海洋温泉度假村一期项目软基处理施工

海洋温泉度假村一期项目软基处理施工场地概况及加固范围珠海海洋温泉是珠海市重点项目，地处珠海市金湾区平沙镇三虎山海边，总占地285.25公顷，一期工程占地54.11公顷，一期工程临海边场地原状为拦海围垦区，多为养殖鱼塘，高程在0.76-3.31m间（黄海高程）。该范围内表层土质为流塑状态淤泥层，层厚在7.10-34.9m之间，平均厚度为18.5m（本层土为软基处理主要加固层），根据勘察资料该淤泥层下分布有砂、粘土层，最下层为花岗岩层。场地设计高程为3.4m，低洼处采用围堰吹填方法填筑。一期项目由别墅酒店、主酒店、温泉中心、会议酒店、渔人码头、康体中心和行政中心组成，主要布置在靠海边的软弱地基位置。该地基含水量大、地质松软、承载力低、沉降量大，需进行软基处理，以提高地基强度、减少沉降量。根据设计软基处理范围主要为建筑物场地及周围的场地，根据建筑物的荷载及功能要求不同，地基处理承载力分别为80Pa和120Pa两种。一期工程地基处理划分两个标段：南标段加固后承载力达80KPa面积198150㎡，承载力达120KPa面积33850㎡；北标段加固后承载力达80KPa面积为110360M2，120KPa面积64490m2。本工程地基处理深度较深，最深达34.9m，为缩短地基处理时间，设计采用真空-加载联合预压法。二、真空-加载联合预压法基本原理真空预压—在需处理的地基上铺设400厚的砂滤水层，施工竖向排水体系（竖竖塑料排水板，沙袋降水井），在滤水层中安装水平滤水管，并与真空泵连接，上覆盖密封膜，地基四周设置密封沟，密封膜压入密封沟下，并密封好。开动真空泵将密封膜内的空气排出，膜内气压低于大气压，膜内形成负压力，膜内外产生压力差，即真空度。同时竖向排水系统内的空气也被排出，也形成负压，并向四周扩展，引起土中孔隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力，使土体孔隙中的气和水向塑料排水板或砂井渗流，最后由塑料排水板或砂井汇至地表砂垫层中被泵抽出。首先在上部土层及竖向排水系统周边土壤的孔隙水中产生负压，随着真空度不断的的增大，土壤中空气的被排出，孔隙水的负压逐渐增大，孔隙水通过土壤中的毛细管被吸出，排入地表砂滤层或从竖向排水系统排入砂滤层，再通过水平排水滤管排出场外。随着真空泵继续工作，使膜内连续保持较大（800KPa）的真空度，浅层（包括竖向排水系统周围）的空隙水及空气不断被排出，并逐渐向深度发展，使深部的孔隙水产生负压，并被排出，随着空隙水的排出，地基土在其上部荷载及自重的作用下产生沉降，使地基密实，达到地基固化的目的。堆载预压—在其需处理的地基上堆加荷载，使地基产生一正向的附加应力，该附加应力对孔隙壁挤压，使孔隙水产生一附加压应力，当该压应力大到破坏孔隙壁的应力时，孔隙壁出现裂缝，形成排水通道，该排水通道一般逞水平的，孔隙水从裂缝通道排至竖向排水系统，再排到地表砂滤水层，最后经水平滤水管排出场外。堆载预压一般有两种，1）等压堆载；2）超压堆载。堆载预压处理地基一般时间都很长，约需1-2年。真空—堆载联合预压，结合了真空预压和堆载预压时孔隙水受力的特点，真空预压时只考虑土壤中孔隙水受到水平方向的负压力，堆载预压时土壤中的孔隙水受到竖直方向的压力，两个力组合加大了水平方向的负压力，加速了孔隙壁的破裂速度，也加快了孔隙水的排出，加快了地基固结速度，缩短了地基处理的工期。本工程地基处理是以一个单位工程及周边地基为一个加固处理单元，单元面积3000-20000m2。采用真空—堆载（等载）联合预压，加固单元周边采用施工粘土搅拌桩，形成一封闭的竖向隔水层，阻止加固单元外的地下水的渗入，竖向排水为塑料排水板，设备采用射流式真空泵—射流器、离心式清水泵、循环水箱等组成，插板机—SD-20型履带式插板机，粘土搅拌桩采用GZB—600深层搅拌桩机，PA—15B型灰浆泵。