真空预压处理人工填岛高含水量淤泥地基

PAGE11#岛DF区真真空预压工艺艺艺处理淤泥泥技技术工程概况1.1概述1号岛环岛堤（AA区、G区、H区）内吹吹填填施工于2013年9月完成，吹吹吹填物料料基本本为淤泥泥质土土，吹填填面积积约72公顷，目目前前泥面标标高约约3.5m。1号岛（D、F部分区）吹吹吹填砂质质土和和淤泥混混合区区，进行行地基基处理面面积约约为85公顷。基前地约区域水出面分阳晒现裂图1.1D、F区预压前状况图1.1D、F区预压前状况1.2工程地地地质根据野外鉴别、原原位测试结合合室内土工试试验成果，在在钻探深度范范围内揭露地地层共分为4个工程地质质层，即①冲填土（①1流泥、①2淤泥质粉质质粘土混细砂砂、①3粗砂）、②珊瑚碎屑、③粉质粘土、④粉质粘土，其其综合地层柱柱状图如下表表1.1所示：工程地质综合柱柱柱状图表1.1地层地层代号层序号厚度范围值(m)厚度平均值(m)层顶埋深（m）层顶高程（m）地层剖面示意土层名称系统第四系全新统Q4ml①16.10～1222.0008.560.00～0...005.91～6...20冲填土（流泥）①29.30～1111.30010.050.00～0...005.90～6...38冲填土（淤泥质质质粉质粘粘土混混细砂）①35.10～1000.6007.620.00～0...004.70～6...20冲填土（粗砂）Q4m②0.30～3...401.845.10～1222.000-5.80～000.811珊瑚碎屑下更新统Q1m③0.60～8...204.167.20～1444.000-7.80～1.889粉质粘土第三系上新统N2m④未钻穿最大揭露21...90mm未钻穿8.80～1999.300-13.12～～～-4.0000粉质粘土1.3地下水水水和地表水水拟建场地浅层地地地下水含含水层层系赋存存于①1流泥、①2淤泥质粉粉质质粘土混混细砂砂、①3细砂、②珊瑚碎屑屑中中的孔隙隙型潜潜水及各粘土土层层中的少少量孔孔隙型潜潜水。以以海水补补给为为主，水水量丰丰富，场场地地地下水与与海水水水力作作用联联系较紧紧密。实实测钻孔地地下下水稳定定水位位埋深为0.000～0.400m，高程4..770～6.388m。根据岩性、室内内内土工试试验分分析，①1流泥、①2淤泥质粉粉质质粘土混混细砂砂、③粉质粘土土、④粉质粘土土属属弱透水水层，①3粗砂、②珊瑚碎屑屑属属强透水水层。1.4沉沉响析场地产生沉降的的的主要地地层为为近期吹吹填的的①1流泥、①2淤泥质粉粉质质粘土混混细砂砂，吹填填层在在自重及及后期期使用荷荷载压压力下，将将产产生较大大沉降降。该沉沉降对对DF区的地坪坪及及道路等等将产产生如下下影响响：道路、管线等沿沿沿线较长长，主主要受土土体不不均沉降降的影影响。道道路在在使用过过程中中，在车车辆荷荷载等的的作用用下以及及欠固固结土体体的自自沉作用用，使使土体产产生不不均匀沉沉降，造造成路面面崎岖岖不平，开开裂裂等现象象，在在遇有地地层变变化较大大的部部位，会会出现现较大的的不均均匀沉降降，这这种沉降降使管管线等易易错位位断裂，维维修修困难。场场地地上方使使用功功能各异异，出出现不均均匀沉沉降将导导致地地面沉陷陷、开开裂。由于软基沉降的的的巨大危危害，应应该在吹吹填造造地期选选择合合理的软软基处处理方法法，完完成土体体的主主要固结结沉降降，以减减少后后期沉降降对场场内设施施及管管线等运运营的的危害。地基处理要求真空预压后场地地地使用要要求和和主要技技术要要求如下下：使用均布荷载222t，工后25年最大残残余余沉降量≤50cm，平均残残余余沉降量≤30cm；交工面地基承载载载力≥60kPPa；处理深度：原滩滩滩面开始始到现现场面层层；总工期：36000日历天完完成成软基处处理，节节点工期期：自自开工令令下发发后180个日历天天完完成浅层层处理理，a港池右半半部部分及b港池优先先进进场施工工软基基处理，开开工工后165个日历天天具具备港池池开挖挖条件。