真空堆载联合预压软基处理施工组织设计

真空-推载联合预压软基处理施工组织设计1工程概况1.1工程情况明光至蚌埠高速公路是南京至蚌埠高速公路的一部分，是安徽省“十五”交通建设的重点工程，是安徽省高速公路网的重要组成部分。路线起点位于明光市，桩号k85+850，终点位于蚌埠市，桩号k166+778.804，路线全长80.902284km。共有15个标段。路线所经区域北部以淮河为界，分为淮北平原与江淮丘陵，南部以滁河与长江冲积平原，标高在4.4~13.9m之间。由走向北东主干脊岭中嘉山、老嘉山、岱山和北将军山组成江淮分水岭，标高在300m左右，为低山丘陵区。从山川的展布可以看出，地形基本形态特征受古老构造骨架的控制。软土路基主要分布在平原区路段。由于XX标、XY标和XZ标段场区土层中含有较厚的淤泥质地层，为更好地完成软土地基前期沉降，降低高速公路工后沉降，满足地基承载力的要求；同时，为了提高软土地基处理的科技含量，把高新技术应用于生产，以发挥较佳的经济效益和社会效益，本路段3个标段桥台的填方路基采用既能加快软土路基沉降又造价相对合理的真空—堆载联合预压法进行软土地基加固处理。处理桩号分别为K142+592.5～K142+638.8、K145+067.4～K145+111.1、K145+172.9～K145+216.6、K146+158.1～K146+190.5、K146+191.5～k146+226、K147+704.4～K147+775.5、K152+903.1～K152+927.8、K152+966.2～K152+990.9和K154+178.5～k154+216.4处理面积分别为2239m2、2041m2、2041m2、1724m2、1754m2、3133m2、1544m2、1544m2和1760m2，合计总面积为17780m2。详见附图。真空—堆载联合预压法是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的软基加固技术，具有真空预压和堆载预压双重加固效果，因而适合于荷载大、承载力要求高的工程，而在高速公路中应用的一个最大优势是利用路堤荷载作堆载，且联合预压后不必卸除堆载，既省时又省工。2场区工程地质条件根据安徽省公路勘测设计院提供的《明光至蚌埠高速公路详细工程地质勘察报告》，该路段在钻孔及静探深度范围内揭露地层均为第四纪全新世至晚更新世期间形成的冲击物。综合地质勘察钻孔剖面及其它地质资料，场地内工程地质情况分别描述如下：K142+592.5~K142+638.8、K145+067.4~K145+111.K145+172.9~K145+216.6、K146+158.1~K146+190.5及K146+191.5~K146+226-1层：高液限粘土褐黄色，潮湿~饱和，软塑。土质均匀。0.40以浅多为耕填土。全段分布。①-2层：高液限粘土灰色，饱和，流塑。局部夹低液限粉土薄层。全段分布，局部薄层呈带状。①-3层：淤泥质低液限粘土灰色，饱和，流塑。局部夹低液限粉土薄层。全段分布。4层：淤泥深灰~青灰色，饱和，流塑，土质均一。含腐植质。全段分布。②层：淤泥质低液限粘土灰色、浅灰色，饱和，流塑~软塑，土质较均匀。全段分布。③-1层：高液限粘土灰色~兰灰色，局部间少量黄褐色，饱和，软塑~硬塑，土质较均匀，含少量螺壳碎片。全段分布。③-2层：低液限粘土褐灰~灰色，饱和，软塑。土质较均匀，局部含少量腐烂植物。全段分布。③-3层：淤泥质低液限粘土灰色，饱和，软塑。土质较均匀，局部含少量腐烂植物。全段分布。④层：低液限粘土灰色、兰灰色间黄灰色，饱和，软塑。土质较均匀，局部具层理，夹少量低液限粉土质砂薄层。全段分布。⑤层：细砂浅灰色，灰色，饱和，中密~密实。分选性较好，主在物成分布。2)K147+704.4~K147+775.5①-1层：高液限粘土褐黄色，潮湿~饱和，软塑。土质均匀。0.40m以浅多为耕填土。①-2层：低液限粉土褐色、灰黄色，饱和，软塑。含铁锰质浸染，间夹低液限粘土薄层。全段分布。