真空預(yù)壓地基處理施工工法_secret

1、粘土密封帷幕 +真空預(yù)壓地基處理施工工法一、前言真空預(yù)壓施工技術(shù)相對于其它地基處理方式有造價低，場地適應(yīng)性 強、適用面廣，環(huán)保施工等諸多優(yōu)點，對緩解我國沿海地區(qū)用地緊缺、實 現(xiàn)資源整合利用有著重要作用。在青島地區(qū)房屋建筑領(lǐng)域， 該技術(shù)應(yīng)用較 少，但是隨著城市化的進(jìn)程加快，在新興城區(qū)的市政交通領(lǐng)域中開始大面 積應(yīng)用。我公司施工的規(guī)劃東 31#線道路軟基處理工程采取了真空預(yù)壓工 藝，通過在場區(qū)四周打設(shè)粘土帷幕樁的方式解決了存在粉土、砂土等透水 透氣層時的密封難題，保證了膜下真空度滿足設(shè)計要求。二、工法特點本工法是在軟粘土中設(shè)置豎向塑料排水帶，上鋪砂層，加固區(qū)周邊打 設(shè)粘土密封帷幕，頂部再覆蓋薄膜封

2、閉，抽氣使膜內(nèi)排水帶、砂層等處于 部分真空狀態(tài)， 排除軟土中的水分， 使軟土預(yù)先固結(jié)以減少地基后期沉降 的一種地基處理方法。三、適用范圍該工藝適用于非固結(jié)或欠固結(jié)軟弱土地基的表面加固， 適用于處理淤 泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基，一般加固深度可達(dá)10m隨著技術(shù)及材料設(shè)備的不斷發(fā)展，目前可處理深度已達(dá)20m以上。我國沿海不 少地區(qū)，第四紀(jì)海相沉積層厚度大，土的粒徑細(xì)，天然含水率較高，孔隙 率較大。上述地質(zhì)經(jīng)過真空預(yù)壓，可使其承載力成倍提高。當(dāng)存在粉土、砂土等透水透氣層時， 加固區(qū)周邊應(yīng)采取粘土密封帷幕 確保膜下真空壓力滿足設(shè)計要求四、工藝原理該工法在存在粉土、砂土等透水透氣層時，加固區(qū)周

3、邊應(yīng)采取粘土密 封帷幕，利用整張的塑料密封膜在土體表面形成密封罩，罩內(nèi)的塑料排水 板、濾水管、砂墊層連通成為一個密閉系統(tǒng)，在真空泵的作用下，在密封 罩下的土體內(nèi)形成真空負(fù)壓。由此，一方面將土體內(nèi)原有的孔隙水壓力降 低；另一方面，在罩外大氣壓力作用下以及罩內(nèi)上部土體失去飽和水對土 體浮力后增加了對下部土體的作用力，使下部土體的有效應(yīng)力增大，從而 達(dá)到固結(jié)的目的。（見圖1）。L度長板水排料塑粘土帷幕軟土地基逆止閥壓力表射7流泵密封壓膜溝覆水層 密封膜濾水層工作墊層塑料排水板軟基處理底標(biāo)高圖1真空預(yù)壓地基處理示意圖五、施工工藝流程及操作要點1施工工藝流程工作墊層鋪濾水層前期準(zhǔn)備階段筑擋水塢鋪密封膜管

4、道水泵*安裝插排水板*工藝設(shè)備安裝階段圖2施工工藝流程圖真空預(yù)壓階段施工監(jiān)測粘土帷幕挖壓膜溝2施工操作要點2.1施工準(zhǔn)備階段對于表面軟弱的地基，必須先做工作墊層，以使加固工作得以進(jìn)行。2.1.1工作墊層工作墊層由鋪荊笆（或土工格柵等）和填風(fēng)化砂兩道工序組成，做法 為：先鋪荊笆，選用當(dāng)年柔韌的荊笆，在軟土表面按順序滿鋪24層，荊笆的塊與塊之間搭接200mm并用1416#鉛絲按500mm間距綁扎牢， 層與層之間要錯縫。然后填風(fēng)化砂，厚度不小于400mm填土只能由小型機械（如翻斗車等）采取端進(jìn)法進(jìn)行，嚴(yán)禁用大型機械作業(yè)，亦禁止在加 固區(qū)內(nèi)堆放土，以防止被加固土受到擾動而影響下道工序施工和造成回填 材

