基加固中需注意的问题

（1）在塑料排水板打设施工中，确保塑料板平面位置，倾斜度及打设深度均达到设计要求，是确保软基加固效果关键环节之一。

（2）按质量标准严格选择塑料排水板，保证滤膜渗水，板芯导槽输水及真空压力向深度传递符合技术质量标准，这是关键环节之一。

（3）应采用经过多项软基加固工程考验的真空密封系统：

①选好排水砂垫层的砂料，符合技术质量标准，以确保排水阻力及真空压力传递近于零；

②选择满足集水要求的滤管及外包滤膜，不漏砂，致使其具有充分的渗水面积，以保证渗流集水，真空压力传递的要求；

③应用密封效果好出膜装置，出膜装置是射流真空泵与真空分布管连接的纽带，为一组带止水线的砝兰结构，具有密闭效果好，便于安装，停泵逆止的功能，保持膜下真空压力的稳定性；

④选用真空效率高，真空压力损失小的射流真空泵，为真空预压排水固结法加固软基动力源。

（4）彻底清理真空预压加固软基范围内的杂物，确保周边的密封条件，认真做好密封层，确保真空预压力的稳定性。

（5）该线路软基加固工程，在真空预压加固初期，增加真空泵的数量，降低每台泵承担的加固面积，以弥补侧面真空压力损失，确保90KPa真空预压荷载升压规律，并保持稳定。

采用真空预压法施工加固

（1）经济分析

真空预压法施工与复合地基法比较，可大量节约经费，节约投资达60%。

（2）地耐力强度及变形分析

真空预压法加固后，软基得到整体加固，有害沉降全部消除，地耐力可达到100Kpa以上，完全可满足设计要求。

真空预压可产生90Kpa等效荷载，土体上30cm砂垫层和表面20cm覆水可产生10Kpa的等效荷载，因此土体相当于经过100Kpa等效荷载预压。

预压后进行荷载板试验，地基承载力可达120～160Kpa。

（3）工期分析

①真空预压法不存在有害介质侵蚀问题，无须进行浸泡试验，节省了工期。

②本方案位于全线终点部分，铺轨工程自线路中心向两端进行，有足够的时间提供给真空预压所需的三个月工期。

结束语

真空预压法固法是以消除软基有害变形，改善软基自身性能的较理想方法。

路基施工中软基处理占用大部工期，使本来需半年完成的工程缩短至三个多月，大大节省工期。

该种施工方法对于天津沿海地区软土地基的处理十分有效，且施工时间短，加固费用低，加固效果好，特别是深层加固效果更好，值得在该种地质条件施工中多采用。

施工工期

2003年9月15日～2003年11月5日

施工顺序及施工安排

孔桩的开挖：

孔桩开挖原则是跳桩开挖。

在进入桩身以前检查孔口四周做好孔口的清理，引开地表水。

进孔前做好孔口的支护。

把孔的十字线及标高引到护壁上。

孔内开挖砂浆层采用钻爆施工，爆破紧邻既有线，爆破时要注意既有线的安全，要严格控制装药量及爆破引起的飞石，冲击波及震动（爆破图附后）。

1#-8#孔的开挖紧邻既有线，开挖出的弃土严禁落到既有线侧沟及道床内，在孔内土方开挖前，用钢管及竹排架做好支挡，主要防止堆放物品侵限及土和其它落入既有线侧沟及道床。

孔内的土方提升采用0.5～1t的卷扬机提升。

孔内的土方出孔后，用农用车拖走堆入DK215+950处鱼塘堆放，再用大型车辆拖走。

孔口范围严禁堆土，以减小孔口的压力，防止下雨后形成稀泥横流。

孔桩开挖就位后，经检查，底面高程超欠挖不超过5cm。

砼工程：

抗滑桩有5米的外露部分，要保证光洁度，为了保证外露部分的美观，其一要做到该部分护壁砼的垂直度。

护壁砼采用每节1m，即开挖1米支护1米。

每次灌注砼前核对各方位尺寸。

在灌注桩身砼前各护壁砼接头处打平，在外露部分钉上PVC橡胶板以保证拆除护壁后的光洁度,PVC橡胶板钉在事先预埋在护壁内的木头上。

桩身砼采用集中灌注。

灌注砼采用农用拖拉机运输。

灌注桩身砼应连续进行不得中断，砼浇筑时自由倾落高度大于2m，应采用串筒，串筒下端砼不得冲击模板。

板采用预制加工，预板场地夯实整平后，用0.1m厚砼硬化整平，预制板注意养生，控制好侧模拆模时间，秋季在8h以上，才能拆除侧模，注意保护侧板的棱角，在砼强度未达到强度的75%不准起吊堆放。