施工工艺：工作垫层→滤水层→粘土搅拌桩→竖向排水插板→安装水平滤水管→设备、观察仪器安装→铺密封膜→试抽气→检查→正式抽气、沉降观察→停泵观察→结束施工方法：1、场地平整：吹填完成后，排出地表面积水，采用推土机将场地平整至5.3米高程。2、砂滤水层施工：砂滤水层作为地下水的排出聚汇地，其选用的材料，施工的质量对排水效果及真空预压的成败有较大的影响。对砂垫层的材料主要有以下两个方面的要求：（1）必须有较好的级配，以保证砂垫层填筑压实后的压实度。一般要求砂垫层由中砂、粗砂、组成，。（2）材料的最大粒径小于50mm，通过5mm筛孔的材料应小于35％，小于0.074mm的细粒不大于5％，不均匀系数应大于10，曲率系数为1～3；压实后的渗透系数应大于1×10－2cm/s。场地平整结束后，用中粗砂铺设工作垫层作为施工道路（该工作层将作为滤水层的一部分），然后再进行滤水层的铺设，滤水层400mm厚，采用中粗砂，其含泥量不大于3%，分两层铺设，每层200mm厚，第二层在竖向排水板施工完后铺设。工作垫层和滤水层采取逐步向前推进的方式进行，由于地基较软、承载力低，尽量减少对地基的扰动，铺设材料运输采用小型车辆运至铺设现场，采用小型推土机和人工铺设，铺设完后采用压路机静压密实。铺设砂垫层时要采取措施防止砂垫层被泥土污染，对被污染的砂垫层要重新换填。砂垫层铺设要求平整、厚度均匀，厚度误差不大于±20，如地势高低不平，再铺干土和铺滤水层时进行调整。砂滤水层的表面及周边各面必须修平，平整度尽可能高，因为抽真空时土工膜紧紧贴在其表面。3、粘土搅拌桩施工（桩直径、单排还是双排桩）：粘土搅拌桩作为加工地基单元区域与外部地基的阻水隔离层，是地基进行预压排水时阻止区域外的地下水进入区域内的屏障，是保证地基处理达到设计要求的重要工序。粘土搅拌桩的施工深度要求转到不透水层中。施工机械采用GZB—600深层搅拌桩机，施工工艺与水泥土深层搅拌桩施工工艺相同，其水泥浆改用粘土泥浆代替，粘土泥浆先预拌成符合设计要求的比重的泥浆（拌制方法…..，泥浆配置是否加添加剂），输入到灰浆泵，压入搅拌桩机与原状土拌合均匀形成粘土搅拌桩。为防止泥浆污染滤水层，在施工粘土搅拌桩时操作现场铺设塑料布，对受到污染的滤水层要清除重铺。保证粘土搅拌桩施工措施（主要考虑粘土搅拌桩的深度控制，怎样确保粘土搅拌桩进入粘土层；怎样保证粘土搅拌桩的隔水质量。）4、竖向排水板施工：竖向塑料排水板是地基预压过程中，土壤中孔隙水排出的主要通道，排水板的插入深度和施工质量都将影响地基加固处理的质量。插入深度已地基加固深度有关，本工程地基加固层为流塑状态淤泥层，加固深度在7.10-34.9m之间，平均厚度为18.5m，排水板插入深度需插至流塑状态淤泥层下部，插入深度长短不一，插入深度控制困难。插入深度的控制：1）以设计提供的地勘报告（必要时增加勘察点）计算出各段大致插入深度；2）在插入过程中根据插入时的压力大小判断排水板下端插入的土层。根据1）、2）条判断排水板是否插入流塑状态淤泥层下部，当实际插入深度较1）条估算的尺寸短，且相差较大时应将原因分析清楚后再继续施工。排水板施工在滤水层完后进行，采用SD-20型履带式插板机施工，插板机行走方向沿场地长方向行走，排水板间距1.2m，排距1.05m，桩尖采用混凝土园桩尖、打设排水板的导管用圆形导管，排水板施工时要注意以下几点：1）塑料排水板滤水膜在转盘和打设过程中应避免损坏，防止淤泥进入带芯堵塞输水孔，影响排水效果；2）排水板与桩尖锚固要牢固，防止拔管时脱离，将塑料排水板拔出。打设时严格控制间距和深度，如塑料排水板拔起超过2m以上，应进行补打。3）桩尖平端与导管下端要连接紧密防止错缝，以免在打设过程中淤泥进入导管内，增加对排水板的阻力，或将排水板拔出。4）排水板需接长时，为减小板与导管的阻力，应采用在滤水膜内平搭接的连接方法，搭接长度应在20mm以上，以保证输水畅通和有足够的搭接强度。