增壓防堵真空預(yù)壓法在鐵路站場(chǎng)軟基工程中的應(yīng)用

辛杰

(鐵道部工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站北京監(jiān)督站，北京 100860)

增壓防堵真空預(yù)壓法在鐵路站場(chǎng)軟基工程中的應(yīng)用

辛杰

(鐵道部工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站北京監(jiān)督站，北京 100860)

新港北集裝箱中心站線路位于濱海灘涂地段，地基土以淤泥及淤泥質(zhì)土為主，路基加固采用防堵真空預(yù)壓法。文章介紹了真空預(yù)壓加固施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝中關(guān)鍵技術(shù)和施工要點(diǎn)、真空預(yù)壓加固施工效果監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目和試驗(yàn)驗(yàn)證。施工實(shí)踐證明:該方法能節(jié)約工期，施工噪音少，設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作。

灘涂路基 淤泥 防堵真空預(yù)壓

1 工程概況

新港北集裝箱中心站DK13+400—DK14+700線路位于濱海灘涂地段，地勢(shì)低洼，表層為沖填土層，以淤泥及淤泥質(zhì)土為主。沿線淤泥及淤泥質(zhì)土成層分布，底板埋深一般11.5～21.5 m，地基采用真空預(yù)壓加固。

本工程的地基土為Q4后期沉積土和近期人工吹填土，主要土層有淤泥、淤泥質(zhì)黏土及黏土。根據(jù)地質(zhì)資料，本工程地基土層由上到下依次為:(2)-61沖填土()，流塑;(4)-31粉土()，中密，Ⅱ級(jí)，σ0=110 kPa;(4)-71淤泥質(zhì)黏土()，流塑，Ⅱ級(jí)，σ0=80 kPa; (4)-21粉質(zhì)黏土()，軟塑，Ⅱ級(jí)，σ0=100 kPa; (5)-21粉質(zhì)黏土()，硬塑，Ⅱ級(jí)，σ0=150 kPa; (6)-44粉砂()，密實(shí)，Ⅰ級(jí)，σ0=200 kPa;(6)-31粉土()，密實(shí)，Ⅱ級(jí)，σ0=190 kPa;(6)-21粉質(zhì)黏土()，硬塑，Ⅱ級(jí)，σ0=170 kPa。

地下水為第四系孔隙潛水，埋深0～0.5 m。地下水主要由大氣降水補(bǔ)給。據(jù)水樣分析地下水對(duì)混凝土具硫酸鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為H2;具鎂鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為H1;具氯鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為L(zhǎng)3。地表水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為H1-H2;具鎂鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為L(zhǎng)1;具氯鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為L(zhǎng)3。

2 真空預(yù)壓質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

真空預(yù)壓質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)4晝夜實(shí)測(cè)地面沉降量＜2 mm/d，地基固結(jié)度不小于90%，經(jīng)驗(yàn)收合格后，可終止預(yù)壓。預(yù)壓后的地基應(yīng)平整場(chǎng)地，所用各種設(shè)備、管材應(yīng)予拆除后進(jìn)行十字板強(qiáng)度試驗(yàn)和鉆孔取樣、室內(nèi)土工試驗(yàn)以檢驗(yàn)加固效果，預(yù)壓后的檢測(cè)手段與前期工作中地基測(cè)試手段相同，檢測(cè)位置應(yīng)在原點(diǎn)位1 m附近。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

鋪設(shè)編織土工布→填素土→插塑料排水板、增壓管→放置真空主管及真空支管→放置增壓主管及增壓支管，布設(shè)密封溝→鋪設(shè)真空膜→安裝真空泵及增壓泵→抽真空、增壓→聯(lián)合堆載預(yù)壓→檢驗(yàn)合格后卸載。

3.2 機(jī)械插打塑料排水板

塑料排水板型號(hào)為FDPS-B，等邊三角形布置，邊長(zhǎng)0.9 m。施工步驟如下:

1)測(cè)量定位。用全站儀放樣塑料排水板控制點(diǎn)，用經(jīng)緯儀、鋼尺、線繩放出每個(gè)塑料排水板的打設(shè)點(diǎn)位置，并做好標(biāo)記。

2)插板機(jī)的選擇與定位。塑料排水板施工機(jī)械行進(jìn)方式采用軌道式，打設(shè)機(jī)打設(shè)動(dòng)力采用液壓式，能確保插入板體不扭曲、不污染;打設(shè)前根據(jù)打設(shè)板位標(biāo)記進(jìn)行插板機(jī)定位，整平機(jī)座，打設(shè)機(jī)定位時(shí)，管靴與板位標(biāo)記偏差應(yīng)控制在±70 mm范圍內(nèi)，機(jī)座整平后要用儀器進(jìn)行檢測(cè)。