5、料浪費。2.1.2鋪濾水層濾水層的材料通常用中粗砂，其作用是在土體上表面形成水平排水通 道。砂料含泥量不大于5%滲透系數(shù)不宜小于5X 10-3cm/s。濾水層厚度 一般不小于400mm作業(yè)要求表面平整，厚度均勻，厚度誤差不大于士 20mm 如原來地勢高低起伏太大時，在鋪風(fēng)化砂和鋪濾水層時設(shè)法調(diào)整。鋪濾水 層也宜用小型機械作業(yè)進(jìn)行。2.2工藝設(shè)備安裝階段工藝設(shè)備安裝包括插塑料排水板，打設(shè)粘土帷幕、安裝濾水管網(wǎng)、真 空泵、真空表，挖壓膜溝，鋪密封膜及填筑擋水埝等工序。2.2.1插塑料排水板圖3常用排水板示意圖221排水板SPB型塑料排水板，是專門用于土體排水的專用材料，用于豎向排水 的有A、B、C

6、 D四種型號，其排水能力依次增大。常用塑料排水板 由槽形塑料芯帶和透水性很好的加厚無紡布組成。常見斷面見圖3,其中H型板使用較多，其排水效果更好。2.2.1.2插板機插板機是將塑料排水板按設(shè)計要求的深度插入地基土內(nèi)的施工機械。 按動力性能分為振動插板機和液壓插板機，常用振動插板機。按行走方式 分為步履式、履帶式和軌道式，步履式場地適應(yīng)性強，比較常用。按同時 插板數(shù)量分為單板式和雙板式。2.2.1.3插板機的工作原理插板機是利用沿豎直軌道上下運動的震動錘將穿有塑料排水板的鋼 套管插入地下，當(dāng)套管向上拔起時，位于鋼管下端的樁靴把排水板留滯在 地下，在土體內(nèi)形成豎向排水通道。樁靴是保證塑料板埋置深度

7、的關(guān)鍵。圖4常用樁靴示意圖對于不同的土體，可以采用不同的樁靴。圖4A所示的角鋼樁靴用于穿透土層中有礫石或硬層的地基，圖 4B所示的鋼筋樁靴在穿透較軟土壤時使 用。角鋼樁靴使用時需用縫合釘按圖 4A所示方法縫合，以防排水板從樁 靴上拔脫，角鋼樁靴的長度應(yīng)比樁管直徑大 20mm以便讓淤泥掛住樁靴把 水板留在樁孔內(nèi)。鋼筋樁靴一般不用縫合，因為當(dāng)排水板露出樁尖時，由 于淤泥迅速回涌便將排水板彎折部分?jǐn)D貼在一起，加之鋼筋兩端露在排水 板外頭，足可以將排水板錨固住。2.2.1.4 插板的操作要點（1）插板前應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和地塊形狀，進(jìn)行布點平面設(shè)計，接近 加固區(qū)周邊的排水板應(yīng)離開鋪膜溝中心線 120015

8、00mm排水板間距一般 為0.71.3m。插板機轉(zhuǎn)向比較困難，因而行走方向應(yīng)沿地塊長方向安排。（2）排水板的平面位置和埋置深度應(yīng)嚴(yán)格控制，水平間距允許誤差 不大于士 100mm埋置深度允許誤差不大于士 500mm為了防止埋置深度不 夠，除了要根據(jù)土質(zhì)條件選擇合適的樁靴外， 操作時應(yīng)讓樁管插夠深度后 緩緩向上拔管，待確認(rèn)排水板下端錨固好后再加快拔管速度。（ 3）計算單根排水板長度時，除計算設(shè)計插樁深度到濾水層上表面 的長度外，還應(yīng)考慮樁尖錨固時折起長度200mm和濾水層上表面加長200mm因為樁孔中土體在回涌時，會把排水板向下拉，故要求樁孔應(yīng)及 時回填， 回填時還需把排水板向上拉一下，以保證排水