①-3层：低液限粉土灰色、浅灰色，饱和，流塑。具层理，振动易析水。全段分布。②层：淤泥质低液限粘土灰色~青灰色，饱和，流塑。土质较均匀，局部含少量腐烂植物，夹低液限粉土质砂。全段分布。③-1层：高液限粘土灰色~兰灰色，局部间少量黄褐色，饱和，软塑~硬塑，土质较均匀，含少量螺壳碎片。全段分布。③-2层：淤泥质低液限粘土灰色，饱和，软塑~流塑。土质较均匀。全段分布。④层：高、低液限粘土灰色，饱和，软塑~硬塑。土质较均匀，局部具层理，夹少量低液限粉土质砂薄层。全段分布。⑤-1层：细砂灰色、灰黄色，饱和，中密~密实。分选性较好，主在矿物成分主要为石英、长石及云母等。全段分布。⑤-2层：中砂灰色，饱和，含少量细砾。主要矿物成分主要为石英、长石等。3）K152+903.1~K152+966.2~K152+990.9和K154+216.4①-1层：高液限粘土褐黄色，潮湿饱和，软塑。土质均匀。0.40m以浅多为耕填土。①-2层：低液限粉土褐黄、灰黄色，饱和，流塑。含铁锰质浸染，间夹低液限粘土薄层。3层:淤泥质低液限粘土灰色，饱和，流塑。局部夹低液限粉土薄层。①-4层：低液限粉土灰色，饱和，软塑。土质较均匀，局部夹低液限粘土薄层。1层：淤泥限粘土灰色、浅灰色，饱和，流塑~软塑。土质较均匀。②-2层：低液限粘土灰色，饱和，流塑~软塑。土质不均匀，具水平层理，局部夹互低液限粉土薄层。1层：高液限粘土灰黄色，饱和，硬塑。③-2层：高液限粘土灰色~兰灰色，局部间少量黄褐色，饱和，软塑~硬塑，土质较均匀，含少量螺壳碎片。③-3层:低液限粉土深灰色，饱和，土质较均匀，含少量云母碎片。4层：低液限粘土灰色，饱和，软塑。土质不均匀。具水平层理，局部夹互低液限粉土质砂薄层。1层：低液限粘土灰色，饱和，软塑~硬塑。土质较均匀，局部具层理，夹少量低液限粉土质砂薄层。④-2层：高、低液限粘土黄色，饱和，硬塑。④-3层：低液限粉土灰色，饱和，土质不均匀，夹大量低液限粘土薄层。④-4层：低液限粘土灰色，饱和，软塑。具水平层理，夹少量低液限粉土质砂薄层。⑤-1层：细砂灰色、灰黄色，饱和，中密~密实。主要矿物成分为石英、长石及云母等。⑤-2层：中砂灰色，饱和，中密~密实。含少量细砾。主要矿物成分为石英、长石等。以上地质情况待补助后进一步核实。2施工方案在完成清理场地、填筑砂垫层、打设塑料排水板等工序后进行真空预压处理。本次真空预压按如下工序进行：施工准备；补充勘察；打设塑料排水板；填筑砂垫层；主、支滤管定位和安装；铺土工布、膜；开挖、回填密封沟；抽气管道和真空泵联接；抽真空；填土堆载；安全监制和分析；真空预压却荷验收。每一块加固区场地均按如下方法进行施工：施工准备（a）在开始真空预压施工前，其前道工序如排水板、砂垫层必须通过质量验收。（b）计划在每个加固区外的适当位置处搭设2~3个临时工地仓库，每个面积约20~40m2。（c）准备好足够容量的电源（网电），每套真空设备约7.5Kw。（d）明确标出真空预压区的线、中线范围。真空预压范围即为路基加固区及周边30米范围内存在着地下管线或其它建筑物，应要求加固处理、迁移或改道。II、补充勘察目的：查看有无影响真空预压效果的水源补给充足的透水层。加固区共需补勘36~45个孔，孔深约15m。III、主、支滤管定位和安装结合本工程施工段特点，根据设计图纸施工时，在保证真空度达到设计要求的条件下，主管布置的形式可在设计图纸的基础上做适当地调整。滤管间距5~6m。主管与滤管之间采用变径三通；滤管与滤管、主管之间多采用软接头，具体布排方案参见设计图纸与附图。实际布置时计划增设两道不开孔直径较大的主管，该种布置形式能保证整个加固区内真空度均匀一致，与真空泵的远近无关，而且个别泵停机检修，对真空度几乎无影响。主管为82~83mm硬质PVC管，支滤管为55~60mm硬质PVC管，滤管打设孔，并缠绕绳子后外包土工织物滤水材料。全部排水管均需埋入砂垫层中，并通过出膜口及吸水管与真空泵连接。主、滤管应严格按工艺要求埋设，全部主、滤管离边界的距离一般不超过3~4m，局部地方受场地限制可略作整。