塑料排水板真空预压施工技术

-1-塑料排水板真空预压施工技术关敬文（广西路桥总公司）摘要：塑料排水板真空堆载预压法，是将带状特制的塑料排水板用插扳机将其插入软弱土层中，组成垂直和水平排水体系，然后在地基表面堆载预压，同时用真空离心泵抽水，使真空膜下的真空度达到85Kpa以上，并保持一定的天数，使土中孔隙水沿塑料板的沟槽上升溢出地面，从而提高地基强度和减少建筑物建成后的沉降量。本文结合实际施工经验，将此工艺流程做一详细表述。关键词：塑料排水板；真空预压；施工技术一、原理介绍塑料排水板真空预压法就是以大气压力作为预压荷载，在需要加固的软黏土地基内设置塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖一层复合土工布，再铺设两层土工膜，土工膜同时埋入加固区四周密封沟中，使砂垫层与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气和孔隙水逐渐排出，因而在膜的内外就产生了一定大气压差（即真空度）；这部分气压差，以及塑料排水板与土体之间渗透系数的显著差别，就会导致砂垫层与土体，砂垫层与塑料排水板，以及土体与排水板之间的排水作用，这种排水作用逐渐将膜内外的气压差转换为地基上的有效荷载．同时这种排水固结作用不会导致剪应力增加，地基也不会产生剪切破坏．在抽气过程中，土体内总应力将不发生变化，排水后土体内孔隙水压力的降低值等于土体内有效应力的增加值，从而随着有效应力的增加，地基得到有效固结（图1）．-2-二、施工实例本工程位于浙江省余姚市谭家岭东路延线，软基处理面积：17955㎡；处理深度：27m-10m；软基处理形式：采用塑料排水板真空联合堆载预压处理。地质概况：本工程场地属冲海积平原，地形平坦，地貌类型单一。全线均为软土地基，全线除河塘外地表有硬壳层分布，厚度0.5-1.20m，以下为高压缩性软土层，厚度变化较大，一般为11-19m，性质较差；接着为硬土层，厚度一般为3.80-8.0m；以下为薄层状软弱粘性土夹亚砂土，性质较差。下部有碎石层，主要分布在余姚江两岸，底部为风化基岩，岩性两岸不同，东岸为硬质凝灰岩，西岸有凝灰岩，也有泥质粉砂岩。本段软土分上下二段，上段为淤泥质粘土，厚度一般为11-22m，软土性质差，下段为亚粘土夹砂土，厚度大，但固结性能较上段稍好。根据场地工程地址钻探资料，地基的土性、地基处理的深度，从经济性，可行性和工期等因素综合分析，桥头路基加固处理方案，采用真空降水联合堆载预压施工。（一）施工方案及措施1、清理施工段表层：按规范要求，清理施工的表层，将树根、杂草、田埂清-3-除，清理基层并铺设40cm沙砾（透水性良好的材料）。2、排水：塑料排水板植入地面后就会有水排出，为了保证施工场地干燥，便于施工，排水沟在插管之前挖好。3、塑料排水板放样：在平整良好的砂垫层上按设计要求间距标定每根塑料排水板的具体位置，并编号以便记录和检查。4、置管：在砂垫层标定的位置上，采用塑料排水板桩基定位，套管采用口径为130mm圆钻探管。将套管打至设计标高放置排水板，在打设插管时要保证插管的平衡和垂直度，塑料排水板的垂直控制在1.5%以内，在施工过程中随时检查并记录排水板打设的位置及打设情况，套管拔出后及时清除带出的泥土，保证放置后外露排水板不遭受污染。（二）塑料排水板要求采用100%纯新聚炳烯原料，白色透明并在板芯中间加工两根铜金属丝以便探测深度（涂有漆包线）。虑膜采用国产优质涤纶浸渍无纺土工布。本工程采用C型带金属丝的塑板，其技术参数要求符合规范要求：中华人民共和国行业标准塑料排水板质量检验标准JTJ/257-96项目单位型号备注ABC材料复合料有色厚度mm3.54.04.5宽度mm100100100允许偏差±2mm长度m200200200允许偏差±2m通水量cm/s152540侧压350KPa复合体抗拉强度KN/10cm1.01.31.5延伸10%时延伸率%8.07.06.5拉力1KN/10mm滤膜性能指标渗透系数cm/s5.10-45.10-45.10-4抗拉强度千态N/cm152530延伸10%时湿态N/cm102025延伸15%时隔土性mm0.0750.0750.075098孔径-4-（三）真空预压根据本工程进展的现状，在完成打设塑料排水管工作后，下一步工作是：铺砂垫层，敷设主、支滤管，再铺设砂垫层，挖密封沟，铺设上层细砂，铺展一层土工布（无纺布）和二层真空膜，埋设监测装置，回填密封沟，安装射流泵和相应的管路，抽真空观测等，下面说明其做法（顺序由下而上）。1、铺设第一层砂垫层之前，要对场地表面整平，整平的场地内高差≤5cm，砂垫层铺设厚度为30cm，且达到均匀，密实，表面平整，排水板外露头应露至砂垫层里面。