9、板上端在濾水層內(nèi) 的埋置長度。（4）排水板出廠時每盤長度200m由于一般不允許有接頭，必然有 大量零頭不能使用，估價時必須按實際計算。（5）大面積施工時，應(yīng)考慮插板機退出的停機位置及道路。2.2.2 粘土帷幕2.2.2.1 工程概述當(dāng)存在粉土、砂土等透水透氣層時，為了保證軟基加固的處理效果， 在軟基加固兩側(cè)外邊線處設(shè)置粘土帷幕。 粘土帷幕樁一般采用四攪二噴工 藝。粘土帷幕樁樁應(yīng)穿過透水層，保證進(jìn)入不透水層 1m 以上。粘土帷幕 厚度一般不小于1.2m，多采用雙排巾700mm粘土攪拌樁，帷幕形成后滲透 系數(shù)應(yīng)小于1 x 10-5cm/s。粘土漿液要根據(jù)實際地質(zhì)情況，原地層滲透性能 配制，各工程甚

10、至各施工區(qū)段都會有所不同。 本工程中采取粘土漿液配比 為：1（水） :1.2 （優(yōu)質(zhì)粘土）。2.2.2.2 施工工藝流程場地平整、測量定位T攪拌機定位T攪拌下沉T噴漿提升T重復(fù)攪拌 下沉、噴漿提升T攪拌機關(guān)閉并清洗T進(jìn)行下一粘土樁施工。2.2.2.3 鉆機就位及調(diào)直組裝架立攪拌樁機。檢查主機各部的連接、試調(diào)情況及漿罐、管路的 密封連接情況是否正常，做好必要的調(diào)整和緊固工作，排除異常情況后， 方可進(jìn)行操作。安裝鉆機時，將鉆機對準(zhǔn)樁位，調(diào)平樁機機身以保證樁的 垂直度。2.2.2.4 鉆進(jìn)樁機調(diào)正后，啟動主電機鉆進(jìn)。鉆深由深度尺盤確定。當(dāng)深度尺盤達(dá) 到預(yù)定數(shù)量后，停止鉆機，鉆頭反轉(zhuǎn)，但不提升，等待送

11、料。為保證樁身 攪拌均勻，下沉速度不宜大于 1m/min。2.2.2.5 送料打開送料閥門，噴送素粘土漿液。注漿壓力為0.3Mpa0.8 Mpa，以漿液輸送能力控制。2.2.2.6 鉆頭提升確認(rèn)漿液已到樁底后提升攪拌鉆頭，在樁底停滯約3min,即可保證加固漿液到達(dá)樁底，提升到設(shè)計標(biāo)高時停止噴漿，停止噴漿深度應(yīng)結(jié)合攪拌 提升的速度確定。在尚未噴漿的情況下不可進(jìn)行鉆機提升工作,提升速度 不宜大于 2m/min。2.2.2.7 停止提升攪拌鉆頭提升到樁頂時停止提升，在原位轉(zhuǎn)動3min,以保證樁頭的均勻密實。2.2.2.8 重復(fù)攪拌將攪拌鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊向下鉆至設(shè)計樁底深度, 然后再提升出地面進(jìn)行 第二次

12、攪拌。222.9停機將攪拌鉆頭提升到地面以上，停止主電機，填寫施工記錄。準(zhǔn)備進(jìn)行 下一根樁的施工。2.2.3鋪管網(wǎng)和設(shè)備安裝。2.2.3.1 濾水管濾水管一般采用巾60m葉巾70mm聚氯乙烯硬塑料管制作，在管壁上按每60mn鉆一圈巾10mmJ、孔，每圈為6個孔。然后在管表面包裹兩層土工布，并用16#鉛絲按每100mn一道綁扎牢，管接頭可用配套的塑管接頭，也可用膠管接頭。安裝和綁扎時都應(yīng)注意把綁扎鉛絲一順向下，以防朝上 時扎破上面的密封膜。濾水管應(yīng)埋在濾水層的中間，上下厚度要均勻。濾 水管網(wǎng)的常用布置見圖5。濾水管的橫向間距一般為 67n縱向間距一 般為3040m,夕卜側(cè)管距膜溝中心線距離不大于