在加固区场地范围内K142+592.5~K142+638.8、K145+172.9~K145+216.6、K146+158.1~K146+190.5、K146+191.5~K146+226、K147+704.4~K147+775.5、K152+903.1~K152+927.8、K152+966.2~K152+990.9和K154+178.5~K154+216.4根据设计图纸分别布设不少于4个、3个、3个、3个、3个、5个、3个、3个、3个真空测头。IV、铺设密封膜密封膜：采用密封性、韧性好，抗老化性能和抗穿刺能力强的专用密封膜，密封膜为在厂内加工完成（接头工厂内已接好）的整块膜，按设计要求厚度在0.12~0.17mm之间，共计两层。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，填平打设袋装砂井或塑料排水板时留下的孔洞。第一层膜铺好后要认真检查及时补洞，再铺设第二层密封膜，同样要认真检查及时补洞。注意在加固区四周，密封膜应留有足够的超宽余量。为了防止在抽真空及上部堆载的过程中砂垫层中砾石材料以及未完全清理干净的贝壳等尖角材料戳破密封膜，本工程九个加固区计划采用两布两膜的密封形式，即在密膜上部和下部各增设一层土工布来保护密封塑料膜。V、开挖、回填密封沟密封沟布置在加固区四周，在真空预压施工中它主要起周边密封的作用。密封沟施工采用机械结合人工开挖，由于本工程地下稳定水位在0.5~1.5m左右，开挖深度一般大于1.5m即可，局部有表面透水土层处适当加深或增减加固范围以回避透水土层，并进入低透水性土层。应确保密封膜与沟底粘土充分接触。在铺设密封膜后，密封沟须用粘土回填。开挖密封沟时注意塌方，谨防坚硬带菱角碎石等落入中。施工时要求边开挖、边埋膜、边回填。VI、抽气管道饿和真空泵连接根据图纸本工程九块加固区面积分别约为：2239m2、2041m2、2041m2、1724m2、1754m2、3133m2、1544m2、1544m2和1760m2，合计总面积约为17780m2。现场若有变动，则以实际为准。一台7.5kW的真空泵可控制1000m2左右的面积，视场地情况而定，根据设计要求的真空泵台数分别为3台、2台、2台、2台、2台、4台、2台、2台、2台，如附图所示。但为了防止由于地质突变、地基存在着透水层等不利条件，影响真空度，因此在实际施工时可预留若干个备用出膜接口和部分备用泵，以备加泵使用。初步计划九个加固区布设射流泵分别为4台、3台、3台、3台、5台、3台、3台、3台。实际使用数量以及开泵的数量根据现场真空度情况决定增减。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。在真空吸水胶管与真空泵的连接处设置止回阀和阀门，以备在停电及其他原因造成停抽时防止水及空气回流。VII、抽真空及真空维持射流泵在正式抽真空之前关掉阀门，检验真空压力是否可以达到90KPa以上，否则进行维修或调换。当上述工作完成后，即可开始试抽真空。加固区内膜下真空度会持续上升。在抽真空过程中，应巡回检查密封膜和密封沟，出现问题及时修补和处理。当膜下真空度达到并稳定在80kPa以上时，进入正常真空预压阶段，这段时间约为3~10天。若在抽真空开始以后，膜下真空度在预期时间内达不到80kPa，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。试抽开始后即进行膜下真空压力及表面沉降观测，膜下真空度每隔2~4小时观测一次；表面沉降在细真空期间每两天观测一次，在推载期间每天观测一次，以后根据变形情况作调整，可以每周一次。VIII、路堤推载在抽真空正常（真空度稳定维持在80kPa）15天左右可进行路提推载，此时正常抽真空。路堤堆载要分层进行，并逐层压实，并满足地基的稳定性要求，以免路基发生剪切而破坏。LX、真空预压卸荷验收真空预压加固区膜下真空度达80kPa以上；抽真空4个月；地基平均固结束度达到80%；连续10天实测沉速率小于2mm/d时，可以停机卸荷，并立即测量地表回弹情况。