5）（排水板周围是否填砂滤层）拔管时要采取措施减少导管壁上的泥浆对滤水层的污染。排水板施工完后即可铺设第二层滤水层（200mm），将其排水板覆盖住铺平、压实（是否需要压实）。5、真空泵等设备安装1）水平滤水管安装（真空压力分布管）：滤水管采用ф90聚氯乙烯硬塑料管制作，在管壁上按每60mm钻一圈ф10小孔，每圈6个。管表面先裹一层塑料窗纱，再包一层去硬皮的棕皮，用16号钢丝按每100mm一道绑扎牢，安装和绑扎时应注意绑扎钢丝头朝下，以防扎破上面的密封膜。滤水管采取条形排列布置，滤管间距5.0m。主管与滤管之间采用变径三通：滤管与滤管、主管与滤管之间多采用软接头。全部吸水管均埋入砂垫层中，并通过出膜口及吸水管与真空泵连接。真空泵布置按800-1000m2一台布置，每台真空泵设一真空测头。2）观测仪器安装：本工程地基加固观测仪器有表层沉降观测—埋设沉降标空隙水压力观测—空隙水压力传感器（振弦式空隙水压力计水位观测—在加固周边均匀布水位管，定时观测分层沉降监测—在加固区中心布置一个分层沉降观测孔（分层沉降管）深层位移观测—采用测斜管设备、仪器安装好后进行其检测和调试满足要求才能进行下步施工。（滤水管、观测仪器安装的要求）6、密封膜施工真空预压密封膜与一般的农用薄膜不同，真空预压需要的密封薄膜不仅需要一定的强度、顶破强度，而且必须具有一定的延伸率和抗老化性。这是为了防止密封膜在高达85～90kpa的负压下，因为变形过大而拉伸破坏，使密封破坏。因此，密封膜采用密封性、韧性好，抗老化性能和抗刺穿能力强的聚乙烯薄膜专用密封膜，膜厚0.12-0.14，铺设三层。为防止沙粒刺破薄膜，砂滤水层上铺一层土工布，土工布全部采用大于300g/m2的无纺土工布。在铺设时先铺一层无纺土工布，直接搭接，两边预留一定的长度，再用人工将三层密封膜分层铺放覆盖整个真空预压区，并在加固区四周留有超宽余量。铺膜时加固区域周边预留1.5米的膜踩入粘土桩内密封，薄膜间的接缝采用氯丁胶粘接，操作时操作人员必须穿平跟软底鞋，每层铺设完需仔细的检查对破损等需补好，才能进行上层膜的施工。7、试抽气密封膜铺设完后，即可进行试抽气操作，试抽气的目的是检查设备的运行状态和密封膜的密封情况。8、正式抽气一般情况下，当密封严密时，经过24小时的抽吸之后，真空度可以达到0.07～0.08mpa，并出水。当真空度稳定在0.07～0.08mpa后，应连续抽真空15～30天。当真空度不继续上升后，可采取真空停泵保压，抽真空方式改为间断抽（保证真空度在设计范围内）9、堆载施工10、检测结果具有预压和堆载预压的双重效果，真空预压是通过对所要加固软土地基设置竖向排水通道以及地面水平吸水通道，并在其上覆盖密封膜，通过真空装置将膜内的气和水抽出，使膜内外产生约为80kpa左右气压差；堆载预压是通过加等载或超载并经过一定时间的预压，改变土的应力状态，达到减少软土地基施工后沉降的目的，达到排水固结目的。真空预压期间，受真空预压荷载的影响，加固土体产生侧向收缩变形，而在堆载预压期间，土体受堆载影响，加固土体产生侧向挤出变形，上述两种变形在施工过程中可相互抵消。本工程的加固处理采用真空----堆载联合预压的处理方法，真空预压区域具体一个区域划分根据现场实际情况，并结合处理后区域的功能要求进行，加固区密集在3000-20000m2间，多为相对规则的多边形。每个加固区延边界线施工打粘土搅拌桩，粘土搅拌桩起到隔水的作用，每个加固的处理深度存在差别，依具体的地质情况确定，本工程处理深度在7.0-25.0m之间，加固处理时间在膜下真空度达到设计要求值后，一般在90-120天内，但具体根据监测数据分析结果是否达到设计要求的固结度及承载力要求来确定加固时间（当连续5天实测沉降小于每天2mm或固结度38%可停止抽真空）。三、真空—堆载联合预压的施工程序及操作要点为确保地基在较短时间内达到加固效果，一般真空预压与竖向排水体系联合使用，其工艺流程图：1、地质调查

