排水板法（通用10篇）
排水板法 篇1
所谓软基, 从广义上讲, 就是强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修筑路基, 若不加处理, 往往会发生路基失稳或过量沉陷, 导致公路破坏或不能正常使用。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土。软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大。含水量在34%~72%之间, 孔隙比在1.0~1.9之间, 饱和度一般大于95%, 液限一般为35%~60%, 塑性指数为13~30。
软基的主要危害是地基承载力达不到设计要求, 产生的问题主要有以下两种:
(1) 强度和稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外载荷时, 地基就会失稳或过量沉陷, 或者由于局部地段含水量过大 (如排水不畅、原有地基土质渗水性不好) 造成地基软弹 (翻浆、弹簧) 。
(2) 压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构的自重及外载荷作用下产生过大的变形时, 会影响上部结构的正常使用。特别是超过上部结构所能容许的不均匀沉降时, 会产生局部或整体剪切破坏。
软基处理的方法有很多种如换填土、砂井、生石灰桩、粉喷桩和塑料排水板法等。我公司在上海A5嘉金高速公路的施工中, 对局部软基地段路段采用了塑料排水板法进行软土基加固, 共加固软土基段8980m2, 插板数1850根, 插板平均深度6.5m。从加固软土地基段的观测和测试结果证实达到了预期的目的, 符合设计的要求。
塑料排水板法加固软土地基是指将特制的塑料板芯与滤膜形成渗水孔的塑料板, 用机械插于不同深度的软土基中, 然后通过预压荷载的作用, 使软土地基内水分沿塑料板向上渗入地面砂砾石层中, 达到加固软土地基, 从而增大地基整体承载力的一种新工艺、新技术。
其主要工艺流程如下:
1 施工准备
1.1 主要材料及机具
1.1.1 塑料排水板:产品规格一般按设计要求结合施工技术条件选择其类型及型号。
塑料排水板由板芯和滤膜组成, 板芯由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成面有间沟槽的板体, 土层中的固结渗流水通过滤膜渗入到沟槽内, 并通过沟槽向上从排水垫层中析出。所以, 选用塑料板要求滤膜渗透性要好, 板芯排水沟断面不因受土挤压而变型, 要着重于板芯、材料滤膜质量的控制, 要通过检验, 各项性能指标均符合规范要求。保证塑料排水板有一定的强度和抗撕裂度, 渗水性良好, 此外还要考虑排水板的抗变形性、保土性和长期排水效果。
1.1.2 施打排水板的主要施工机具 (包括导
架、套管、驱动套管下沉的振动锤, 铰车及装排水板的卷筒和防风装置等) , 可使用各种型号的插板机, 也可用起重打桩机改装的简便插板机。
1.1.3 砂砾石排水垫层。
选用干燥洁净的沙砾石料, 其最大粒径不宜超过50mm, 且无杂物和有机质混入。
1.1.4 预压材料。
选用透水性好的土石方路基填料, 其技术指标要达到要求, 实测含水量与标准试验的最佳含水量差值在-2%~+2%之内, 每层填料松土厚度300mm, 实密度大于90%。
1.2 作业条件
1.2.1 在施工钱的技术准备中, 按地基设计
要求与地形地质条件, 确定排水孔的平面布置及施插排水板的顺序。
1.2.2 施工场地与道路要符合施插排水板
的要求, 诸如施工人员与机具的进出, 临时设施 (包括水电、通讯等) 的安排等。
1.2.3 按施工组织设计确定的场地排水孔位置放线后, 用竹签为标志定插孔位。
2 操作工艺
2.1 铺设水平排水垫层
首先需要对加固的软基地段进行排水疏干, 清除表层草皮和杂物。然后铺设第一层砾石砂垫层, 厚30~40cm, 压路机静压6遍, 铺设后的砾石砂垫层要求表面平顺, 形成坡度为2%~3%的路拱, 以利塑料排水板排出的水能迅速从该垫层中渗出。
2.2 垂直设置塑料排水板
插板时, 插板机就位后通过振动锤驱动套管对准插孔位下沉, 排水板从套管内穿过与端头的锚靴相连, 套管顶住锚靴将排水板插到设计入土深度, 拔起套管后, 锚靴连同排水板一起留在土中, 然后剪断连续的排水板, 即完成一个排水孔插板操作。插板机就可移位到下一个排水孔继续施打。
2.2.1 机械定位。
插板顺序从低处到高处, 定位时要保证桩锤中心与地面定位在同一点上, 并用经纬仪或其它观测方法控制桩锤或搭架的垂直。
2.2.2 塑料板与桩尖连接。
在塔架卷筒上安置塑料板, 然后将塑料板通过套管从管靴穿出, 固定在桩尖上, 并一起贴紧管靴对准板位。
2.2.3 沉管插板。
刚开始时沉管要缓慢, 防止套管突然出现偏斜, 套管入土深度距设计标高约2m时, 要减慢沉管速度, 注意观察, 防止超深或碰上基岩时能及时采取应变措施。
2.2.4 拔管剪断塑料板。
沉管达到设计深度后即可拔管, 拔管时要连续缓慢进行, 中途不得放松吊绳, 防止因套管下坠而损坏塑料板。套管拔出后, 在沙砾石垫层上20~30cm处剪断塑料板。
2.3 填筑预压载荷
2.3.1 填铺第二层砂砾石垫层20~30cm, 覆
盖塑料板甩头, 然后压路机静压和振动碾压各4遍, 检验其密实度不小于90%。