13、 4n。223.2真空泵射流式真空泵是由射流器、離心式清水泵、循環(huán)水箱等組成，真空泵 是真空預(yù)壓的關(guān)鍵設(shè)備，其性能好壞直接影響加固效果。一般要求真空泵 單機功率不低于 7.5KW在進(jìn)氣孔封閉的情況下形成的真空壓力不小于 96KPa真空泵宜均勻布置在加固區(qū)四周，必要時也可布置在加固區(qū)中部，每 臺設(shè)備的控制面積宜為9001100m。2.2.3.3 預(yù)壓分區(qū)劃分和工藝系統(tǒng)設(shè)計（1）預(yù)壓分區(qū)是指在一張完整的密封膜復(fù)蓋下的加固地塊為一個單元。一般情況下，加固單元的面積一般為2000040000m,不宜小于2000m, 過大會增加施工難度， 過小則對工程成本不利。此外還應(yīng)根據(jù)地形和地勢 條件靈活掌握。（2

14、）工藝設(shè)計包括管網(wǎng)平面布置、泵及電器線路布置、真空度探頭 位置確定、沉降觀測點布置以及設(shè)計有特殊要求的其它設(shè)施的布置和配 備。2.2.4 密封膜2.2.4.1密封膜是采用厚度為0.120.16mm的聚乙烯或聚氯乙烯薄膜按 整塊加工尺寸經(jīng)熱縫合而成。加工尺寸每邊比設(shè)計尺寸至少長出 4m另要 考慮地形地質(zhì)情況及溫差變化影響。2.2.4.2 鋪膜密封膜鋪二層，鋪膜前應(yīng)先將壓膜溝挖好。 鋪膜應(yīng)選擇無風(fēng)的好天氣， 鋪膜工作要在白天一次完成，鋪膜要集中人力，一塊20000m的地塊，鋪膜的人數(shù)不少于 50 人，并要準(zhǔn)備足夠數(shù)量的氯丁膠和 2 臺高頻熱合機及 部分備用的整卷密封膜。施工人員必須穿無釘軟底鞋,在

15、統(tǒng)一組織指揮下 進(jìn)行鋪膜作業(yè)。 鋪膜沿著長邊的一側(cè)開始,當(dāng)?shù)谝粡埬や侀_后應(yīng)組織所有 人員一字?jǐn)[開認(rèn)真檢查密封膜有無開焊、破孔,并及時修補。第一層膜修 補后才能鋪第二層。相鄰兩層膜的合縫必須錯開500mm以上,嚴(yán)禁焊縫重疊。修補孔洞可用小塊薄膜,要求用濕布將破孔周圍和小薄膜擦洗干凈, 再分別涂刷氯丁膠,待膠干燥（以手指摸著不粘為好）后將小塊膜粘帖在 破孔處,以兩層膜間沒有氣泡即可。大片撕裂處要用熱合機縫合。鋪膜后 應(yīng)立即填壓膜溝,以防遇大風(fēng)將膜掀壞。2.2.4.3 壓膜溝與擋水埝為了保證壓膜溝的密封質(zhì)量，壓膜前如溝內(nèi)無積水時需先往溝里灌200300mn深的水，壓膜時先把膜浸入水底，再在膜上壓一層

16、粘土，當(dāng)泥 浸透后要求由人工將粘泥踩成泥漿， 然后再在溝里填粘土， 并分層輕輕夯 實。膜溝填實后再做擋水埝，埝高600800mm同一地塊的埝頂要在同一 平面上，高差不大于100mm為防止沖刷和便于行走，埝頂要求壓兩層草2.2.4.4 局部密封 抽氣管需穿過密封膜，膜和濾管的接口處需采取特殊的密封措施，其 目的既要把接口處壓密實，又要防止抽氣時濾管將膜拉裂。2.3 預(yù)壓2.3.l 試抽氣 抽氣開始時，要把所有的抽氣泵都開動，并認(rèn)真觀察真空度的變化，正常情況下，開泵后 24h,泵口處的真空度就能達(dá)到 20kPa,此階段要 多安排一些人在地塊內(nèi)和膜溝附近認(rèn)真巡查 . 尋找漏氣部位，發(fā)現(xiàn)一批停 泵修理

