真空預壓加固地基工法

1、真空預壓加固地基工法編制單位：中國建筑第六工程局批準部門：中國建筑工程總公司工法編號：GF20602294主要執(zhí)筆人；朱奇玉 1概況22工作機理23工藝流程23工藝流程34施工方法及操作要點35勞動組織96安全注意事項107技術經(jīng)濟指標108工程實例111概況 1.1定義 真空預壓是真空吸水加固軟土地基施工工藝的簡稱，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，一般加固深度達10m。我國沿海不少地區(qū)，第四紀海相沉積層厚度大，土的粒徑細，天然含水率高達4760，孔隙率已高達1.31.4。上述地質(zhì)經(jīng)過真空預壓，可使其承載力成倍提高。 l.2工法的形成 真空預壓施工技術是80年代初期發(fā)展起來的應

2、用技術，目前是交通部一航局的專利。由于三公司是同期開發(fā)研究的單位之一，并掌握了成熟的施工技術，擁有這項專利的使用權。 1.3工法特點和適用范圍本工法著重講述了真空預壓的加固機理、施工工藝、操作方法、材料機具配備、勞動力組合以及主要的安全技術措施。本工法除了適用于真空預壓施工外，其中插板工藝還適合于堆載預壓的插板施工。2工作機理如圖1所示，整張的塑料膜經(jīng)土捻壓實后，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

3、后增加了對下部土體的作用力，使下部土體的有效應力增大，從而達到固結(jié)的目的（見圖1）。3工藝流程工藝設備安裝階段前期準備階段鋪荊笆填干土鋪濾水層試抽氣檢查修補抽氣觀察停泵觀察驗收設備拆除筑擋水埝鋪塑料膜插排水板管道水泵安裝挖壓膜溝正式抽氣沉降觀察真空預壓階段4施工方法及操作要點 4.l施工準備階段 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行。 工作墊層由鋪荊笆和填干土兩道工序組成，做法為：先鋪荊笆，選用當年柔韌的荊笆，在軟土表面按順序滿鋪兩層，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。然后填干土（如無干土或遇雨季施工，則需填山皮土

4、或土石屑），厚度不小于400mm。填土只能由人工用小推車進行，嚴禁用機械作業(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料浪費。 濾水層的材料通常用中粗砂，也可用不帶利刃的其它小顆粒材料代替（如電廠的工業(yè)廢料、液態(tài)碴等），其作用是在土體上表面形成水平排水通道，濾水層厚度為400mm，作業(yè)要求表面平整，厚度均勻，厚度誤差不大于±20mm，如原來地勢高低起伏太大時，在鋪干土和鋪濾水層時設法調(diào)整。鋪濾水層也必須由人工用小推車進行。 4.2工藝設備安裝 工藝設備安裝包括插塑料排水板，安裝濾水管網(wǎng)、真空泵、真空表，挖壓膜溝，鋪塑料密封膜及填筑擋水墻等工序。SP

5、B型塑料排水板，是專門用于土體排水的專用材料，用于豎向排水的有型和型兩種規(guī)格。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（見圖3）。推薦采用型板，其排水效果更好。 插板機是將塑料排水板按設計要求的深度插入地基土內(nèi)的施工機械。推薦采用我局三公司設計制造的MDZZO型門式震動插板機，該機是目前在用的幾種機型中技術性能較好的一種，設計插板深度20m，一次作業(yè)可同時插設2付排水板，每班作業(yè)可插板 25003000延米。也可采用河北興隆機械廠制造的SP20型履帶式插板機和一航局制造的MD15型門式單管插板機，此外也有用履帶式打樁機改制的插板機。 插板機是利用沿豎直軌道上下運動的震動錘將穿有塑料

6、排水板的鋼套管插入地下，（見圖4），當套管向上拔起時，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的關鍵。對于不同的土體，可以采用不同的樁靴。圖5a所示的角鋼樁靴用于穿透土層中有礫石或硬層的地基，圖5b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5a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擠貼在一起，加之鋼筋兩端露在排水板外頭，足可以將排水板錨固住。±100mm，埋置深度

7、允許誤差不大于±300mm。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，操作時應讓樁管插夠深度后緩緩向上拔管，待確認排水板下端錨固好后再加快拔管速度。上表面的長度外，還應考慮樁尖錨固時析起長度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，故要求樁孔應及時回填，回填時還需把排水板向上拉一下，以保證排水板上端在濾水層內(nèi)的埋置長度。 濾水管采用ø89聚氯乙烯硬塑料管制作，在管壁上按每60mm鉆一圈ø10小孔，每圈為6個孔。然后在管表面先裹一層塑料窗紗，再包一層剪去硬皮的棕皮，并用16#鉛絲按每100mm一道綁扎牢，也可用