2.3.2 加载。
使用合格的路基土石方填料, 结合路基施工分层填土压实的工艺进行, 其加载总量应控制在设计要求的标准内, 不得超过地基允许承载力。
2.4 排水板的施插要求
2.4.1 保持排水板入土的连续性, 发现断裂即重新施插。
2.4.2 连接排水板的上下搭接长度不小于
10cm, 并应连接牢固。
2.4.3 施插排水板到达设计入土深度后方能拔管。
2.4.4 完成排水板的施插并切断后, 露出地面的“板头”长度不能小于15cm。
3 施工注意事项
3.1 严把材料质量关, 对加固软土地基的
塑料排水板要按规定进行检验, 对排水垫层用料砂砾石不仅要进行料场选点和砂砾石检验, 严格控制不合格的材料进入现场。
3.2 要搞好施工工期的合理安排。
由于塑料插板施工填土期和预压期时间长, 故在土石方施工安排中, 塑料排水板施工一般属于工期控制工程, 应优先安排施工, 并尽可能在旱季作业以减少施工难度。
3.3 严格按设计板位插板并保证插板深度。
施工中随时检查套管成孔的位置、垂直度是否满足设计要求, 沉管时要有专人观测套管的入土深度, 打拨桩机是否出现倾斜或位移, 发现问题应及时纠正, 当碰到地下障碍物而不能继续打进或领孔体倾斜 (超过允许偏差) , 则应弃置该孔而拔管移位, 重新施打排水孔。
3.4 排水板施插过程, 要经常注意卷筒内
塑料板的耗用量 (或用自动记录装置) , 并注意是否在插入时真正送入土中, 在拔管 (心轴) 时, 如遇拔管时塑料板被带起, 应重新进行沉管插板。
诚然, 塑料排水板法进行软基处理和加固是一种比较先进的施工方法, 在施工中也证明这种方法是行之有效。但软基处理加固的方法是多种多样的, 并不是某种先进的施工方法在哪里都适用的。在选择方法时应注意做到因时制宜和因地制宜, 进行技术可行性和经济合理性分析, 选定最令人满意和各方接受的施工方法。
参考文献
[1]高速公路路基设计与施工[M].北京:人民交通出版社.[1]高速公路路基设计与施工[M].北京:人民交通出版社.
[2]善发.公路软土地基处理[J].[2]善发.公路软土地基处理[J].
[3]公路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社, 1999.[3]公路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社, 1999.
[4]公路水泥砼路面滑模施工技术规程 (试行) [S].北京:人民交通出版社, 2000.[4]公路水泥砼路面滑模施工技术规程 (试行) [S].北京:人民交通出版社, 2000.
排水板法 篇2
王必卫
范伟
霍广勇
[摘要] 堆载预压法和真空预压法同属排水固结法，二者各有优缺点。本文结合工程实例，详细论述了堆载预压和真空预压联合加固软基的原理和施工要点。[关键词]堆载预压：联合；真空预压；加固；软基。
一、概述
沿海地区广泛分布着含水量高、透水性差、压缩性大、强度低的海相沉积软弱粘士层，其地基承载力和稳定性很差，在荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，影响建筑物的正常使用，因此，这种地基通常需要加固处理。排水固结法中的真空预压法和堆载预压法就是处理软弱地基的常用方法，二者加固地基的原理相同，只不过是施加预压的加载方式不同。真空预压法与常规的堆载预压法相比，具有加荷速度快、无需堆载材料、加荷中不出现地基失稳现象等优点，其最大缺点是预压荷载偏小（不超过100KPA）；而堆载预压法工期相对较长，需大量的预压材料，但其优点是最大预压荷载不受限制。若能将真空预压与堆载预压联合加载就刚好可以发挥二者的优点，而理论分析和工程实践都已证明真空预压法与常规的堆载预压法是可以联合使用的，这两种方法在加固软土时分别产生的负超静水压力（真空预压）和正超静水压力（堆载预压）是可以迭加的，由此产生的有效应力迭加在一起，最终使土体产生垂直压缩变形、强度增长。
堆载预压法有个特例就是用建筑物的自身重量（比如路堤土等）作为预压荷载，加固结束后不再卸载，从而节约投资、缩短工期。为和常规堆载法区分，这里称之为自载预压法。在用排水固结法加固软基过程中，为了加快施工进度、提高加固效果，把自载预压法作主要荷载，而把真空预压当作超载来进行联合加载时，我们称之为自载联合真空预压法。
二、自载联合真空预压法在沿海公路建设中的应用
在深厚软弱地基上修建公路，通常采用自载（路堤土）预压法处理地基，但其往往面临两方面的问题：
1、工后沉降量过大问题
在公路设计与施工时，虽然对桥头和路堤的工后沉降量提出了明确要求，但却难以做到。一是因为估算的沉降量本身就不易准确控制；二是因为预压期往往是在没有施加路面荷载的情况下确定的，因此当铺上了路面之后，路基在路面荷载的作用下又会产生新的沉降，从而使工后沉降达不到要求。有的地方为此对路堤或桥头采取了等载预压的措施，即用与路面荷载相当的堆载先对地基预压一定时期后，再将此堆载卸掉修建路面，但是这就有一个寻找土源、重新移弃堆载土的问题，既不经济，又不环保。
2、加载过程中路堤稳定及工期过长问题
采用堆载或自载预压法处理软弱地基时，始终得考虑路堤的稳定而必须分级加载，且加载后要稳定一段时间以便地基强度的增长能随得住荷载的增加，否则就容易在施工中产生滑坡或导致软土侧向变形过大、土体固结达不到要求，因此施工速度较慢、工期过长。