钢筋工程：

桩身钢筋就地加工。

由于地面绑扎钢筋整体吊装受空间限制，难度大。

桩身钢筋的绑扎采用孔内绑扎钢筋笼。

具体的做法为每侧先立3根钢筋，竖向间隔2m绑扎一圈箍筋，形成骨架，再逐根按设计绑扎主筋和箍筋。

绑扎竖向固定箍筋可用电焊与主筋焊接，但点焊不能烧伤主筋。

孔内有水，电源引入孔内，地面应装漏电保护器，钢筋笼周围用短钢筋支顶于护壁，控制钢筋笼稳定和保证砼保护层厚度。

桩身为11m。

竖向主筋或其他钢材的搭接应避免设在主滑层上，搭接焊以双面搭接焊连接，搭接长度不小于5d，焊接注意焊接质量，焊缝高度不小于0.3d。

焊缝宽度不小于0.7d，并使搭接两根钢筋的轴线在一条直线上。

主筋接头采用闪光对接焊连接,接头避开弯矩最最大处。

浆片施工：

浆砌片石施工砂浆要按挤浆法施工，不得有水平通缝，垂直通缝，不得用沾用尘土的料石，砌体表面要平整、美观，沉降缝要笔直，并按设计要求制作。

劳力组织及安排

本段施工要求：

跳桩开挖，全段同开挖的孔桩保持10个孔同时开挖，作业人数：

机修工；2人；电工：

2人；爆破工：

5人；木工：

5人；砼工及其它：

60人；钢筋工；10人；汽车司机：

2人。

该段施工劳力保持在：

85人

安全措施

1、加强爆炸物品的管理。

做到放炮前有计划，并及时通知指挥部派出所，爆破器材的领取必须严格领取，清退制度。

领取数量不得超过当班使用量，有剩余量马上退回押送人员，当天带回指挥部，工地不准存放爆破器材，爆破器材的管理、使用必须是经培训合格的安全人员或爆破员。

2、制作起炮药包要在安全地方进行，导火索的长度要保证点火人员安全撤离至安全区。

3、在联接起爆网络前要检查好导火索、雷管的质量，以免引起传爆中断或盲炮。

对于过粗、过细的导火索部分要切除，以免影响传爆速度或引起早爆伤人。

4、对于露天浅孔爆破要切实做好孔口的防护，确保无飞石。

在炮响几分钟爆破人员进入爆区，检查有无瞎炮，并及时进行处理后，方可拆除警戒。

5、桩内作业必须戴好安全帽，施工人员要随时观察洞口及路面地形变化，一旦有异常马上通知人员撤离至安全区，严禁冒险作业。

桩内爆破注意有害气体的通风工作。

6、装药所使用的炮棍必须是木质器材，不得使用铁质器材。

7、对于正在作业的路段，，在路口树立醒目的施工标志牌，提醒过行行人、车辆，以免行人、车辆在开挖区内行驶。

质量措施

1、严格按照《质量手册》、《程序文件》及经理部下达的《质量计划》来开展质量管理工作，严格按有关《施工规范》《质量评定及验收评定标准》指导施工。

2、各工程项目在施工前必须结合施工实际，制定《作业指导书》并包含质量创优方案。

由现场质检员实施、落实。

3、材料部门把好主材及砂石料的采购，对不符合质量标准的钢木、水泥、大堆料等流程性材料严禁使用。

4、技术员在施工测量中要认真负责，确保中线、水平、坡率准确无误，要严把技术交底关。

统一实行现场交底制度，施工过程中要勤检查、勤复核。

及时发现问题整改。

5、加强试验工作，试验员在施工过程中及时做好砼试件和钢筋砂石等材料的抗压、抗拉、抗弯强度的技术试验，路基填土密实度在未作试验之前，不得擅自施工。

6、所有拌和砂浆和砼的施工现场要持配合比牌，设置磅秤、灰盘。

其用料一定要有过磅，严格控制偷工减料。

7、浆砌片石施工砂浆要按挤浆法施工，不得有水平通缝，垂直通缝，不得用沾用尘土的料石，砌体表面要平整、美观，沉降缝要笔直，并按设计要求制作。

8、严格施工组织管理，在施工过程中要严格按工程设计要求，设计标准，操作程序施工。

施工员要认真作好过程控制填好施工日记。

对施工过程中遇到的技术难题，由队质量管理领导小组组织开展技术攻关，予以解决。

9、抗滑桩的外露部分要采取措施，保证孔桩的美观，并且要严格按断面开挖，不得偷减尺寸。

10、所有的工序转序检查，均由经理部质检工程师及甲方监理检查合格之后方可转序。

11、管段内的圬工要加强养护，加强防寒工作。

12、积极引进新技术、新工艺，以提高工程质量和生产效益。