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粤电中山三角天然气热电冷联产项目厂区回填及地基处理工程编制：复核：审批：中国铁建港航局集团有限公司二O一三年五月二十八日真空联合堆载预压施工方案一、工程概况粤电中山三角天然气热电冷联产项目厂址位于中山横沙沥水道南岸旁，地面高程一般在1.1～2.4m（国家85高程）之间，厂区内大部分面积为水塘，由于场内标高较低且淤泥及淤泥质土层深厚，一般软土层在15～25m厚，因此必须进行回填及地基处理工程。本项目合同范围为粤电中山三角天然气热电冷联产项目厂区回填及地基处理工程施工以及完成本项目所需的所有施工措施等。地基处理厂区（包括A1、A2、A3、A4、A5、A6各区）的面积为27.94万m2，回填土方量预估约177.04万m3。主要包括原始场地的清理及预平整至1.70m标高、铺设排水砂垫层至2.2m标高、施打塑料排水板、真空联合堆载预压、碾压平整至4.10m标高、边坡处理等。本项目施工计划工期约14个月：2013年5月4日至2014年6月28日。二、施工工艺真空—堆载联合预压法的主要工序为：场地平整、铺砂垫层→打设竖向排水体→粘性土柔性密封墙施工→主，支管定位、安装真空泵→铺土工布、膜→开挖、回填密封沟→抽气管道和真空泵连接→抽真空，软基监测→铺设第二层土工布、膜上仪器埋设→抽真空稳定至设计天数、软基监测→填筑，联合预压→效果检测→卸除真空荷载。各工序的先后是顺序如下页图1所示。下面将按工序的先后顺序逐步加以说明。三、施工方法(一)平整场地真空—堆载联合预压法加固软土地基的第一步工序的场地平整。这是因为排水压法加固的对象多是近乎饱和的软弱粘性土地基，施工人员和机械很难在这种饱和软粘土地面上进行工作，平整场地便于后续塑料排水板的打设施工和砂垫层的铺设，同时也可方便准确量测施工沉降量。根据以往的工程实践经验，真空预压场地在抽真空加固之后，一般呈锅底形状，即中间沉降量大，四周沉降量小，因此，在平整场地时，现场是矩形场地，基本上做到中间略高、四周稍低。这样做，一方面可以减少软土地基的回填土方量，另一方面可以防止在加固后期软基中部太低而两侧太高，有利于基管与主管水的排出。且不容易因沉降差过大而导致滤管或主管的破裂与变形，影响排水能力，在施工过程中，横坡一般控制在1-2%左右。（二）铺设砂垫层在当前真空预压法加固软土的工艺要求中，必须填一层厚度约50cm的砂垫层。以便插板机械能在上面行走运作。5主要作用是作为土体内部塑料排水板（竖向排水系统）和滤管与主管（水平排水系统）的中介层，一方面真空度通过塑料排水板或淤泥中传递，另一方面软土中的地下水通过塑料排水板先到达砂垫层，然后通过砂垫层流向滤管与主管，再经真空泵排出。因而垫层的质量将直接关系到加固效果和预压时间的长短。垫层施工方法：排水砂垫层铺设方法是根据现场实际情况而定的，主要有四种施工方法，具体如下：1、当地基表层有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，能上一般运输机械时，一般采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干堆，然后用机械或人工摊平。2、当硬壳层承载力不足时，一般采用迅序推进铺法。3、当软土地基表面很软，如新沉积或新填不久的超软地基，首先要改善地基表面的持力条件，便其能上施工人员或轻型运输工具。4、尽管对超软地基表面采取了加强措施，但持力条件仍然很差，一般轻型机械上不去，在这种情况下，通常要用人工或轻便机械迅序推进铺设。不论采用何种施工方法，都应避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂砾和淤泥混合，影响垫层的排水效果。图1联合预压施工工艺流程图平整场地铺设50cm砂垫层测量放样埋设施工沉降板、位移边桩监测施工沉降量打设塑料排水板埋设检测仪器铺设30cm细砂垫层布置主管与滤管埋设砂垫层中真空度土工布与密封膜铺设挖密封沟、安置主管触摸装置、回填密封、做围堰安置膜上沉降标真空泵安置抽真空堆载抽真空结束、进行加固效果检测施工监测开始（三）打设竖向排水体竖向排水体在堆载预压法和真空预压法中所起的作用不尽相同。