8、加厚無紡布纏裹兩層，同樣用16#鉛絲綁扎，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。濾水管應埋在濾水層的中間，上下厚度要均勻。濾水管網(wǎng)的布置有3種方法（見圖6），選用布置方案主要依據(jù)加固地形，其原則是盡量做到膜內(nèi)各部位的真空度均勻并節(jié)省用料。濾水管的間距不大于8m，外側(cè)管距膜溝中心線距離不大于4m。 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，真空泵是真空預壓的關鍵設備，其性能好壞直接影響加固效果，推薦采用三公司制造的ZK3W型臥式射流箱和ZK3L型立式射流箱，經(jīng)施工檢驗，其性能完全滿足使用要求。0m2，不小于 20

9、00m2，過大會增加施工難度，過小則對工程成本不利。此外還應根據(jù)地形和地勢條件靈活掌握，劃分加固單元的技術條件有： （1）地塊的長邊和短邊之比不大于3:2； （2）地塊的地勢要平坦，相對高差不大于0.3m，否則應適當劃小單元面積。0m2加固面積所需裝備數(shù)量。每10000m2所需設施數(shù)量控制表 表1序號名稱單位數(shù)量備注1真空射流泵臺682濾水管m140016003塑料薄膜m239000400004真空表塊1216每臺真空泵入口處裝一塊,每個真空探測點裝一塊5沉降觀測標尺件206閘刀箱個79一個總閘箱,其余為分箱7照明燈個688防水電纜m根據(jù)電源位置情況9工棚m2450.080.10mm的普通白色

10、聚氯乙烯農(nóng)用薄膜按一定要求尺寸經(jīng)熱縫合而成。為防止熱漲冷縮，加工尺寸應比實際尺寸大一些。 密封膜應該鋪三層，鋪膜前應先將壓膜溝挖好。鋪膜應選擇無風的好天氣，鋪膜工作要在白天一次完成，鋪膜要集中人力，一塊10000m2的地塊，鋪膜的人數(shù)不少于30人，并要準備足夠數(shù)量的氯丁膠和一臺高頻熱合機及部分備用的整卷塑料膜。施工人員必須穿無釘軟底鞋，在統(tǒng)一組織指揮下進行鋪膜作業(yè)。鋪膜沿著長邊的一側(cè)開始，當?shù)谝粡埬や侀_后應組織所有人員一字擺開認真檢查塑料膜有無開焊、破孔，并及時修補。第一層膜修補后才能鋪第二層、第三層。相鄰兩層膜的合縫必須錯開500mm以上，嚴禁焊縫重疊。修補孔洞可用小塊薄膜，要求用溫布將破孔

11、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。鋪膜后應立即填壓膜溝，以防遇大風將膜掀壞。 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200300mm深的水，壓膜時先把膜浸入水底，再在膜上壓一層粘土，當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，為防止風浪沖刷和便于行走，埝頂要求壓兩層草袋裝土。 抽氣管需穿過密封膜，膜和鋼管的接口處需采取特殊的密封措施，其目的既

12、要把接口處壓密實，又要防止抽氯時將膜拉裂。 4.3預壓 抽氣開始時，要把所有的抽氣泵都開動，并認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到20kPa，此階段要多安排一些人在地塊內(nèi)和膜溝附近認真巡查.尋找漏氣部位，發(fā)現(xiàn)一批停泵修理一批，反復尋找，反復修理，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，增加修復難度。當膜內(nèi)真空度達到40kPa時應停泵，進行一次全面檢修，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，并查明原因進行加固處理； （2）預壓區(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

13、填平； （3）真空表靈敏度是否正常； （4）電器、機械是否完好。 經(jīng)過檢查、修理，再抽氣時真空度提高很快，此時更應注意觀察整個預壓區(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。經(jīng)過24h抽氣，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。覆水要求把所有的塑料膜都浸在水里，如地下水不夠也可就近抽海水。 覆水有兩個作用，其一是覆水后可以在三層膜間形成很薄的夾水層，增加膜的密封性能；其二是可以防止直接暴曬塑料膜，減緩膜的老化。此外，如遇冬季施工可以起到保溫防凍作用。 施工單位一般只負責表面沉降觀測，其它諸如分層沉降觀測、分層孔隙水壓力檢測

14、、側(cè)向位移等一些測試項目由設計單位委派的監(jiān)測單位負責，其目的是對設計方案和加固效果進行評估。 由于真空預壓的地塊處在大面積軟土地區(qū)，附近很難設置較好的臨時水準點。為此，除需就近選擇正式水準點供施工觀測時對觀測結(jié)果進行調(diào)整外，還必須認真做好臨時水準點。 臨時觀測點可以用øl00mm的鋼管作鋼樁，用插板機插入地下，鋼管下端應達到比較密實的夾砂層。當樁周土穩(wěn)定后（一般需15d），在樁頂澆筑混凝土墩，井埋入短鋼筋頭制成水準點。 沉降觀測標尺以每500m2設一個比較合理，標高底座用混凝土制作，尺桿要選用經(jīng)烘干的紅松制作，尺桿每格讀數(shù)5mm。為防止安放標尺時割破塑料膜，要求在尺座下墊兩層塑料編織