如果在自载预压的前提下再辅以真空预压进行联合加载，实际上是在对路基实施超载载预压加固，超载部分就是由真空荷载来代替，该荷载施加方便、迅速，其最大荷载可达80-95KPA，相当于4-5M的填土荷载，大大超过路面荷载（30KPA）和一般的超载（2M左右的填土），这不仅实现了等载预压、而且还真正起到了超载预压的加固作用。因此，在对修建在沿海软基上的公路路基进行加固处理时采用自载联合真空预压法，可以解决以下三方面的问题：
1、沉降问题，使地基的沉降在联合加固期间被基本消除，路堤在使用期间不致再有过大的沉降和沉降差，大大减少桥头跳车。
2、稳定问题，联合加固能加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基承载力和稳定性。
3、工程加快，能加快路堤的填筑速度，缩短工期达三分之一以上。
三、自载联合真实预压法加固地基的实施
自载联合真空预压排水固结法加固地基是由排水系统（垂直及水平）和加压系统两部分组成。排水系统的主要作用在于改变地基原有的排水边界条件和借助排水系统来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径、缩短排水距离，减少加固时间；加压系统就是使地基土的有效固结压力增加而产生固结的荷载，即路堤本身自重和真空荷载。排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固；如果只增加固结压力，无良好的排水系统或不缩短土层的排水距离，则不能取得好的加固效果或不能在预压期内尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也就不能顺利进行，工期要求将得不到满足。所以上述两个系统都是必不可少的，设计时总是要联系起来统筹考虑。自载联合真空预压加固的示意图如图1。
图1自载联合真空预压法加固软基示意图
自载联合真空预压加固地基时，一般先在软弱地基上按真空排水预压法的施工程序进行施工，即依次进行铺设砂垫层、打设垂直排水通道、铺设主滤管、安装抽真空装置、铺密封膜等工序，在经试抽空并确认没有漏气发生后，就可进行路堤的逐层填筑施工。
在具体施工时要注意以下几点：
1、一定得等膜下真空度稳定、并达到设计要求之后才能进行路堤施工，否则堆载上去之后一旦出现漏气问题就难以处理了。
2、为了防止堆第一层土时将密封膜和膜上的保护层弄破，最好在膜下也铺一层热粘针刺无纺土工布或编制土工布，以防膜被堆载中的尖利物戳破。
3、施工第一层堆载土要十分小心，可适当厚些，最好在40-50cm左右，铺设时尽量找平，先进行人工摊铺后再用机械由近向远逐步推进，压实时由轻到重进行多遍碾压。
4、第一层填土铺完碾压后不要急于铺第二层，观察一下膜下真空度的变化，以检查有否漏气。若没有异常情况发生，则可一边抽真空，一边像路堤正常施工一样分层往上连续铺筑碾压，这样才能充分发挥自载联合真空预压的长处。
5、堆载时要注意保护膜面上的沉降观测标杆，并在堆载前进行一次测量，以记好堆载前沉降曲线的起点，便于日后对加固效果进行分析。
6、一些特殊的地方（如桥头高填土）采用联合加固时，要密切注意对已有构筑物的影响，避免一些意外事故发生。
四、工程实例
深圳市宝安区某快速干道一路段长159M，宽约50M，设计填筑的路堤高5M。当时因某些原因工期要求已落后4个多月，为了赶上工期，设计与施工单位采用自载联合真空预压的加固方法加固地基，最终不仅加固达到设计要求，而且工期也弥补上来。这是自载联合真空预压法运用得比较成功的一个实例，详细介绍如下：
1、路基土层的地质概况
地质勘探资料表明，该路段自上而下由以下几层组成：
第一层，人工吹填土，厚为0.3-0.5M；由粉砂、细砂组成，含少量细碎贝壳和淤泥； 第二层，耕植土，厚0.5-1.3M，松散，含植物根系；
第三层，淤泥混砂，饱和、软塑-流塑，富含有机质，局部夹粉砂，该层含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低，是地基加固的主要对象；
第四层，粉土或砂混淤泥，厚3.5-73.5M，底板埋深一般在7.5M、最大为10.5M；饱和，该层渗透性较好，k=10-3-10-4cm/s；
第五层，淤泥或淤泥夹砂层，层厚大于10M，饱和、流塑-软塑、强度低，含水量高，孔隙比大、压缩性高、强度低，也是加固的主要对象；
第六层，淤泥质粘土层，饱和，软塑状，粘滑，含大量贝壳及腐植物，分布均匀，钻探未钻穿，应该说这也是一层需处理的对象，其对路堤的后期沉降会有较大的影响。淤泥软土的土工试验综合成果见表1所示。
表1
淤泥软土的物理力学指标
2、施工简况
（1）场地打设了深20M、间距1.3M、直径为7CM、呈梅花形布置的袋装砂井作为垂直排水通道；表层铺设厚度为70CM的中粗砂垫层，作为水平排水通道。（2）在加固区外采用淤泥搅拌墙（深7M、局部10M）及垂直插塑（深5M）等密封技术，对第四层粉土及砂混淤泥进行封堵，以保证加固区内有较高的真空度；实践证明这二项技术起到了作用，在试抽时膜下真空度一天内达到80KPA，而停抽一天后真空度才损失2KPA。
（3）密封膜上铺设了40#扁丝机织土工布（抗拉强度40KN/M）以保护其不被刺破。（4）抽真空装置安排12台套，其中2台套为备用。平均每台套担负800M2 面积，滤管间距为6M。
