真空预压固结排水法在太浦河泵站工程堤防加固中的与应用

真空预压固结排水法在xx泵站工程堤防加固中的研究与应用1、概述

xx泵站工程位于xx省xx市，其修建目的主要是解决太湖枯水年份4～10月太湖水位较低情况下，当太浦闸自流难以满足下游上海市的供水要求时，通过xx泵站抽取太湖水补充黄浦江上游水量，满足上海市的供水要求，改善水质。工程主要由进出水渠、池、交通桥、拦污栅闸和泵房等建筑物组成。进水渠渠道为梯形复合断面，全长487.7m（桩号0-543.90m~0-56.20m），底宽70m，边坡1:3，底高程-2.50m，顶高程7.00m，在3.50m高程设置宽5m的马道，渠道边坡采用分段衬砌，高程-2.50m~3.50m采用浆砌块石护砌，高程3.50m至堤顶采用草皮喷植，渠底根据流速的分布，部分采用浆砌块石或混凝土护底。进水渠堤防按1级建筑物设计。

施工期间，2001年11月3日在进水渠南堤桩号0-413.00m~0-475.00m范围内发生滑坡，经现场踏勘，堤脚向渠中心滑移30m左右，顺堤轴线方向在坡面上出现宽度和深浅不一的较多纵向裂缝，堤脚的滑动面呈自然坡状态，未出现隆起现象。

滑坡发生后，为了尽快清理滑坡现场，恢复原设计的堤防并保证其安全，设计拟定出两个滑坡处理方案：水泥土搅拌桩加固和塑料排水板真空预压加固。在对方案进行施工现场条件、工期、处理费用等技术经济比较后，最后决定采用塑料排水板真空预压加固处理方案。2、工程地质条件

根据工程地质报告，滑坡部位原天然地面高程约为5.30m。典型地质剖面见图1，主要土层的部分物理力学指标见表1。其中②3层淤泥质粉质粘土强度很低，属高压缩性土，且含有机质土。该层顶面高程基本保持在1.30m~1.80m左右，底部高程自西向东由-5.06m抬高到-0.32m，最厚处达6.9m。进水渠滑坡部位的渠底进入了②3层土。渠堤稳定分析表明，②3土是影响进水渠岸坡稳定的主要土层。图1典型地质剖面图表1

滑坡部位土层物理力学指标雾层号捧土层描述滥天然容婚重柄kN/m点3声饱和容重铸kN/m割3蒙含水评量秧%呼饱和舱度析%骄压缩系数预MP弯-1冤固快指标欺（峰值）窃CkP鼠a供φ昌度旱

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发生滑坡的原因是多方面的，这和该段的水文地质条件以及当时的气候条件等都有着密切的联系，经分析研究，认为发生滑坡的主要原因如下：

（1）经过现场查勘和实际测量，对照滑坡体测量图，发现滑坡体附近的②3层土基本上处于地质剖面图中的最深处，最大深度达6.9m，另一方面，该段②3层土的实际物理力学指标远较预料中的为低应是导致该处边坡失稳的主要原因。

（2）滑坡的前一天下雨，雨水渗入土坡，使土体基本处于饱和状态，由此土的物理力学指标进一步降低；另一方面，外坡的水塘一直有水，使堤防的浸润线抬高，增加了渗透压力。

（3）xx泵站的进水渠属于挖、填结合型，渠道为新开挖，渠道开挖属于卸荷过程，堤防回填高约3m，属加荷过程。渠道的开挖和回填几乎同时进行，工序集中，时间短促（先回填，后开挖，回填约三个月，开挖约一个月）。此外，由于进水渠边坡土体主要由渗透性能差、固结缓慢的粘土及淤泥质粉质粘土组成，在快速加荷、卸荷过程中易于产生较大孔隙水压力并较大幅度降低土体抗剪强度。4、处理方案拟订

对滑坡的处理一般采用改变堤防的断面或堤线位置，采取堤顶卸载或堤脚堆载的办法，由于进水渠的河道断面及堤顶高程必须满足过流和防洪要求，因此该处理办法在本工程不适用；对滑坡的处理另一种方法是处理堤基，提高堤基土的物理力学指标和抗滑能力，设计先后考虑了两个方案：一是采用水泥搅拌桩加固堤基，二是采用塑料排水板真空预压加固堤基，对上述两个方案进行施工现场条件、工期、加固方案费用等技术经济比较后，采用方案二。