在堆载预压法中起得作用是：作为垂直排水通道、减少排水距离、加速土体固结。而在真空预压法中除作为垂直排水通道、减少排水距离、加速土体固结外，还承担着传递真空度的作用，即通过打设在地基里面的纵向排水体将真空管向下及向土体中传递，因此纵向排水体的施工工艺直接影响着真空预压法的施工效果和堆载预压法的施工工期，本项目纵向排水体的形式采用塑料排水板。真空联合堆载预压法是真空预压法和堆载预压法的有效联合，一般是在抽真空稳定，即真空预压法相对稳定的基础上，再施加堆载。塑料排水板施工已以专项施工方案的形式另报，详细内容见其专项方案。（四）主管与滤管的布置埋于碎石垫层中的管道分主管和滤管两种，起作用是传递真空度和将从土中已排至砂垫层中的水，通过这两种管道输送到膜外工作水箱中。两者的区别在于主管上没有空洞和反滤材料，如针刺无纺土工布等。主管直接与真空泵相连，而滤管连接的是主管和竖向排水体。滤水管的平面布置可以有多种形式，本工程采用条形排列。遇到不规则场地时，应因地制宜的进行滤水管排列设计。为保证真空预压快速而均匀的传至场地的各个部位，可以根据场地的大小和形状，增设几道主管，这样即使个别泵停机检修，对真空度几乎无影响。滤管与主管组成地下水的水平排水体系，铺设是否合理，将直接影响真空预压的成败，也即对真空堆载联合预压的加固效果产生决定性的影响。因为形成真空和排出地下水的过程是一个气水流动的过程，该过程中会有各种阻力发生，如垂直排水通道、碎石垫层中的阻力，在主滤管中当然也会存在阻力，阻力的大小就与主、滤管的排列和布置形状有关，阻力的存在会消耗“真空度”。由于真空是在理论上是有一个极限值的，因此最大限度地减少气、水流体在这些管路的流动，使气、水流动顺畅，就是在主、滤管布置中应该考虑的问题。一般而言，滤管与主管的铺设主要应考虑一下几个方面的问题：1、所选滤管与主管的强度是否满足要求滤管与主管的管材可采用硬质塑料管，尺寸为76mm直径，主管的间距12-18m这种材料在使用中不会锈蚀、重量轻、价格便宜、容易清洗、可重复使用。在实际施工中，应该注意PVC管材是否会在堆载预压过程中发生破裂。若发生破裂，将直接导致真空联合堆载预压的失败，一般要求能承受400KPa的压力。2、滤管与主管的连接方式滤管与主管的连接主要应注意以下几个问题：联接应该采用软胶管，以适应真空预压的差异沉降，联接处应注意密封性能，滤管与主管的布置方式滤水管的间距一般为4-6.5m，尺寸为50mm直径，支管的间距6m。最外层滤水管距场地边的距离为2m，间距的确定主要受控于加固场地的面积、形状、抽真空泵的台数、排水板的间距与出水量的大小等因素。在具体施工过程中，一般参照经验进行，主要以能达到膜下真空度的设计值与及时排出砂垫层中的水量为目的。安排滤管与主管的布置方式较多，不同的主管、滤管联接形式，从理论角度而言其能量损失相差较大。主管与滤管的布置主要应该根据以下几个方面进行布置：A、与场地的形状相匹配；B、保证真空度的均匀分布；C、水量的顺畅排出。滤水管之间的联接采用软连接，以适应场地沉降。主管与滤管之间采用变径三通；滤管与主管、主管之间多采用软接头。全部管道均需埋入碎石垫层中，并通过出膜口及吸水管与真空泵联接。（五）密封系统的布设真空—堆载联合预压是通过真空泵给软土地基施加负压，通过密封膜将要处理的软基与大气隔绝，通过水平和垂直的排水管将真空吸力有效的传递到软土地基深处，在软土地基强度有所增长的基础上再在上部分层堆载而使软基在正负压的共同作用下达到加固的目的。因此，真空度的有效传递和稳定维持是真空—堆载联合预压法处理软土地基的关键，而真空度能有效传递和稳定维持的关键之一在于密封系统的正确布设和有效维护。包括密封膜与土工布的材料质量达到要求、水位管与分层管的合理出膜、密封沟及围堰的开挖和软土层深部的有效密封等。1、密封膜与土工布的质量要求密封膜：采用密封性、韧性好，抗老化性能和抗刺穿能力强的专用密封膜，密封膜为在厂内加工完成的两层整块膜，具体参数应满足设计要求指标。