（5）在抽真空开始、膜下真空度达到80KPA后的30天才开始用吹填方式填筑路堤，填筑共分五层，层厚依次为1.2M、1.6-1.8M、1.0M、0.5M、0.5M，共5M厚；历时67天，此后自载联合真空预压又历时124天完成加固。实际的加载历时曲线见图2，联合加载的典型断面如图3。
图2实际的加载历时曲线
图3联合加载的典型断面
3、自载联合真空预压加固的效果与分析
加固现场设置了真空度、地表沉降、水平位移和孔隙水压力等观测项目，观测结果表明加固取得了较好的效果。
（1）加固中最大沉降速率达到72MM/D，发生在抽真空的初期；在联合预压加固中，每次加载的头几天沉降速率也都在40-50MM/D；远远超出规范要求的沉降速率宜控制在20MM/D以下的标准。整个填筑过程中路提始终是稳定的，没有出现任何失稳的征兆。路中心点平均沉降达277.5CM，估计固结度达到90%左右，基本满足工后沉降量〈30CM的要求。典型断面的荷载——沉降曲线见图4。
图4典型断面的荷载——沉降曲线
（2）孔隙水压力的观测结果（见图5）表明，开始抽真空时孔隙水压力就开始下降，形成负超静水压力，在地下9M深的测头孔隙水压力值下降较快、较大；在吹填加载期间，每加一级荷载，各个测头的孔隙水压力值均明显地出现短暂的增大、随后很快便稳定，在吹填加载5M的整个过程中，其最大累计升幅为30KPA（发生在埋深18M的测头处），其余为10-20KPA，而且所有测头读数都未超过出孔压初时的稳定值。这是由于在加固区内始终丰在着稳定的真空压力，其产生的负超静水压力抵消了相当一部分堆载过程中始终处于低孔隙水压力的稳定状态，没有出现滑坡和失稳现象。也正因此才大大缩短了堆载和维持堆载稳定的时间，加快了工期；该工程比常规的堆载预压法提前了4个多月的工期，保证了全线按时通车。
图5加固中孔隙水压力时间过程线
4、小结
排水板法 篇3
关键词：排水法；氧气收集；时机选择；实验探究
文章编号：1005–6629（2015）7–0068–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
排水法收集氧气由于其收集的氧气浓度较排空气法高，且实验完成直观可见，常是实验室制取氧气首选的集气方法。对于排水法收集氧气的具体操作细节教科书中虽然没有作详细的表述[1]，但在与教科书配套使用的教师教学指导书中有“为收集到较纯的氧气，要等导管口均匀冒出气泡时才收集”[2]的表述。为此，将“气泡连续、均匀冒出”作为开始收集氧气最适宜的时机是公认的普遍做法，大家习惯性认为此时排出的氧气已经比较纯净。事实真的如此吗？过去受实验工具限制，这种做法的准确性并没经过具体的实验论证，只是作为一个“经验性结论”沿续下来。现在有了手持技术这一研究手段，其数字化的研究优势能够为该结论的可靠性论证提供有力的数据支持。
2 问题的研究
2.1 氧气浓度的测定实验
利用浓度传感器测定“气泡连续、均匀冒出”时氧气的浓度，并通过数据采集器和计算机绘制浓度变化曲线，从而获取实验所需的相关数据。具体实验过程如下。
采用加热高锰酸钾的方法产生氧气，测定不同时刻从试管排出的气体中氧气的浓度，所用装置和仪器如图1所示（试管规格30×200mm；玻璃导管内径4mm，长度400mm）。
实验过程中产生的氧气通过一个倒置在水中的漏斗收集。加热药品的时间（预热后对药品集中加热时开始计时）与对应排出气体中氧气浓度的数据通过与漏斗相连的传感器进行测定，所得数据的图像如图2所示。
图2显示，反应过程中氧气浓度的变化呈现四个主要时段：加热初期，氧气浓度逐渐增大（初始每秒增加0.1%，随后为0.5%～1%）；接着快速增大（每秒递增2%～3%）；然后又逐渐变缓（每秒增加0.5%～1%）；最后趋于稳定。结合实验过程观察到每一时段气泡冒出的情况，将相关信息归纳如表1所示。
从表1可以看出，在加热药品的第I时段后期（11～16s），气泡已经连续、均匀且快速冒出，但此时从试管中排出气体中氧气的浓度最多只有28.7%左右。为此，教材中“当气泡连续、均匀冒出时表示排出的氧气已经比较纯净”的说法是不符合真实情况的。
2.2 不同时机收集氧气的性质实验
氧气浓度的测定实验证明加热高锰酸钾制取氧气时，当气泡连续、均匀冒出时，从导气管排出的氧气还是不够纯净的。当然这并不能说明此刻不能作为收集氧气的时机，因为对于初中氧气性质实验而言，氧气浓度只需达到一定的数值，即满足实验要求即可。因此，此时收集的氧气能否达到完成氧气性质实验的浓度要求，成为判断是否是收集气体适宜时机的关键所在[3]。为此，又进行以下的实验。
如表1所示，参照“气泡连续、均匀冒出”时“加热时间”的情况，选取第I时段中期（对药品集中加热后10秒左右，下称“时机1”）、第II时段的初始期（对药品集中加热后15秒左右，下称“时机2”）及第III时段的初始期（对药品集中加热后35秒左右，下称“时机3”）这三个时间点为开始收集氧气的时机进行实验。
采用加热高锰酸钾的方法产生氧气，按照所选择的三个时机分别进行排水法收集氧气的实验，每个时机各进行4次收集氧气的实验（每次实验所用的高锰酸钾质量相同、预热时间保持相同），分别收集4瓶容积为150mL的氧气（其中1瓶预留少量的水）。利用不同时机收集到的氧气分别进行带火星的木条复燃、木炭燃烧、蜡烛燃烧及铁丝燃烧等实验，记录观察到的实验现象，具体情况如表2所示。