处理的具体步骤：滑坡体修整、真空预压的施工、渠堤回填、边坡修正。5、真空预压设计门

抄5.猜1滩塑料排水边板布置范劫围卸

是宁根据滑坡型发生的范渗围和附近馅区域的工漂程地质资林料，塑料蓝排水板布断置的范围古为顺水流袄向从桩贡号权0-49甲6.30决m~0-图390.笨10具m穿，垂直水励流方向包垮含整个进愈水渠南堤眉宽度再往盖进水渠延旷伸亩15结m初，总加固元面积代约乘5400先m狂2所。排水板店布置剖面且图见刚图活2挂。闲图屈2

填饲排水板布日置剖面图疮5.错2耀塑料排水拨板布置千

习帜排水板尺钩寸旅为陷100m掀m×4m禾m亲，在滑坡结中心区桩旋号纵0-47饰8.30踏m~0-说408.般10柜m跪之洽间南70.2奏m坟范围内，琴排水板间差距胡1.3冻m豆，按三角倘形布置。更在滑坡区管两侧桩份号横0-49炒6.30未m~0-曲478.株30杆m压之间兔及暗0-40娘8.10蔽m~0-累390.罚10僻m攻之间字各败18报m铲范围内，伸排水板间来距烧以顽1.5漠m丢、恩2.0轿m俯、日2.5退m固间隔按三土角形布置克。本工程父加固的主雀要对象是迷②框3拍层淤泥质搂粉质粘土述，以渠堤毙稳定为控对制条件，关所以排水夫板的长度茅根据最危凭险滑弧的知深度来确式定。根据灭土层地质纸资料分析棉和稳定计膨算结果，励最危险滑乓弧底部高弄程与消②膀3兼层土底部鸦相切，所易以排水板振必须穿过脱②食3孔层土，最桶后确定排吵水板底高只程摸-9.0由0宏m泉。在排水屿板顶部铺红设横0.50诚m拼厚的砂垫张层，当中俩布置滤水神管，砂垫倦层上铺黎设自2轮层密封膜室。采用射铃流真空泵户抽真空，吧预压期间环泵真空压煌力不小棚于傍96kP只a省，膜内真篮空度不小沉于门80kP绞a贴。直

旧5.戚3伪地基固结温度计算贴

丙份固结度计傍算的目的壁是通过计蛋算固结度菊，推求地权基强度的茎增长，据砌此进行稳氧定分析，互在此基础愧上判断排词水系统布诵置的合理蚂性并确定痛真空预压谱的施工期吃。才.跌固结度根滋据三向固完结轴对称晌问题的解拒析解进行混计算，计件算参数和膛结果见皱表络2端。由计算团结果可以泄看出，径蚊向固结度扰远大于竖他向固结度屑，地基主宅要是通过内径向排水峰固结的。晶由此可见蚀，在地质画情况确定投的情况下蚁，固结度钩主要受排偏水板平面挎布置的影绳响，过大境的排水板朴深度无利贼于固结度界的提高。疗

顽5.恳4苹抗剪强度箩增长值的畏推算懂

栋躲由于滑坡尾后土体受源到很大的怕扰动，在粪滑坡区域派进行的十凑字板试验敢抗剪强度禁随深度的女变化的规惯律比较紊好乱，设计伯根据滑坡龟体外试验傅点的试验卡数据进行拆线性拟合叔以后进行均抗剪强度持增长值的京推算。经绳过推算，卷经角过待6芬0尝天的预压浑达侄到绸88慕%冠固结度的农时候，推岸算的平均丛不排水抗查剪强度敞为笼31kP盾a膊。经稳定遣分析，该系强度指标赞可以满足冷渠堤稳定喇的要求。如表晴2

院铜固结度计捎算参数及首计算结果揭水平固结悄系赠数香C鬼r饲(cm恐2担/s)怜竖向固结恢系煌数煌C货v启(遭cm酷2仍/s)妖井径晨比拉n躺竖向排水科距离沙（纯m糠）津3痒0漠天固结度驴（岭%探）惨4妙5魂天固结度咸（状%弦）草6煎0呼天固结度鞋（央%脚）筹径向脉U片r唯竖向曾U截v暖全共部抓U酱径向触U秘r久竖向源U宋v恒全部顾U呈径向号U吉r球竖向正U圆v赢总量徐U旧3.14倍×10哑-3帐3.14姓×10火-3耽28殿11固61郑20荡69胡76兴21舒73野85策22辰88阁6期、真空预枕压施工封

锤6.址1遣施工工序漆

鄙市修整滑坡版体－铺设代砂垫层－郊打插塑料熄排水板－铺在砂垫层值中埋设滤溜水管－在塑加固区边紫缘挖沟－覆铺密封膜主、填沟－禽安装抽气资管道和射第流真空泵饱－检验密朱封情况并患抽气可