加工好的密封膜面积要大于加固场地面积，一般要求每边应大于加固区相应边4-5m。为了保证整个预压过程中的密封度，设计密封膜为铺设两层。在气温高的季节，加工完毕的密封膜应堆放在阴凉通风处；堆放时给密封膜之间适当撒放滑石粉；堆放时间不宜过长，以防止相互粘连。土工布材料各种指标参数应满足设计要求，土工布设计为两层，用手提缝纫机缝接，两边预留一定长度，再用人工将两层密封膜分层铺放覆盖整个真空预压区，注意在加固区四周，密封膜应留足够的超宽余量。在铺密封膜前，要认真清理平整砂垫层，检除贝壳和带尖角石子，应将露出的排水板头埋入砂砾垫层中。第一层膜铺好后要认真检查及时补洞，在铺设第二层密封膜，同样要认真检查及时补洞。2、开挖、回填密封沟及做围堰密封沟布置在施工区四周，在真空预压施工中它主要起周边密封的作用。密封沟施工采用人工结合机械开挖，开挖深度需大于1.5m，并注入淤泥层。在铺设密封膜后，密封沟需用粘土回填。开挖密封沟时注意塌方，谨防坚硬带棱角碎石等落入沟中。施工时要求边开挖、边埋膜、边回填。如果密封沟底或两侧有碎石或砂垫层等渗透性较好的夹层存在，应将该夹层挖除干净，回填40cm厚的软粘土。由于某种原因，密封膜和密封沟发生漏气现象时，施工中必须采用辅助密封措施，如膜上沟内同时覆水。在密封沟回填完成后，即可做围堰工作，围堰要具备一定的厚度与宽度，防止膜上覆水冲垮围堰，造成施工事故。3、膜上沉降的布置为了观测真空及联合堆载预压的地表沉降，必须在膜上布置沉降标，沉降标不能直接放置在膜上，否则会将密封膜刺破，必须在膜上布置一土工布，在土工布上铺设30cm厚度的砂，并将土工布包扎好。（六）抽真空装置的布设抽真空装置的好坏直接决定真空排水预压加固的成败和效果，其工作原理是：先将水箱装满水，开动离心泵，水箱中的水通过管被泵打入喷嘴，这时水的压力、流速都很大，在喷射水流的带动下，在喷嘴周围的真空吸管内形成负压区，在橡胶管内的气体随之被喷射流吸走，形成一定真空，由此逐步延伸到加固区内。整个抽真空的装置的安装高程在允许的情况下应尽量降低，尤其是循环水箱，最好能使水箱高度的一半与膜面齐平，这样有利于膜下抽出的水的排出，节省能量；同时也有溢于从溢流口流出的水顺畅的流到膜面之上、变成预压荷载。在其它条件相同的情况下，抽真空装置的多少决定了膜下真空度的高低，到底一块面积上设置多少台真空泵和相应的抽真空装置，与设计要求达到的膜下真空度有关。一般地，真空泵的台数由以下几个方面决定：a、所加固场地面积；b、加固场地的土质情况；c、塑料排水板的打设深度；d、工后沉降的要求。对于淤泥质土一般可按一台泵可控制800-1000m²的面积布置。真空泵的布置方式应按抽气时水汽运行的最省能量，最快的速度考虑，一般可将抽真空装置布设在加固场地的某一侧，而不是分布在加固场地的两侧，以免造成“夺气”，“夺气”现象使水汽不能以最快的速度排出，耗散能量。同时，在计划布设抽真空装置时，应有备用的真空泵，实际使用数量根据现场真空度情况决定。真空主管通过出膜器及吸水胶管与真空泵连接。出膜器的连接必须牢固，密封可靠。为了防止由于地质突变等不利条件，也可预留若干个备用出膜接口，以备加泵使用。当抽真空装置布设完毕，且采用缠绕式出膜装置解决了刚性出膜器与柔性膜的连接问题后，即可开始抽真空。抽真空以后，加固区内膜下真空度会持续上升。当膜下真空度达到并稳定在85kpa以上时，即进入正常真空预压阶段。在抽真空过程中，应巡回检查，出现问题及时处理。若在抽真空开始以后，膜下真空度在预期内达不到85kpa，则需采取相应的技术措施加以处理，从而确保真空预压能达到设计的效果。（七）铺第二层土工布、细砂及填筑施工在目前的施工实践中，对一般软粘土，当膜下真空度稳定地达到85kpa以上后，5-7d左右可以铺设土工布，抽真空7-10d左右进行上部堆载施工，即边抽真空，边堆载，荷载可以连续施加。对高含水率的淤泥性土，当膜下真空度稳定达到85kpa以后，5-7d左右可以铺设土工布，一般抽真空15d左右可以进行堆载施工。当填土较高