从实验结果来看，“时机1”收集的氧气能满足带火星木条复燃的实验要求，只能基本达到蜡烛燃烧的实验要求，而没能达到木炭燃烧和铁丝燃烧的实验要求；“时机2”收集的氧气虽然能完成所有的四个实验，但木炭燃烧和铁丝燃烧的实验效果不理想；“时机3”收集的氧气进行的四个实验效果均很理想。
2.3 结果与讨论
2.3.1 排水法收集氧气的适宜时机
纵观选择的三个时机收集氧气进行实验的效果来看，“时机3”即气泡连续、均匀冒出后35秒左右收集的氧气进行实验的效果较为理想。根据氧气浓度只需达到实验要求这一原则，所以排水法收集氧气的时机应以氧气能否达到完成氧气性质实验的浓度要求为标准，为此“时机3”可认为是排水法收集氧气较为适宜的时机。
2.3.2 实验结果实际应用的讨论
在具体的制取实验中，采用“时机3”作为排水法收集氧气的起始时刻是较为合理的做法，但此时机不好把握，需要借助计时工具。而采用易于判断的“时机1”收集到的氧气却基本不能达到实验要求。根据已有的实验经验，在“时机1”（即气泡刚刚连续均匀冒出后）收集一瓶容积50mL的氧气，一般需要30秒左右的时间，此时刻刚好与“时机3”的时间点基本一致，因此笔者认为在进行排水法收集氧气的实验时，可采用折中的做法进行收集氧气适宜时机的判断，即仍以“气泡连续、均匀冒出”为气体的收集起始时刻，收集满一瓶50mL的氧气（此瓶氧气一般不用于实验，主要起计时作用）后，方为收集氧气的适宜时机。
2.3.3 有关实验操作误差的讨论
在具体的实验操作过程中，由于药品堆放的方式、预热的方式、试管的规格、导气管的粗细长短、集中加热的部位以及酒精灯火焰的大小等因素不尽相同，都可能使该实验确定的三个不同时机所对应的时间存在一定的偏差。
3 结论
实验表明，排水法收集氧气时，当“气泡连续、均匀冒出”，从试管中排出气体中氧气的浓度最多只有28.7%左右，此时进行收集的气体不能满足氧气性质实验的基本要求，所以传统的教学将“气泡连续、均匀冒出”作为开始收集氧气最适宜时机的做法是不符合真实情况的。只有在“气泡连续、均匀冒出”后35秒左右再开始收集，得到的气体进行氧气性质实验的效果才较为理想。为此，将“气泡连续、均匀冒出”后35秒左右确定为排水法收集氧气的最适宜时机。
参考文献：
[1]王祖浩主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M].上海：上海教育出版社，2014：35.
[2]王祖浩主编.义务教育课程标准实验教科书·化学教师教学指导书（九年级上册）[M].上海：上海教育出版社，2006：35.
排水板法 篇4
1 施工工艺与加固效果
该工艺可以实现以下三个效果:
1)替代堆载预压的实现。置入土体一定深度的塑料排水板形成的排水通道,通过紧密连接的轻井塑排一体式井点抽真空,使地下水位降低到一定程度,进行强夯,强夯的过程就是一种对土体的加载作用,1 000 kN·m瞬时冲击力对土体的荷载使土体产生强大的超静孔隙水压力,通过塑料排水板的排水通道经轻型井点管向土体外排出,加快了孔压的消散,土体得到固结,也就是说本工艺将堆载预压过程中的静压改变成动压,加快了土体的固结处理[2]。2)替代真空预压的实现[3]。经过多轮强夯,表层4 m～5 m的土体在夯击能的作用下得到加固密实,相当于在塑料排水板上覆盖了多层密封,由于井点管仍与塑料排水板紧密相连,因此抽真空条件没被破坏,相反由于多轮夯击,塑料排水板在淤泥质土中易产生的涂抹作用在冲击作用下被消除,进一步加强了抽真空的效果,对4 m～5 m以下的淤泥质土体由于正压和负压的叠加,其值等于真空度和4 m～5 m的土体堆载之和,完成了真空—堆载的联合预压。3)一体式井点结合强夯纵深处理的实现[4]。常规井点降水由于受井点管的限制,一般处理深度仅为井点管长度+1 m,由于一体式井点通过塑料排水板向纵深延伸,塑料排水板作为排水通道,且上部又连接轻型井点管,从而使地下水在负压作用下被井点管排出土体。因此,通过连接真空泵完成快速抽气的作用,加快了土体的孔压消散;土体中置入的塑料排水板既是排水通道,同时又为强夯夯击能向下延伸创造了条件,即土体的土阻力得到减少,夯击能通过排水板向下发挥作用,达到了塑料排水板的插入深度配以一定能量的夯击能满足深层处理的目的。具体施工工艺流程见图1。
2 适用范围
本技术用于处理软弱地基加固,适用于我国沿海、渤海地区新吹填含砂但有淤泥夹层、淤泥质粉土以及含泥量较高的淤泥质粉砂土。适合大面积堆场及道路的施工,在大面积施工时,成本低,工期快。经该工法处理后,能达到理想的承载力要求(10 t/m2～15 t/m2以上)。由于设计塑料排水板结合轻型井点,利用强夯夯击能作为荷载,因此由塑料排水板的入土深度建立排水通道,同时作为强夯夯击传递能量的通道,为深层加固创造了条件。
3 案例分析
靖江新港作业区公用码头段,采用轻型井点结合塑料排水板复合加固方法加固软基。本工程场地表层为冲填土,层厚为2.0 m～3.0 m,以下为素填土、淤泥(塘泥)及粉质粘土夹粉砂,均属欠固结土,因此在考虑沉降需重点计算该部分的沉降,特别是新吹填层本身的渗透性较好,但沉降量大,自身作为荷载对下部的淤泥质粉质粘土层沉降有一定的作用,在沉降计算中可将吹填层作为荷载。另外,深层的土质因为渗透性较好,上部荷载产生的沉降基本完成。因此沉降计算时可以只考虑新吹填砂及杂填土荷载对淤泥质粉质粘土层的压缩量。
3.1 主要问题