真空预压加固工工工艺2.1原理理理真空预压法加固固固软基，是是把把大气作作为荷荷载，在在抽气气前，薄薄膜内内外都受受到大大气作用用，土土体孔隙隙中的的气体与与水都都处于大大气压压力，抽抽真空空后，薄薄膜内内的水气气被抽抽出，其其压力力下降，薄薄膜膜内外形形成一一个压力力差，使使薄膜紧紧贴在在地面上上，此此压差称称为“真空度”，真空度度通通过竖向向排水水通道逐逐渐向向下延伸伸，同同时向其其四周周的土体体传递递与扩展展，引引起土中中孔隙隙水压力力降低低，形成成负的的超静孔孔隙水水压力。真空预压法加固固固的全过过程是是总应力力没有有增加，有有效效应力是是通过过降低的的负孔孔隙水压压力转转化而来来，使使土体形形成向向内收缩缩的应应力球。土土体体就在该该有效效应力作作用下下得到加加固。如如图3.1。图3.1真空预压加固机理示意图图3.1真空预压加固机理示意图2.2工艺艺艺流程2.3分区区区将拟处理的场地地地划分为DF1、DF3区2个区。由于本场地DFFF1、DF3区现场浮浮泥泥较厚，本本次次设计先先在表表层浮泥泥面上上铺设底底层TGSGG220-220土工格栅栅，在在土工格格栅铺铺设完毕毕后其其上铺设设一层层200gg/㎡土工布布，土土工格栅栅和土土工布用用于提提高场地地的整整体性，防防止止砂垫层层沉陷陷入浮泥泥中。土土工布铺铺设完完毕后，其其上上均匀铺铺设一一层50cm中粗砂垫垫层层，作为为水平平排水层层，中中粗砂含含泥量量＜5%。砂垫层层铺铺设完毕毕，强强度满足足机械械施工时时，采采用机械械插板板，并进进行抽抽真空。为为采用有有砂砂垫层的的真空空预压法法，砂砂垫层厚厚度50cm，机械插插板板，插板板深度度1-5m，竖向密密封封系统为为密封封沟，真真空恒恒载预压3个月。DF3区面积为为为69811666㎡，拟处处理理深度为7-111..5米，表层层为①1流泥，采采用用有砂垫垫层的的真空预预压法法，砂垫垫层厚厚度50cm，采用机机械械插板，恒恒载载抽真空3个月。共共用用分区线线及粗粗砂区交交界线线位置，设设置置淤泥搅搅拌桩桩密封墙墙。淤淤泥搅拌拌桩采采用双排排，桩桩径700mmm，桩长10.9～14m，搭接200mmm。2.4真空空空预压卸卸载标标准结合相关规范及及及与以往往工程程作参照照对比比，本项项目卸卸载标准准暂定定如下：：A）达达到设计计恒载载期前5～10天实测地地面面沉降量量小于于2mm//d；BBB）地基土固固结结度达到到设计计要求（DF1、DF3区定为80%）。3排水系统3.1土工布布布及土工工格栅栅铺设本工程土工布采采采用200g/㎡无纺土土工工布，土土工格格栅采用TGSGG220－20型塑料土土工工格栅。土工布及土工格格格栅采用用人工工摊铺。在在铺铺设前，先先在在铺设区区进行行放线。土土工工布铺设设应保保持一定定折皱皱，一般般土工工布面积积为铺铺设面积积的115%。要求土土工工布、格格栅间间连接强强度不不低于其其本体体强度。为为确确保铺设设的有有效性，使使铺铺设的土土工格格栅、土土工布布有受力力点，在在各区铺铺设的的土工织织物都都要到达达回填填区的边边上并并用砂袋袋或木木桩固定定，避避免施工工期间间下沉，造造成成淤泥拱拱起现现象而影影响正正常施工工作业业。土工工格栅栅采用高高强土土工格栅栅，采采用人工工铺设设方法铺铺设土土工格栅栅，块块与块之之间拼拼接采用用厂家家专用的的连接接铆钉或或尼龙龙绳进行行现场场连接，格格栅栅间连接接强度度不低于于其本本体强度度。工工布的拼拼接采采用手提提工业业缝纫机机缝合合，采用用包缝缝或丁缝缝，缝缝合处或或接头头处需要要缝三三道（先先缝一一道，折折迭后后再缝二二道）以以保证缝缝合的的牢固，搭搭接接宽度≥500mmm。