2、敷设主支滤管：敷设滤管前，先对场地进行测量，然后按设计施工图纸的几何关系，施放出主、支滤管走向线，主、支滤管的材料可参照一般高速公路、港口等真空预压处理用的材料，建议采用PVC塑料管，主管为Φ90，滤管为Φ50，滤管上必须打滤眼，直径为8mm，间距为4cm，为防止砂垫层进入主、支滤管内，堵塞管道，应用无纺土工布（400g/㎡）包裹。滤管铺设前，对管子的接长和交叉，应事先加工二通、三通、四通软接头配件，以便施工使用。施工人员要特别注意关系连接部位的施工质量，必须做到管子不得漏气。3、开挖密封层：当第一层砂垫层铺完，在敷设滤管的同时，便可安排一部分人员开挖密封沟，密封沟的内边口至滤管部距离应≥3.00m，沟深≥1.5m，底宽≥0.3m，上口宽≥1.5～2.0m。沟宜挖入粘土内，若就地无粘土时，应考虑将密封沟的尺寸比上述扩大0.3～0.5m，然后从外地运来粘土加以回填0.3～0.5m（一定夯实）至要求断面尺寸。沿密封沟的外缘，在场地四周填筑挡水梗，以利抽真空时场地覆水。覆水的好-5-处有两点：（1）、增加场地内的荷载。由于水的自重对加固场地产生了压力作用，等于加了荷载。（2）、提高加固场地的密封程度。由于场地表面全被水覆盖，膜上膜下的真空度不直接相同，有利膜下真空度提高和稳定。密封沟的开挖，若是采取机械开挖，到最后应仍用人工修整，以利铺设密封膜。4、埋设监测装备真空预压加固软基的监测装置，主要有膜下真空度和泵上真空度观测的真空表，用于观测加固场地的沉降标和测定地下孔隙水压力的孔压计等，埋设的位置和数量符合设计要求。5、二次铺设砂砾层当主、支滤管铺设完毕，连续射流泵的管子已接好，且经验查无误时，立即铺设第二层沙砾层，厚度20cm（压实），表面要求平整，厚度均匀，将主、支滤管完全埋在里面。6、铺细砂和土工布及真空膜先在砂砾层上铺设10cm的细砂，表面达到平整且压实，然后铺一层（300g/m）无纺土工布，土工布的顶破强度要求≥1600N，在其上再铺二层真空膜、真空膜的技术指标应满足下列要求：真空密封膜单层厚度﹥0.2vmm、抗拉强度≥18N/5cm、圆球顶破强度≥100N、延伸率≥50%、渗透系数≤1.0E-10cm/s、膜间搭接长度1.5～2.0m，膜的搭接方法必须用热合粘法。铺设的土工布和真空膜的松紧要适度，不宜过紧或太松，过紧了因抽真空和加堆载引起地基的沉降，可能会使膜被拉破而损坏，太松了会影响膜下真空度的上升。真空膜的热合粘接，一定要认真细致，不得出现漏气现象。土工布的搭接采用-6-机械缝合机缝合，但缝制的线条要平直、均匀、结实。缝线用尼龙粗线。铺设真空膜前，要求派专人，逐一检查场地表面是否有尖锐器物，如铁丝头、砂子中的尖锐石头、贝壳等，如发现时予以处理，免得刺破密封膜而漏气。7、回填密封沟在真空膜铺设完毕后，即对密封沟回填，真空膜的外边缘，应沿密封沟内坡面、沟底、铺至外坡面上50cm止。回填土应采用不含硬块的粘土，回填时应尽量夯实，保证场地四周密封而不漏气。8、按照设计要求每个处理段按800-1200㎡安装一台7.5kw的真空泵，并配备一定数量的备用设备，以便于射流泵出现故障时能够及时维持保证设计要求真空度。连接射流泵的主滤管的管子，连接真空表管子和沉降标杆，由膜下伸至膜上时，定要处理好真空膜的关系，不得有漏气现象发生。另外在行人必经之路，铺麻袋草垫以保护真空膜。9、试抽气及堆载在上述一切工作完成（此时场地未覆水），电源接通后，便可以试抽气。通过试抽，检查场地的密封程度，检查仪表、设备运行状况，观测真空度上升速度等。一般情况下，试抽气一周内膜下真空上升到-80KPa以上且稳定，即认为密封状况良好，可进入正常稳定抽气阶段。随后就可以铺设一层复合土工布覆盖在土工膜上，然后在其上按照填筑速率要求及沉降位移控制要求进行堆载（在复合土工布上按照设计位置放置沉降观测板）。但第一层填料应采用细料（最大粒径不大于8cm，4cm以上粒径含量20%），以避免机械碾压时损坏密封膜。10、稳定抽气如前所述，由试抽气使膜下真空度上升至-80KPa以上，且保持稳定，便可认为进入稳定抽气阶段。该阶段的工作应做好真空表，水位沉降等，观测记录。做好真-7-空表的观测和记录，每天不少于3次，水位沉降观测，一天两次，上下午各一次（间隔12小时左右），地基沉降观测每周2次。11、拆除设备、监测装置当稳定抽气到一定时间后，场地土质含水量、地下水位沉降量及地面沉降量达到设计要求，再征得监理工程师的同意后，使可进入维持抽气阶段。维持阶段的抽气一般不超过5天，维持抽气结束后，立即组织人员拆除设备，监测装置，到此抽真空的外部工作全部结束。三、结束语真空预压法比起一般的堆载预压工期缩短2/3，经济效果显著，而且不需要大量的原材料堆载。参考文献：【1】建筑施工手册.1991年版【2】唐明．真空联合堆载预压加固软土地基的理论与实践［J］．江西水利科技，1998，24（1）：46～48【3】塑料排水板质量检验标准JTJ/257-96