结合本项目的使用要求,土层特性以及沉降计算分析,本次地基处理主要需要解决的问题如下:
1)土层的表层为新吹填砂,其下为较厚的淤泥质粉质粘土层,工程性质很差,承载能力较低,上部使用荷载作用下将会产生较大的沉降和差异沉降。2)道路区域不经处理承载力、回弹模量太小,工后沉降和差异沉降都较大,容易使精密设备装运进场过程中受到颠簸损坏,较难承受重型设备进场。3)表层土具有液化趋势,若不消除液化,重型设备行走时,易使土层液化,一旦发生液化,将完全丧失强度和承载力,导致地面发生沉降和不均匀沉降。4)场地内土层的含水量很高,且外围水补给量很大,地下水位受潮汐影响较大,地基处理过程中不仅需要降低土层的含水量,还必须要考虑对外围水的隔断。故综合以上工程特点,本工程道路以及周围的围堰区域重点需要消除表层吹填土层的液化性,解决表层土和其下的淤泥质粉质粘土层的承载力问题,先期完成大部分的沉降,解决工后沉降和差异沉降带来的一系列工程问题。
3.2 加固效果
加固效果从地下水位、孔压消散曲线和室内土工试验三方面进行分析。通过加固过程中孔压的变化得到加固时程;通过加固前后土体参数对比,显示加固效果。
1)孔隙水压力变化。
地基土中孔隙水压力的变化与地基土所受到的应力变化和排水条件等密切相关。试验区孔压测点的孔压计埋设深度分别为2.5 m,5 m,7.5 m,10 m,12.5 m,15 m。埋设孔压的目的主要是观测强夯后软土地基中超孔隙水压力的消散情况,同时结合孔压数值的变化,直观的分析夯击能对土体加固效果的影响深度。监测频率为施工期每天一次,荷载稳定期为2 d一次。
从各孔压监测数据及曲线变化分析,在抽水施工期内,孔压逐渐下降。随着深度的增加,孔压变化速率逐渐变缓。当雨水较多时,将导致孔隙水压力的上升。强夯过程中,2.5 m深度处孔压基本未受影响,5 m,7.5 m,10 m处孔压增长较快,超过10 m深度孔压变化不大。由于井点降水作用,处于水位线以上的土层孔压基本不受影响,强夯加固的有效深度约为10.0 m。孔压的消散速率随深度的增加而逐渐变缓,在2.5 m深度处孔压在打强之后的几小时内基本消散完毕,5 m深孔压在4 d～5 d左右消散可达到90%,7.5 m及10 m深度处孔压则需要6 d～8 d才能消散90%左右。部分测点2.5 m处孔压出现了负值,其原因可能为抽水所致,抽水的同时在土体内形成了真空。
2)地下水位变化。
为了配合孔隙水压力的观测,在试验区中心点和周边埋设地下水位管,观测地基中不同时期地下水位的变化情况,以供对孔隙水压力和加固效果进行分析。地下水位井采用ϕ70 mm水位管,一端用ϕ5 mm～ϕ6 mm钻头打数排小孔长度约50 cm。监测频率为施工期每天一次,荷载稳定期为2 d一次。
在试验区场地共设有2个水位监测管,其中水位管1位于场地B区(先强夯后排水),水位管2位于场地A区(先排水后强夯)。在试验期间每天进行一次监测,中间因暴雨等原因有少许间隔。监测得到的水位数据如图2所示。
从水位监测数据来看,试验区场地由于进行井点降水,水位降低约3.0 m～4.5 m,降水效果明显。同时,水位一直处于变化波动状态,原因可能在于:
a.由于离江边较近,受到江水涨潮影响较大。
b.由于天气原因,大量降雨导致地下水位上升所致。
在每次强夯施工前,均对地下水位进行测量,当水位降至一定深度(约4.0 m)以下方可进行施工,否则强行施工会造成夯坑出水,土体破坏等严重后果。
c.室内土工试验数据分析。在加固前后现场取样进行室内土工试验研究,测定土体的强度、变形等物理力学性质指标,为软基加固效果评价分析提供依据。试验内容主要包括基本物理参数如密度、孔隙比等和基本力学参数如压缩系数、压缩模量、固结系数等。试验原理方法详见GB/T 50123-1999土工试验方法标准。地基处理前后取土进行室内试验得到的土体物理力学参数统计列入表1,表2。
通过室内试验结果对比分析发现,经过“软弱地基轻型井点结合塑料排水板复合加固方法”处理后,土体密实度、压缩模量及φ值等均有所提高。表层2.0 m～3.0 m由于是冲填砂层,且在处理后要进行推平处理,扰动较大,其强度和变形等参数变化不大。处理后4.0 m～6.0 m深度范围内土层按平均值计算的孔隙比减小了5.4%,压缩模量提高了78.0%,反映土体强度指标的C,φ值则分别增长了34.0%和3.5%,各项指标在该深度范围内的增长率最大,说明夯击能的有效功也最大,处理效果最好。15 m深度处的各项物理力学指标变化不大,进一步验证了“轻井塑排加固法”可以有效加固地基强度。
4 结语
文章简要介绍了该加固方法的施工工艺、适用工况。并通过靖江新港作业区公用码头段案例,分析了该加固方法的加固效果,通过孔压消散和室内土工试验结果,得到以下结论:
1)设计塑料排水板结合轻型井点,利用强夯夯击能作为荷载,塑料排水板的入土深度建立排水通道,为深层加固创造了条件。经该工法处理后,能达到理想的承载力要求。
2)通过孔压消散时程曲线以及水位变化曲线可得出,该法可以用于相似的软土地基加固工程中,并为响应工程提供了参考依据。
3)加固前后土体孔隙比减小了5.4%,压缩模量提高了78.0%,反映土体强度指标的C,φ值则分别增长了34.0%和3.5%,各项指标在该深度范围内的增长率最大,说明夯击能的有效功也最大,处理效果最好。
参考文献
[1]叶吉,叶凝雯.软弱地基轻型井点管结合塑料排水板复合加固方法[P].ZL200910251451,2009.