对决定进行真空—堆载联合预压的地基，首先应详细对地层进行地址勘探，勘探的目的有以下几点：

a．了解软土的深度及其物理力学性质，以便决定排水板的深度及是否适应进行真空预压。

b．土层中是否有透水的砂层而影响抽吸效果。当发现有透水时应在原地面周边进行处理，使透水层与外界隔开。

2、排水砂垫层的施工

砂垫层作为地下水的排出聚汇地，其选用的材料，施工的质量对排水效果及真空预压的成败有较大的影响。

a．材料的选取

对砂垫层的材料主要有以下两个方面的要求：（1）必须有较好的级配，以保证砂垫层填筑压实后的压实度。一般要求砂垫层由中砂、粗砂、砂砾（碎石）组成，对真空预压一般采用天然砾石而不用碎石，以防止因碎石的锐角刺破土工膜。（2）材料的最大粒径小于50mm，通过5mm筛孔的材料应小于35％，小于0.074mm的细粒不大于5％，不均匀系数应大于10，曲率系数为1～3；压实后的渗透系数应大于1×10－2cm/s。

b．砂砾垫层的表面及周边各面必须修平，平整度尽可能高，因为抽真空时土工膜紧紧贴在其表面。

3、按设计要求打设竖向排水体，目前一般选用塑料排水板

4、观测设备的埋设

根据不同的目的，观测设备一般有以下几种：沉降板、水平沉降管、深层沉降管、分层沉降管、测斜管、孔隙水压力、土压力计、出水流量计等。

5、埋设真空分布管

真空分布管是真空泵与排水系统联接的介体，排设时注意保证在整个加固区内均布排设。

为密封整个真空预压场地，按1.5m×1.5m（宽×深）尺寸挖出联通的沟渠，一般来说，沟渠的深度应尽量保证，这是因为只有当密封膜与原土层有足够的接触面积才能保证其密封效果。

6、铺设密封膜

与一般的农用薄膜不同，真空预压需要的密封薄膜不仅需要一定的强度、顶破强度，而且必须具有一定的延伸率和抗老化性。这是为了防止密封膜在高达85～90kpa的负压下，因为变形过大而拉伸破坏，使密封破坏。

7、抽真空

一般情况下，当密封严密时，经过24小时的抽吸之后，真空度可以达到0.07～0.08mpa，并出水。当真空度稳定在0.07～0.08mpa后，应连续抽真空15～30天。当真空度不继续上升后，可采取真空停泵保压，抽真空方式改为间断抽（保证真空度在设计范围内）。

8、当连续抽真空15天左右，可进行上部堆载填筑

9、观测

衡量抽真空效果主要有两个指标，即膜下真空度、地基的沉降量。真空度主要是保证真空预压的正常工作，沉降量为反映真空堆载预压的效果。经过4个月左右的真空堆载联合预压，软土地基沉降应趋于稳定。施工采用设备:在该工程施工中运用了多种较专业的大型设备1、吹填阶段；大型绞吸船、驳底运输船、采砂船、推土机、挖掘机2、加固阶段；插板机（施打排水板用）、真空泵、射流水箱、搅拌桩机。上述设备较专业，安装过程由专业人员进行。四、处理后地基达到的效果本工程地基处理效果从两个方面得以验证。1、通过监测勘察单位对加固前后区域土质的有关技术指标及参数进行分析比较得出结论现场达到设计要求；2、在土建施工过程中基础开挖时，所开挖的土层承载力极大提高（设加固前曾有挖掘机陷入土中），基础开挖最深处在5.0m左右，采用放坡施工，没有采取其他的基坑支护措施仍能保护基础的正常施工。3、从软基础处理看沉降观测情况；在未进行处理范围(未进行真空预压处理的)的地面沉降明显，沉降值≥20cm。处理区域地基施工后沉降设计要求≤15cm，就目前监测数据显示沉降数值小于设计要求，施工技术保证措施五、施工质量保