3)安裝管靴。打設(shè)塑料排水板采用套管式打設(shè)法，套管形狀為扁形。將塑料排水板穿過(guò)插板機(jī)的套管，從套管下端穿出，與專用管靴連接。

4)調(diào)整垂直度。調(diào)整插板機(jī)套管的垂直度，保證打設(shè)過(guò)程中偏差不大于1.5 cm/m。

5)標(biāo)高控制。塑料排水板深15 m，底面打穿吹填土，進(jìn)入下層深不小于0.5 m，在打設(shè)套管上高度為15.5 m的位置設(shè)置明顯的深度標(biāo)記，控制排水板的打設(shè)深度。

6)打設(shè)、拔管。將插板機(jī)套管、管靴、塑料排水板插入地層，當(dāng)排水板插入到設(shè)計(jì)深度后，拔出插板機(jī)套管，利用管靴將排水板固定于孔底;施工時(shí)嚴(yán)格控制回帶長(zhǎng)度，回帶率不大于5%，且回帶長(zhǎng)度不大于50 cm，在施工過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常抽查，盡最大可能減少回帶長(zhǎng)度;打入地基的塑料排水板宜為整板，長(zhǎng)度不足需要加長(zhǎng)時(shí)應(yīng)先將兩根塑料排水板濾膜剝開，將板芯對(duì)插搭接，并將濾膜包好、裹緊后，用鐵絲穿扎牢固，接長(zhǎng)時(shí)在塑料排水板上扎穿的孔眼不在板芯的同一條水槽中，兩根排水板的搭接長(zhǎng)度不小于20 cm;當(dāng)遇漂石或塊石難以在原位插打時(shí)，應(yīng)移位補(bǔ)打，移位距離不得大于塑料排水板間距的30%。

7)剪斷排水板。插打排水板完成后，拔出插板機(jī)套管，剪斷排水板，塑料排水板超過(guò)孔口的長(zhǎng)度不小于60 cm。

8)檢查排水板板位、垂直度、打設(shè)深度、外露長(zhǎng)度等，并做好施工記錄，符合設(shè)計(jì)要求后方可移機(jī)，否則須在鄰近板位處重打。

9)塑料排水板插打完成后，通過(guò)手形接頭及三通接入抽真空管網(wǎng)系統(tǒng)。

3.3 增壓防堵真空預(yù)壓監(jiān)測(cè)及試驗(yàn)

3.3.1 試驗(yàn)檢測(cè)及安裝監(jiān)測(cè)儀器

1)地面沉降監(jiān)測(cè)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求在軟土處理地段埋設(shè)沉降觀測(cè)標(biāo)志、設(shè)置沉降板，沉降板鋼板可采用600 mm×600 mm×9 mm的鋼板，直桿(沉降桿)為一根φ50 mm的鋼管，并由一根套管及四塊鋼肋板將其焊接在沉降板上。

沉降桿應(yīng)隨填土升高而逐漸接高，一般每段接管的長(zhǎng)度為500 mm，兩端由螺紋接頭與空心管緊咬連接，隨著填土高度的增加接長(zhǎng)觀測(cè)桿及套管。沉降觀測(cè)應(yīng)有明顯的標(biāo)志，防止施工碰撞。

2)深層土體水平位移監(jiān)測(cè)(豎向測(cè)斜管)。采用鉆機(jī)導(dǎo)孔埋設(shè)，在鉆頭靠近前端和后端部位，采用圍焊焊接兩道環(huán)向鍥形硬質(zhì)合金鋼，每道4個(gè)，共計(jì)8個(gè);整平孔點(diǎn)地表周圍場(chǎng)地，進(jìn)行鉆機(jī)和鉆桿定位，在鉆桿的兩個(gè)側(cè)面設(shè)置垂直度儀;通過(guò)調(diào)整鉆機(jī)的水平和鉆桿的垂直度兩個(gè)方面來(lái)保證成孔的垂直度，垂直度控制在≤1%實(shí)施鉆孔;終孔后，為防止坍塌，快速拔出鉆桿，埋設(shè)測(cè)斜管時(shí)將測(cè)斜管底部封死，向測(cè)斜管內(nèi)充水拼裝到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度下沉、回填、沖管，最后管口加蓋固定;監(jiān)測(cè)時(shí)，采用測(cè)斜儀測(cè)試，每500 mm測(cè)讀一次數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)頻次按設(shè)計(jì)要求。