[2]高有斌,沈扬,徐士龙,等.高真空击密法加固后饱和吹填砂性土室内试验[J].河海大学学报(自然科学版),2009,37(1):86-90.
[3]付新永,徐兵,包伟力.不同深度和间距塑料排水板加固效果试验研究[J].山西建筑,2009,35(31):80-81.
排水板法 篇5
【关键词】真空预压固结排水法；水利工程；堤防加固；应用
真空预压固结排水法突出的特点能够使堤防土层更加密实，进而提高其整体性以及增加提防内部粘结性，对延长水利工程寿命有着积极的作用，该种方法中重点的施工工艺如下：平整产地、防线定位、真空抽水设备安装等，每一个施工步骤都值得关注的问题，需要施工人员认真对待。
0.工程概况
某水利工程的堤坝位于软土地基上，尤其是堤坝的上下游交界处的地基更为软弱，在长期的运行使用中，该堤坝的抗压能力和强度都大大降低，存在一定的安全隐患。为了保证堤坝的安全稳定工作，必须要尽快对其进行加固处理。在本工程中，技术人员决定采用真空预压固结排水法来实现堤坝加固，重点的施工范围包括堤坝上下游的护坦、护底和砌石部位等一共8个加固区域。
1.真空预压固结排水法施工工艺
1.1场地平整
从上述工程介绍中，可知本工程使用时间比较长，需要加固的部位也比较多，而且这些部位普遍存在不平整的情况，这种情况并不利于使用真空预压抽水的方法，因此在使用这种方法之前，首先应该做好场地平整的工作。场地平整主要包含两方面，一方面是对施工部位进行平整，另一方面是对周边部位进行平整，有些施工人员忽视了对后者，所以使用真空预压固结排水法效果并不明显。部位的不同，使用的平整方法也有差异，施工人员要视情况而定，比如如果在斜坡护坦的部位上开展场地平整工作，完全可以不必考虑水平平整度，坡面平整度符合工程要求即可。整体上讲，平面与坡面的场地平整，无论采取哪些方法都需要达到相应平整度，方便开展抽压以及覆膜工作。场地平整完成之后，应该在其表面覆盖一层土，主要是为了达到承重要求。通常情况下，砂垫层是素土最好的选择。平整场地时，还需要考虑高差问题，一般而言要求高差保持在50mm以内。
1.2防线定位
防线定位的主要目的是明确施工位置，其要求比较多，第一，充分了解设计图纸及其施工方案，以图纸与方案为准进行防线曾亮；第二，选择精确度比较高测量仪器，选择出集水井等位置，边测量边标记，以免出现遗漏；第三，重点关注塑料排水板的位置，其與真空管网要始终保持平行，不允许出现偏差。
1.3真空抽水设备安装
场地平整以及防线定位等施工完成之后，开始着手安装真空抽水设备，在安装期间，要注重安装重点，尤其是对排水有着直接影响的设备安装。
（1）安装真空集水井， 集水井制作工艺比较并不难，其制作材料主要是预制钢结构。首先将需要加固的所有部位划分为各个单元，每个单元都需要安装集水管；其次，平铺集水井，需要注意的是如果需要使用水平的管道，则需要提前铺设；最后，连接，安装干管时，存在很多衔接位置，该位置需要重点对待，通常情况下，都是选择橡胶软管，因为这种软管密封效果非常好。
（2）井上真空系统安装，该系统涵盖非常多的设备，比如真空表等，其中真空泵以及管道泵是不可缺少的设备，一般情况下，每个系统需要2台真空泵，而且通常都会选择使用5.5Kw，而管道泵只需一台即可。正常情况下，真空泵与固定平台连接，而清水泵则与真空集水井相连。井上真空系统安装之前，需要做好水平管网施工工作。真空泵需要与耐压软管连接，而耐压软管则需要与缓冲罐连接。气其他设备的连接方法比较固定，只要按照正规程序即可。
（3）真空机械系统的安装，该系统最重要的设备就是真空泵以及水气分离设备，每个真空泵都应该与水气分离设备进行有效的连接，通常情况下，选择使用胶管来连接。
1.4铺设真空膜
在水平管网系统完成后，即可以铺设真空膜。真空膜采用14丝的PVC 薄膜三层。铺设密封膜之前，把出膜弯管与真空滤管连接好，出口压盘与地层表面齐平，并放好下橡胶垫圈；铺设时顺风向伸展，加固区四周余留量基本—致；施工人员穿软底鞋上膜，严禁穿带钉鞋上膜；封膜铺设层数满足设计要求，每铺一层均由专人检查，若有孔洞，及时粘补；在密封沟内侧把膜铺平，薄膜过长时，可将其折于沟底，不可外铺于外侧坡上。
1.5真空负压操作
密封膜铺设完工后，各单元的机泵系统进入真空操作阶段。密封膜上覆水前，应进行试抽真空，同时检查每台真空泵的运转情况及薄膜的密封性；试抽真空时间为10天，要求密封膜下真空压力达到0.08MPa以上。试抽真空达到要求后，可进行覆水转入正常抽真空，正常抽真空时间应满足设计要求；覆水厚度应为300mm，覆水后，膜下真空压力应逐渐稳定在0.08MPa。真空操作要求有水必排。随着压力的逐渐上升，排水量越来越小，软基的固结程度也逐渐加大，80天左右即可达到加固要求。
1.6卸载
终止真空预压的标准：连续四昼夜实测地面沉降量小于2mm/d或地基固结度大于实测地基沉降曲线的80%。
2.加固过程中的监督
无论采用哪种堤防加固的方法都需要进行监督检测，以此确保加固效果。主要监督一下内容：第一，对真空度进行监督检测，抽真空施工结束之后，马上检测其真空程度，以此来明确真空损失程度，施工人员正是根据这个真空程度数据来选择使用的措施，以此保证该位置的内部压强符合要求，通常情况下，检测频度为6小时一次；第二，监督检测孔隙水压力，之所以要对其进行检测主要是为了了解固结力度，当相关设备埋入到一定深度时，设备会显示出数据，马上读取数据，以便掌握初始数据，其检测频度为1天一次，检测时，需要注意是否是每天的相同时刻。第三，要对地表的沉降量进行监测，这样可以掌握并推测地基的加固效果，所以对沉降的观测是必要的。沉降观测的密度不小于每3天1次。第四，要对加固部位的水平位移程度进行随时监测，以便能及时采取措施。观测的密度不小于每3天1次。
3.结语
总之，在水利工程的堤防加固工程施工中，除了可以采取帷幕灌浆、增设桩基等传统的加固施工技术以外，还可以采取不影响其整体结构和性能的其他加固施工方式。本文中所介绍的真空预压固结排水法就是这样一种具有良好加固效果的施工技术新方法。本工程中通过采用这种加固施工技术对堤防进行加固后，其强度和稳定性都得到了很大的提升。本文是笔者多年施工经验的总结，希望水利工程堤防加固有所帮助。 [科]
【参考文献】
[1]葛安定.真空预压法软基加固技术研究[J].科技创新导报，2011（29）.