17、一批，反復(fù)尋找，反復(fù)修理，直至無漏氣點為止。巡查時要特別注 意壓膜溝有無漏氣， 如有漏氣一定要及時停泵修理， 否則會造成膜溝決口， 增加修復(fù)難度。當(dāng)膜內(nèi)真空度達(dá)到 40kPa時應(yīng)停泵，進(jìn)行一次全面檢修， 檢修內(nèi)容包括：（1）擋水埝和膜內(nèi)外側(cè)的地面有無裂焊、塌陷，并查明原因進(jìn)行加 固處理；（2）預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無過大的不均勻沉降，如沉降呈塌形時要剪開密封 膜用砂子填平；（3）真空表等作業(yè)設(shè)備是否正常；試抽真空時間宜為710天，膜下真空壓力應(yīng)達(dá)到6080KPa若低 于此值即屬不正常，應(yīng)立即查找原因及時處理。試抽開始，即應(yīng)進(jìn)行真空 壓力、沉降值等參數(shù)觀測。2.3.2 抽氣經(jīng)過檢查、 修理，再抽氣時真空度提

18、高很快，此時更應(yīng)注意觀察整個 預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無異常， 因為隨著真空度的提高 . 一旦發(fā)生故障情況比較突然， 會造成較大的損壞，而且不易修復(fù)。試抽氣完成，如情況正常，便可向埝 內(nèi)灌水， 在無外來水源時可用抽出的地下水。 覆水要求把所有的密封膜都浸在水里。 覆水有兩個作用， 一是可增加整個系統(tǒng)的密封性能；二是 可以起到保護(hù)密封膜的作用，減緩膜的老化和外力損傷。正常抽氣時間一般不低于三個月， 具體根據(jù)設(shè)計要求時間及卸載標(biāo)準(zhǔn) 執(zhí)行。2.3.3 施工監(jiān)測施工過程中應(yīng)對以下項目進(jìn)行監(jiān)控：（1）地表沉降；（2）深層分層沉降；（3）地下水位。施工監(jiān)測一般由建設(shè)單位委托第三方進(jìn)行監(jiān)測， 以監(jiān)測結(jié)果推算預(yù)壓 效果是否

19、達(dá)到設(shè)計要求。2.3.4 真空預(yù)壓的技術(shù)要求衡量是否達(dá)到預(yù)壓要求，是以地基沉降量為控制標(biāo)準(zhǔn)。 膜內(nèi)真空度的最低值不小于設(shè)計值，并且保持穩(wěn)定。 地基沉降量控制采用雙控：（1）累計沉降量（包括插排水板前的沉降量） ，達(dá)到設(shè)計要求；（2）在確保真空度不低于設(shè)計值時，連續(xù) 10d 的日平均沉降量不大 于2mm（具體標(biāo)準(zhǔn)按設(shè)計要求）。2.4 清理、拆除驗收合格后，即可拆除設(shè)施， 所有的機械、 管網(wǎng)都應(yīng)進(jìn)行保護(hù)性拆除， 濾水管網(wǎng)起出后，應(yīng)將管內(nèi)的泥土用水沖洗干凈，涼干后集中堆放以備再用。射流泵和清水泵都應(yīng)檢修保養(yǎng)，真空表應(yīng)進(jìn)行校驗，密圭寸薄膜也應(yīng)清 理干凈，擋水埝應(yīng)就地平整。濾水層所用的砂子，可與建設(shè)單位