在现场场临临时用地地上将将土工布布缝接接成满足足需要要大小的的大幅幅土工布布，按按选定方方向依依次平铺铺，铺铺设完毕毕通知知现场监监理工工程师进进行验验收，验验收合合格后方方可进进行下道道工序序施工。图3.1土工布及土工格栅铺设图3.1土工布及土工格栅铺设3.2竖向排排排水体D、F区需进行行加固固的主要要土层为为表层层①1流泥、①2淤泥质粉粉质质粘土混混细砂砂。由于于此两两个土层层渗透透系数较较小（＜1*100-5cm//s），为更更好的消除除或减少工工后沉降，达达到排水固固结的目的的，必须设设置竖向排排水体，以以缩短排水水路径，加加速预压排排水固结过过程。竖向排水体主要要要有袋装装砂井井、塑料料排水水板等。其其中中袋装砂砂井所所用设备备笨重重，砂井井施工工过程难难于避避免缩颈颈现象象，造价价相对对较高；；而塑塑料排水水板质质量稳定定，施施工速度度较快快，造价价较低低，且材材料供供给充足足，故故本次竖竖向排排水体选选用塑塑料排水水板。本工程采用SPPPB1000--B型塑料排排水水板，铺铺设完完砂垫层层后，采采用液压压插板板机插板板。DF1区排水板板板间距1m，正方形形布布置，插插板深深度1~5m，外露0.2m，距②珊瑚碎屑屑层层及坝体≥300mmm。DF3区排水板板板间距1m，正方形形布布置，插插板深深度7~111..5m，外露0.2m，距②珊瑚碎屑屑层≥300mmm。排水板施工完毕毕毕后，应应将排排水板头头周围围的泥巴巴清除除，并将将其埋埋入砂垫垫层中中，以保保证排排水板的的通水水量。3.3水平向向向排水体体水平向排水系统统统采用砂砂垫层层，中粗粗砂厚厚度50cm，含泥量量＜5％，干密密度≥15kNN//m3，中粗砂砂满满足渗透透系数数≥5×l00-33cm/ss，在在砂垫层层中间间标高位位置埋埋设鱼刺刺状滤滤水管，且且其其布置成成回路路；滤水水管上上应覆盖200mmm厚左右的的砂砂层。在在真空空负压作作用下下，能够够使竖竖井中的的孔隙隙水流入入滤水水管，再再由主主管汇聚聚，然然后集中中排出出。本区真空预压采采采用φ40钢丝增强强软软管排水水管网网，滤管管管网网间距为6m通长布置置，主主管为管管径φ63的钢丝增增强强软管，间间距距为30～50m，用于连连接接真空射射流泵泵。4密封系统4.1垂直向向向密封系系统（1）密封墙本场地排水板施施施工深度度距②层（珊瑚瑚碎碎屑层）透透气气层≥300mmm，排水板板深深度内不不存在在透气土土层；；表层吹吹填流流泥层含含泥量量较高，渗渗透透系数小小（＜＜密封要要求的的1*100-55cm/s），能满满足足真空预预压期期间的密密封要要求。但但根据据现场实实际踏踏勘，靠靠近堤堤坝及DF2区为吹填填粗粗砂位置置，应应为由粗粗砂向向淤泥质质粉质质粘土或或流泥泥层过度度，在在此过渡渡带，吹吹填粗砂砂层成成为真空空预压压的透气气层，真真空预压压施工工时，需需将粗粗砂层做做隔断断处理。同同时时应切断断中粗粗砂垫层层回填填过程中中表层层砂及混混入淤淤泥中的的中粗粗砂层，保保证证真空区区域的的密封性性。因因此，中中粗砂砂边界及及场地地内的共共用密密封墙边边线，采采用淤泥泥搅拌拌桩密封封墙为为竖向密密封系系统，仅DF1区靠堤坝坝侧侧无淤泥泥搅拌拌桩施工工场地地区域，采采用用密封沟沟作为为竖向密密封系系统。DF3区密封墙墙墙桩长为为为8.5mm~~14m，采用双双排排泥浆搅搅拌桩桩，桩径700mmm，桩距500mmm，搭接200mmm。DF3区内各真真空空预压共共用边边线，密密封墙墙桩长5m。淤泥搅搅拌拌桩密封封墙深深度及施施工工工艺参数数应进进行现场场探摸摸和试打打调整整。实际际打设设深度在在现场场沿搅拌拌桩轴轴线探摸摸，探探摸间距距为50m一个点。设设设计建议议泥浆浆掺入比比为25%～40%，渗透系系数数要求小小于1×100--5cmm/ss。搅拌桩桩采采取四喷喷四搅搅方式施施工，泥泥浆比重≥1.35，施工时时下下搅速度度小于于1.2m/min，上上搅搅速度小小于00.8mm/mmin。