3)深層水位監(jiān)測(cè)。采用鉆機(jī)導(dǎo)孔埋設(shè)，整平孔點(diǎn)地表周圍場(chǎng)地，進(jìn)行鉆機(jī)和鉆桿定位，鉆機(jī)成孔后拔出鉆桿，采用清水泵清孔，然后插入PVC管(PVC管管壁鉆透水孔，外部包裹透水濾膜，嚴(yán)禁淤泥流入PVC管)。

4)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)。在埋設(shè)地點(diǎn)采用鉆機(jī)鉆孔，達(dá)到要求的深度后，將孔隙水壓力計(jì)先后放入，相鄰孔隙水壓力計(jì)間應(yīng)有隔斷措施，防止水壓連通，每個(gè)孔隙水壓力計(jì)間距應(yīng)不小于1 000 mm，采用頻率接收儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5)深層沉降監(jiān)測(cè)。采用鉆機(jī)導(dǎo)孔埋設(shè)，達(dá)到要求的深度后，先埋置波紋管，第一節(jié)波紋管底部必須封死，至一定深度后，插入導(dǎo)管與波紋管一并壓至孔底。波紋管露出地面150～200 mm，并用混凝土固定，導(dǎo)管外露300～500 mm，并隨填土增高，接出導(dǎo)管并外加保護(hù)管。

6)深層真空度監(jiān)測(cè)。在埋設(shè)地點(diǎn)采用鉆機(jī)鉆孔，鉆孔深度與孔隙水壓力計(jì)相對(duì)應(yīng)，鉆孔成型安裝真空計(jì)。

7)原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。地基加固前和預(yù)壓穩(wěn)定后，分別進(jìn)行土體的物理力學(xué)性能試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)及十字板剪切試驗(yàn)。試驗(yàn)斷面視工程和地質(zhì)變化情況而定。

3.3.2 各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的觀測(cè)頻率

①膜下真空壓力2～4 h觀測(cè)1次;②孔隙水壓力、地表沉降在加載前10 d每1～2 d觀測(cè)1次，10 d以后每2～4 d觀測(cè)1次;③其余監(jiān)控項(xiàng)目在加載前10 d每1～2 d觀測(cè)1次，10 d以后每3～5 d觀測(cè)1次;④若出現(xiàn)異常加密觀測(cè)。

4 增壓防堵真空預(yù)壓效果分析

在天津地區(qū)修筑鐵路站場(chǎng)路基，最常采用的軟基處理方法是真空預(yù)壓法。按普通堆載預(yù)壓方法設(shè)計(jì)，要達(dá)到工后沉降要求(一般路基＜20 cm)，必須進(jìn)行超載，限制了整個(gè)工程的施工進(jìn)度。采用真空預(yù)壓方法可有效解決這一問題。

1)縮短施工工期。真空預(yù)壓法處理段施工時(shí)間短，而累計(jì)沉降量和沉降速率均比堆載預(yù)壓要大得多。

2)解決填筑過(guò)程中的穩(wěn)定性問題。真空預(yù)壓法在加固軟基過(guò)程中，加固區(qū)始終處于負(fù)壓狀態(tài)。土體在負(fù)壓狀態(tài)下，產(chǎn)生向內(nèi)的收縮變形，這對(duì)路基穩(wěn)定非常有利。另外，實(shí)測(cè)沉降資料反映，加固區(qū)前期的累計(jì)沉降量大，說(shuō)明土體的固結(jié)速度快，地基強(qiáng)度隨之增長(zhǎng)，從而增加了地基的抗失穩(wěn)能力。

3)減少工后沉降?？紫端畨毫?shí)測(cè)資料反映，采用真空預(yù)壓加固軟基，它的加固深度可達(dá)排水板長(zhǎng)度以下，能消除下臥軟土層的部分固結(jié)沉降。另外，當(dāng)填土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，真空荷載又相當(dāng)于3～4 m的超載(真空度80 kPa)，此超載量對(duì)減小深層尤其是下臥層的工后壓縮量及地基總的工后沉降也大有益處。

5 結(jié)語(yǔ)

增壓式真空預(yù)壓在預(yù)壓期的沉降量明顯大于常規(guī)處理方式，能節(jié)約工期，真空預(yù)壓設(shè)備簡(jiǎn)單、輕便、容易操作，具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］唐紅，余江，劉輝．真空預(yù)壓技術(shù)加固深厚軟土地基施工工藝［J］．鐵道建筑，2011(6):99-100．

［2］李彰明．軟土地基加固的理論設(shè)計(jì)與施工［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2006．

［3］陳希哲．土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，1989．

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U213．1+4

B

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．38

1003-1995(2013)05-0126-03

2013-01-25;

2013-02-20

辛杰(1980—)，男，河北靈壽縣人，工程師。

(責(zé)任審編 王紅)