进行交工验收。施工组织机构及人员安排3.1施工组织机构为按期优质地完成本软基处理工程的施工任务，我公司将组织在真空预压方面有丰富施工管理人员，以先进的项目管理模式，组建软工程项目经理部。现场组织机构图1所示。项目经理项目副经理总工程师机料组后勤组办公室质检组技术组施工组管泵安装队排水板施工队砂垫层施工队密封膜施工队图1施工人员组织机构图3.2人员安排本工程具体施工人员配备见表1表1施工人员配备表序号职务人数备注1项目经理12项目副经理13技术负责人14技术管理人员95施工技术人员186技术工人90合计120高峰期4施工进度计划各分项工程进度计划见表2。表2真空预压施工进度计划表（年）序号工期（月）分项工程56789101施工准备—2勘探—3埋设吸水管—4铺布和膜—5挖填密封沟——6真空系统安装电路路连接等——7抽真空———————————8路堤堆载————————5主要施工机械设备、材料安排表3主要施工机械设备安排序号机械设备名称型号数量备注1真空泵7.5KW30台以上包括备用泵2抽真空系统自制30套3挖掘机9~12辆租用4配电箱39个5潜水泵2.2KW9台6发电机50KW9台表4主要材料需要量估计表序号材料名称单位数量备注1密封土工膜M2460002土工布M2460003PVC滤管555~60M37004PVC主管822.9M25005橡胶波纹管M1206真空表个306真空预压施工质量保证措施抽真空主、滤管均匀布网。滤馆间距确定为6m以内。在预压区边侧的滤管应留适当的距离，一般不超过3~4m为宜。排水管道采用主滤管以及循环管布置方式，可以充分发挥各射流泵的效果，真孔，在滤空度分布均匀。滤管四周打滤水管壁按三角形开孔，孔径8mm，上下孔间距为50mm左右，打孔后外包250g以上的无纺土工布包裹。抽真空主管与滤管间用变径四通或变轻三通连接，同管径主管或滤管间用钢丝吸水胶管连接，其接头处至少用铁丝绑扎两道。主、滤管应严格按工艺要求埋设，全部主、滤管均需埋入砂层中，尽量埋入透水性较好的砾石层中。密封沟靠真空预压一侧的边坡，要用挖土机结合人工修整平顺，不允许存再局部突出的硬块，以免抽真空时顶破撕裂密封膜。密封沟用淤泥或粘土回填密实。密封沟的深度必须达到要求。密封膜选用两层密封性好，抗老化能力强，韧性好，抗穿刺能力强的专用聚氯乙稀塑料薄膜。铺设土工布及密封薄膜前，严格进行砂垫层表面处理。认真清理平整砂垫层检除贝壳和带尖角石子，填平打设袋装砂井或塑料排水板时留下的孔洞。第一层膜铺后要认真检查及时补洞，再铺设第二层密封膜，同样要认真检查及时补洞。天气干燥的情况下撒水后再铺第二层。采用电网提供动力保障，电路布设安全、合理，不影响抽真空效果。密封膜的边缘埋入密封沟底淤泥中。如图2所示。加固区保护区密封沟图2真空膜周边密封示意图射流泵自身的真空度确保达到95kPa以上。抽真空期间，配备人员24小时在现场值班，保证抽真空系统正常作，并及时记录有关技术参数。现场值班人员经常观察并记录真空度变化情况，发现膜下真空度下降时应及时处理。因停电或因检修真空泵进行关停时，须立即关闭截止阀。防止真空泄漏，影响真空预压效果。抽真空过程中应禁止人员、机械等进入密封膜上面，工作人员入场地需穿软底鞋。在正常抽真空期间，采用有效施，确保加固区内膜下真空度稳定在80kPa以上。如果抽真空后膜下真空度长期达不到75kPa，要分析原因并采取必要的技术措施。如果是因为地质条件存在着透水层，影响密封性，这时可以多开真空泵，加大抽真空能力等。如果仍然达不到要求，需采用周边封墙措施隔断不给水源。通过这样处理一般可以达到80kPa以上。作好真空度、表面沉降等现场测试工作，掌握变化情况，并随时分析观测资料，如发现异常，应及时采取措施，以免影响最终加固效果。施工安全和文明施工项目经理第一负责人7.1施工安全组织机构项目副经理直接负责人组建项目安全生产组织机构，并设一项目副经理负责安全生产的全面工作。安全生专职安全员产组织机构见网络右图。