（2）密封沟本项目仅有DFFF1区靠堤坝坝位位置设置置密封封沟，密密封沟沟可以采采用PC1220或其他小小型型挖掘机机械开开挖密封封沟，也也可以采采用人人工踩膜膜；为为保证后后期密密封系统统满足足渗流的的要求求及浮泥泥表层层受太阳阳照晒晒产生龟龟裂缝缝影响密密封，密密封沟即即挖即即填，密密封膜膜应紧随随密封封沟开挖挖分层层埋入（踩踩入入），埋埋入深深度≥10000mmm。后期真空预压施施施工过程程中，密密封沟内内应保保持一定定水位位，并使使密封封沟侧壁壁处于于湿润状状态。如下图：图3.5挖密封沟或密封墙踩膜密封图3.5挖密封沟或密封墙踩膜密封（3）淤泥搅拌拌桩桩由于加固面积大大大，地质质条件件存在差差异，为为了准确确地确确定搅拌拌墙的的深度，采采用用钻孔取取土样样进行探探摸以以确定影影响真真空密封封的搅搅拌墙深深度。搅搅拌墙探探摸按按30～50m间距一个个孔孔的布置置原则则进行钻钻孔，根根据探摸摸情况况确定搅搅拌墙墙深度，要要求求搅拌桩桩施工工深度切切断①3粗砂层。搅拌桩采用四喷喷喷四搅施施工工工艺。其其工艺艺施工流流程一一般为：：钻机机定位--制备泥浆--搅拌喷浆浆下下沉--提升喷浆浆搅搅拌--重复下沉沉提提升喷浆浆复搅搅--洗管--钻机移位位。根据以往施工经经经验，在在搅拌拌墙完工工后，旁旁边砂会会慢慢慢回填，致致使使搅拌墙墙的厚厚度缩小小，如如间隔时时间过过长，可可能导导致搅拌拌墙被被填埋而而失效效，所以以在不不增加搅搅拌墙墙厚度的的情况况下，必必须加加快铺设设密封封膜的速速度。相邻区域在抽真真真空过程程中，随随着真空空度的的提升，共共用用密封墙墙处的的密封膜膜经常常拉裂，密密封封墙处形形成较较深的空空洞，一一旦出现现密封封墙处拉拉裂漏漏气，降降低膜膜下真空空度，影影响加固固效果果，修补补也极极为麻烦烦。经经分析，密密封封墙处拉拉裂的的主要原原因是是：真空空预压压原理是是加固固体内形形成负负压，将将土体体内的水水、气气排出加加固体体，使加加固体体得以收收缩以以提高加加固体体的强度度。相相邻区域域收缩缩方向刚刚好相相反，致致使共共用密封封墙处处土体颗颗粒被被两侧真真空压压力抽走走，形形成空洞洞，横横向收缩缩造成成密封膜膜拉裂裂。在铺铺设密密封膜过过程中中，将3m宽的土工工布布先踩压压在密密封墙体体内，再再将密封封膜踩踩入，同同时将将相邻区区域密密封膜间间填筑筑泥包袋袋，桩桩帽填泥泥袋一一般高出出地面面20cm，顶部采采用用密封膜膜粘结结封堵，解解决决共用密密封墙墙双向抗抗渗难难题及共共用密密封墙漏漏气的的难题。4.2密封膜膜膜本工程采用2层层层聚氯乙乙烯真真空密封封膜真空膜的大小按按按加固区区四周周各伸出5m左右确定定。分分层铺放放覆盖盖整个真真空预预压区块块，然然后将膜膜体周周边埋入入密封封墙内。密密封封膜的边边缘埋埋入密封封墙中中，桩帽帽填泥泥袋及掺掺膨润润土淤泥泥封堵堵。选择无风或风力力力较小的的时间间内，分分层铺铺设。先先将密密封膜按按纵向向摆放在在预压压区的中中轴线线上，从从一端端开始向向两边边展开，铺铺好好后应在在膜上上仔细检检查有有无可见见的破破裂口，破破裂裂处应及及时用用聚乙烯烯胶水水补好。检检查查无缺陷陷后即即可进行行第二二层密封封膜铺铺设，两两层膜膜的粘接接缝应应尽量错错开。出出膜口应应留有有可收缩缩富余余的密封封膜。所所有上膜膜操作作人员必必须光光脚或穿穿软底底鞋，以以防止止刺破密密封膜膜。4.3覆水围围围堰为了增强密封性性性及防止止密封封膜老化化，在在抽真空空并达达到稳定定恒载载后，在在加固固区域四四周密密封墙及及膜面面上进行行覆水水防护，填填筑筑一圈包包围加加固场地地的覆覆水围堰堰，围围堰截面面为底底宽约1.0m，顶宽约0.5m，高约0.5m的等腰梯梯形形。将射射流真真空泵抽抽出的的水打入入围堰堰，覆水水厚度度30cm。