15、袋。 沉降觀測要求每天觀測一次，如遇大風天氣，應在觀測記錄中注明。觀測時必須按平面圖中的編號順序進行。 衡量是否達到預壓要求，是以膜內(nèi)真空度的最低值不小于80kPa，并且保持穩(wěn)定，地基表面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），達到設計要求； （2）在確保真空度不低于80kPa時，連續(xù)10d的日平均沉降量不大于lmm。 4.4交工驗收的基本程序 交工資料包括： （1）原始地面標高測量記錄（見附表1）； （2）沉降觀測記錄（見附表2）； （3）抽氣運行記錄（見附表3）； （4）加固成果“PaST”曲線圖（見附圖1）。 施工單位認為達到加固要求后，應立即將上述資料送交建設

16、單位，待建設單位、設計單位認可后，即可辦理交工簽證手續(xù)。 辦理交工手續(xù)后，即可拆除設施，所有的機械、管網(wǎng)都應進行保護性拆除，濾水管網(wǎng)起出后，應將管內(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檢修保養(yǎng)。真空表應進行校驗。塑料薄膜也應清理干凈，擋水埝應就地平整，濾水層所用的砂子，可與建設單位方協(xié)商處理，必要時可以部分回收。5勞動組織各項施工作業(yè)人數(shù)配備表 表2序號項目工種人數(shù)備注1準備工作階段工種及人數(shù)視工程量大小、工期要求及現(xiàn)場居住條件作相應考慮2插板作業(yè)機械操作工2按1臺樁機1個作業(yè)班配備電工1指揮1力工83挖膜溝、筑埝力工20以每10000m2配備4鋪膜力工30以每100

17、00m2臨時配備5設備安裝電工4以每10000m3配備鉗工34力工206抽氣電工2按三班制運行，每班正常人員配備（白班進行修補，增加力工34人）鉗工1測量工2運行工3力工46安全注意事項6.1用電安全“三相五線”制。所有用電設備必須安裝防漏電保護器，所有的配電箱、閘刀箱必須使用符合規(guī)定要求的鐵閘箱。進出閘箱的電源線必須固定牢，并用橡膠護套保護。 6.2機械作業(yè)“清洗、潤滑、調(diào)整、緊固、防腐”的十字作業(yè)制。 7技術經(jīng)濟指標 每lm2主要材料機具用量及直接費用參考表 表3序號名稱單位用量單價(元)直接費(元)1材料1.1荊笆張0.6188.65.311.2中砂t0.8037.8630.291.3黃

18、土m30.13414.41.931.4塑料排水板m按設計用量0.901.5塑料薄膜m33.21.926.141.6濾水管攤銷0.181.7電材攤銷5.601.9草袋個0.840.840.711.10其它材料1.922電費3.243機械費3.1插板m按插板長度0.243.2預壓按預壓時間(1.803.0)注：如回填砂能回收，則其費用可大大降低。8工程實例1986年，三公司在天津新港東突堤后方輔建區(qū)承纜22000m2軟基加固工程，首次采用真空預壓，效果良好，現(xiàn)已完成碼頭建設，投入使用。1991年，三公司在天津塘沽南疆石化碼頭承擔8813m2軟基加固，應用效果同樣良好。 自然地面原始標高測量記錄單位

19、工程名稱施工單位名稱建設單位名稱測量日期年 月 日測 量 依 據(jù)水準點標 高相 對使用儀器絕 對 測點分布示意圖： 尺寸單位：mm要求：第一次測量點分布必須和施工中沉降觀測點的位置、編號相一致，以便計算該點的累計沉降量（即加固總沉降量）。結(jié)論： 建設單位代表： 工程負責人： 測量員： 復測員：沉 降 觀 察 記 錄附表2單位工程名稱： 第 頁共 頁 資料編號 觀察點編號第 次第 次第 次第 次年 月 日年 月 日年 月 日年 月 日標高(m)沉降量(mm)標高(m)沉降量(mm)標高(m)沉降量(mm)標高(m)沉降量(mm)本次累計本次累計本次累計本次累計觀測者監(jiān)測者填表單位： 負責人： 制表人：真 空 預 壓 運 行 記 錄（泵上真空度）附表21工程名稱： 值班人員：查 表 時 間真 空 度 記 錄 （KPa）年月日時泵泵泵泵泵泵泵泵真 空 預 壓 運 行 記 錄 （膜內(nèi)真空度）附表22工程名稱： 值班人員：查 表 時 間真 空 度 記 錄 （KPa）年月日時表表表表表