天6.阀2特主要施工葡工艺及质菜量控制要临点旗①程砂垫层娱厚庸500m邀m国，选用级打配良好的害中粗砂，问要求含泥丰量预<3腔%灾，渗透系歇数兼>3×1迈0-3c苍m/承s颗。倾②访在打插排椅水板的过侧程中严格刃控制排水潮板的间距缩和深度，刺并注意保散护板表面岁的滤水膜掏，防止其蜜损坏而失住去反滤的辫效果。跑③头滤水管采踢用适D10晋0锅的政PV讲C古穿孔管外售包无纺布奴，安放在狱砂垫层中添间，平行钉布置，间弹距耗5顽m齐，两端接惨集水管。焰④衫在砂垫层劲上铺设两汤层聚氯乙等烯塑料密撞封膜，需饲要连接的贴地方用热就合粘接，防搭接宽度嫩大桃于贿20m戴m肝。严格保书证加固区趴域的气密罗性。首先活是加强对枝密封膜的镇保护，为笑了防止砂抗垫层刺破帆密封膜，贵在砂垫层讽和密封膜盈之间铺设歌了一层土肌工布。加泳固区四周冰挖了深环度仆1辫m辰的梯形密张封沟，将链密封膜周抱边贴土铺膀设过沟后妨，在膜上帜填土压实帅。在抽真盖空过程中辩，要注意短检查漏气止情况，及索时修补。侍⑤柄在加固区爸四周布置帐了互6添台射流真絮空泵，每顽台泵平均援控制面积历为丝900m圾2婚。为避免悦停泵后膜贺内真空度享急剧下降呈，在真空江泵和出水棚管的连接号处布置有炉逆止阀和香截门闸。戏掏7框、过程监衡测清

史冻为了验证京加固处理蝴的效果，片并保证施辣工期间渠随堤的安全椒，在真空喉预压期间遍进行了持怀续的表面彼沉降、水铅平位移等差监测。垮

间7.历1技表面沉降座

拾龟预口压帜6哈0殃天以后，绳最大沉降孙为记322m该m冰，最小沉韵降洒为酿136m燥m漫，平均沉约降值宗为况224m蔬m存。从实测驻结果可以伏看出，在拢开始抽真嗓空恒的失3姑0创天以内，狮表面沉降增量比较大牵，荣前铅1馅0丛天咏、或2踩0牌天余和弓3留0宰天的沉降包量分别占俭到总沉降限量考的骡45奥%耽、肢70耗%丧和围78色%贩，以后曲垂线变化趋匙于平缓。去

毒7.外2签水平位移结

狼杀由实测的株土层随时苍间和空间蜜的水平位鼻移数据可垫以看出加青固区土层璃的变形是模指向渠内京的。水平岛变位主要部发生在深筹度小冒于忧8达m膨的上部土次层，最大末水平位移贷总是发生辫在深度小催于纷2弯m订的土层。倦从时间上袜看，抽真蹄空的初期闹侧向变形总速率较大沉，垒3占0筐天以后变汁形趋缓。隶三根测斜匠管的最大宣水平位移恰分别表为锡66m如m待、植47m俯m像和少53m奖m烘。祥8静、加固效智果检测分坡析宁

渣8.治1缘固结度分陷析判

绍管利用实测脆的沉降量在与时间关魔系曲线，绝根据下式固可以推求吼地基的最贪终沉降抚量债S尝∞齐式肯中仙S密1翻晕、穷S搜2枯梦和稀S浙3产为在停止饮预压以后尺的沉降－痕时间关系地曲线上任支取的三个象时悲间纺T薯1孕徐、胡T与2哀炮和种T繁3蚀（拼令鼓T慈3渠－焦T偷2悠脏＝之T冲2诊－蔽T仍1场眼）对应的恰沉降量。草据此求得劳地基最终爬沉降栽量寻S=23馒8m爽m层，蜡由企6鹅0眨天的平均徒沉降笋量点S甘60委=224商m熔m昌求得相应偶的固结脖度沃U召60营=94投%悦，满足设怎计提出的秤固结度要新求。莫

理8.炭2属力学强度单指标分析登扁为了检验垄地基土物里理力学指趟标在加固璃前后的变辉化，预压琴前在加固活区内外进盛行夕了慕7丽孔十字板假剪切浊和街9浆孔静力触欢探试验，符预压结束战以后进行绪了其藏中烈3唉孔十字板沙剪切贫和鞠1翠孔静力触鼻探试验。皇预压前后呜力学指标活比较见竭表袭3签。责

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