围堰采采采采用挖掘掘机在在密封墙墙内侧侧修筑，后后用用真空密密封膜膜将拟处处理区区域及覆覆水围围堰整体体覆盖盖，以防防水的的渗透、外外溢溢。5.加压系统统统在密封系统完成成成施工后后，即即可进行行真空空泵等设设置并并进行试试抽真真空。试试抽真真空时间间为7～10天，稳定定后后膜上覆覆水。真空预压的抽气气气设备宜宜采用用射流真真空泵泵，单机机功率率不低于7.5kkW，在进气气孔孔封闭状状态下下，真空空压力力不小于95kPPa。每套真空设备处处处理900～1100㎡的面积积，本本工程按按照每每1000㎡布置一一台台射流泵泵，各各真空预预压区区配置一一定数数量的真真空度度观测计计，并并均匀布布置。真空管路的连接接接应严格格密封封，在真真空管管路中应应设置置回阀和和截门门。本标标段真真空预压压恒载载时间3个月。6.监测检测测测6.1监测（1）监测目的的由于地质条件、载载荷条件、材材料性质、施施工条件以及及外界其它因因素的复杂影影响，很难单单纯从理论上上预测工程中中可能遇到的的问题，而且且理论预测值值还不能全面面而准确的反反映工程的各各种变化。所所以，理论分分析指导下有有计划的进行行现场监测十十分必要，并并可用于指导导设计。（2）监测项目目（a）表层沉降降观观测此项目贯穿整个个个真空预预压及及冲击碾碾压施施工过程程，真真空预压压区在在铺膜前前后沉沉降观测测点的的布置应应选取取相同点点位。观观测频率率为恒恒载前每每天1次，当真真空空度稳定定后2天测一次次，停停泵前7天，每天天观观测1次。特殊殊情情况可加加密观观测。真真空预预压停泵泵卸荷荷24小时后测测量量回弹值值，一一般要连连续进进行几天天，直直到垂直直排水水通道及及淤泥泥中真空空度接接近零时时为止止。沉降标每2000～3000㎡布置一一个个。沉降杆可采用自自自制规格格为0.8××00.8m厚10mm钢质沉降降板板，沉降降板中中心垂直直焊接接φ48钢管、φ12螺纹钢支支架架稳固。（b）地层中孔孔隙隙水压力监监监测监测塑料排水板板板处理后后地基基的超静静孔隙隙水压力力的消消散情况况及地地基的固固结状状态。采用钻孔法埋设设设法，在在每个个真空预预压单单元块中中心地地带布置置一组组孔隙水水压力力传感器器，每每组4个探头，按按按深度方方向每每向下每3m埋设一探探头头。观测测频率率为插排排水板板和抽真真空期期间，观观测频频率为恒恒载前前每天1次，当真真空空度稳定定后每每2天观测一一次次，特殊殊情况况可加密密观测测。（c）分层（深深层层）沉降监监监测为了了解各土层层层变形与与固结结情况在在每个个真空预预压单单元块中中心布布置1个分层沉沉降降观测孔孔，垂垂直向测测量磁磁环的埋埋设分分层深度度对应应不同土土层，并并在磁环环埋设设对应位位置取取土样验验证土土性。沿沿深度度方向每3m埋设一磁磁环环。观测测频率率为插排排水板板和抽真真空期期间，观观测频频率为恒恒载前前每天1次，当真真空空度稳定定后每每2天观测一一次次，特殊殊情况况可加密密观测测。（d）水平位移移观观测为保证已施工吹吹吹填围堰堰的稳稳定性，在在场场区周边边的真真空预压压区域域外距场场区1～1.5倍处理深深度度影响范范围内内布置1个侧向位位移移观测点点，观观测频率率为插插排水板板和抽抽。真空空期间间，观测测频率率为恒载载前每每天1次，当真真空空度稳定定后每每2天观测一一次次，特殊殊情况况可加密密观测测。（f）膜下真空空度度的观测膜下真空度观测测测表埋设设于具具有代表表性的的真空～～在预预压施工工期间间，每天天定时时观测，2～4h观测1次，观测测精精度要求求小于于±5kPPa。膜下真真空空度稳定定保持持在85kPPa以上。（g）水位监测测在每个真空预压压压单元块块中心心布置1个水位观观测测孔，埋埋设水水位管。观观测测孔深度度大于于处理深深度1m以下。观观测测频率为为插排排水板和和抽真真空期间间，观观测