20、協(xié)商處理, 必要時可以部分回收。六、材料與設(shè)備每預(yù)壓面積20000m2計算所需材料及設(shè)備參考表表1序號名稱單位數(shù)量備注1荊芭m800004層2風(fēng)化砂3 m80003排水砂m80004塑料排水板m200000根據(jù)設(shè)計深度打設(shè)，暫按10m5密圭寸膜2m240003層6濾管m410007真空射流泵臺208真空表個20不計監(jiān)測所需七、質(zhì)量控制措施1排水砂進(jìn)場前，需取樣送質(zhì)量工程師認(rèn)可及相關(guān)質(zhì)量檢測鑒定單位檢驗， 檢驗合格后，方允許進(jìn)場使用。2塑料排水板的材料性能尤其是豎向排水能力應(yīng)滿足工程需要。3真空預(yù)壓的總面積不得小于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的面積，且應(yīng)超出建 筑物基礎(chǔ)外緣23m。每塊薄膜覆蓋的面積應(yīng)盡

21、可能大，如需分塊預(yù)壓時， 每塊間距不宜超過24m,且每塊預(yù)壓區(qū)應(yīng)至少設(shè)置兩臺真空泵。4塑料排水板間距和打設(shè)深度應(yīng)滿足設(shè)計要求，回帶長度不得大于500mm 深度除滿足設(shè)計要求外，其底部應(yīng)高出下層透水層1m左右。5塑料排水板打設(shè)完畢并驗收合格后，應(yīng)及時仔細(xì)地用砂墊層砂料把打設(shè) 時在每根塑料排水板周圍形成的孔洞回填好，否則，抽真空時這些孔洞附近的密封薄膜很容易破損，造成漏氣，從而難以達(dá)到和維持要求的真空度。6 粘土帷幕是否有足夠氣密性是保證膜下真空度的關(guān)鍵因素。粘土帷幕的 打設(shè)必須根據(jù)實際地質(zhì)情況調(diào)整，必須穿透透水層，進(jìn)入不透水層1m 以上。7 管道出膜處應(yīng)與出膜裝置妥善連接，以保證密封性。膜外水平

22、管道上應(yīng) 接有閥門。8 真空預(yù)壓的密封膜應(yīng)采用抗老化性能好、韌性好、抗穿刺能力強的不透 氣材料。密封膜熱合時宜用兩條熱合縫的平搭接，搭接長度應(yīng)大于15mm。密封膜宜鋪設(shè) 3 層。密封膜鋪設(shè)前應(yīng)仔細(xì)檢查有無尖利物等可能致密封膜 破損的因素存在，防止漏氣。9 在鋪設(shè)聚氯乙烯密封膜時應(yīng)注意在真空加固塊的四周，密封膜四邊應(yīng)保留有至少4m富余壓邊條。10抽真空期間必須保證電力連續(xù)供應(yīng)， 不得中途斷電， 以使真空度在最短 時間內(nèi)達(dá)到并長期維持設(shè)計值。如外部供電不能保證，需準(zhǔn)備充足的發(fā)電 機。八、安全注意事項真空預(yù)壓作業(yè)場地空曠，無豎向交叉作業(yè)，主要安全管理點位用電安 全和機械作業(yè)安全。1 用電安全1.1

23、由于真空預(yù)壓大都在空曠荒野施工，施工作業(yè)人數(shù)少，又處在前期開 發(fā)階段，一般不可能有良好的電源條件，加之預(yù)壓階段是帶水作業(yè)，因此 用電安全必須高度重視。1.2 施工電纜必須實行“三相五線”制。所有用電設(shè)備必須安裝防漏電保 護(hù)器，所有的配電箱、閘刀箱必須使用符合規(guī)定要求的閘箱。進(jìn)出閘箱的 電源線必須固定牢，并用橡膠護(hù)套保護(hù)。1.3 固定電源線應(yīng)盡量架空，無法架空時，必須采用防水橡膠電纜，拖地電纜必須符合耐壓要求，嚴(yán)禁使用已老化的舊電纜或不合格的產(chǎn)品，所有 的電纜接頭必須有嚴(yán)格的防漏電措施，并用木桿將接頭豎起架離地面。1.4無論是電工或運行工，上崗值班必須兩人同崗，嚴(yán)禁單人上崗。必須 堅持定期安全檢查制度。強風(fēng)、暴雨后應(yīng)立即