[2]武占军，王巍.对软土地基用塑料排水板施工工艺的探讨[J].价值工程，2010（06）.
[3]赵友云，闵木林.真空预压法在市政道路软土路基处理中的应用[J].中国高新技术企业，2009（21）.
排水板法 篇6
1. 主要材料
1.1 塑料排水板
塑料排水板 (带) 是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物 (滤膜) 而成。芯板截面有多种形式, 本工程采用常见的城垛式 (见图1) , 其它还有乳头式等。芯板起骨架作用, 截面形成的纵向沟槽供通水之用, 而滤膜多为涤纶无纺织物, 作用是滤土、透水。排水带插入软基后, 为排除水中的多余水量提供了捷径, 多余水可水平向通过板 (带) 的滤膜进入芯板沟槽, 再向上经地表的透水料垫层通过排水盲沟排走。塑料排水带的宽度一般为100mm, 厚度3.5～4mm, 每卷长100～200m。排水板的平面分布间距可借理论计算确定, 一般为1-2m。本工程采用宽100m、厚4mm的SPDⅡ型塑料排水板, 每卷长度为200m。八里湖大堤塑料排水板平面分布间距为1.5m梅花形布置, 排水板插入地层深度15m。
1.2 砂垫层
水平排水体砂垫层应用中粗砂, 含泥量<3%, 渗透系数6×10-3～6×10-2cm/s, 干密度>1.5t/m3。
2. 机械设备
打设塑料排水板的设备有两种:一种为履带式打桩机, 一种为门架式插板机 (带导轨) 。要求用能打入设计深度的静力式或振动式设备。套管插入杆为扁平状或圆形, 内径大于排水板的尺寸, 长度大于排水板设计长度, 在打设中保护排水板不被损坏。本工程采用门架振动式插板机 (带导轨) 。它适合于软基、超软基底层施工, 质量轻, 移动方便、灵活。
3. 施工质量标准
3.1 塑料排水板
(1) 打入深度:不小于设计值; (2) 拔管跟带长度:≤50cm; (3) 板距误差:≤5cm; (4) 垂直度:≤1.5%。
3.2 砂垫层
(1) 压实度:≥90%; (2) 厚度:误差±2cm; (3) 宽度:不小于设计值。
4. 施工工艺
塑料排水板软基处理施工工艺流程为:测量放样→基础清理与整平→砂垫层铺设→放出桩位→施打塑料排水板→灌砂封孔→观测仪器预埋。
4.1 测量放样
(1) 根据设计资料提供的起讫桩号打出控制桩, 再每隔10～20m放出堤轴线桩。 (2) 按照打设的宽度放出边桩及护桩。
4.2 地面清理及整平
(1) 将施工范围内的树木、杂物清理干净, 并挖除树根。 (2) 将施工场地大致整平, 若设计有整平标高时, 应按设计标高整平, 并进行压实。
4.3 砂垫层铺设
砂垫层总厚度50cm, 分层填筑压实, 并压实到要求的密实度 (>9%) , 然后施打排水板。由于地表较软弱, 运输车辆宜用轻型车辆, 且尽量减少对地基的扰动, 最好将砂堆于处理地段以外, 然后用小型运输工具运入施工地段。摊铺做到均匀、平整, 同时注意避免泥土杂物混入砂层。压实应用静压式压路机进行, 不得振碾。
4.4 桩位放样
(1) 首先根据设计给定的处理长度、宽度及板距计算出布设的排数和列数。由于布设的原则按正三角形 (梅花形) 故:
排数=处理长度÷设计板距×sin60°+1;
列数=处理宽度÷设计板距+1
(2) 根据计算结果画出布桩图, 标明排列的编号。每排桩的中心线应垂直于大堤轴线, 曲线上应为法线方向。同时应绘制一张较大的布桩图交施工人员打设时使用, 每施打一根在图上相应位置标出, 以免遗漏。
(3) 根据布桩图在铺设砂垫层上放出具体的桩位, 做出鲜明的标志。可用竹签插在桩位上, 桩顶部最好用红油漆抹红, 放桩位时一般一次不宜过多, 可先在半幅内布设, 以免施工时丢失。施工中经常注意检查和保护, 丢失的及时补上。
4.5 塑料排水板施工
塑料排水板 (带) 的施工是利用插带机将其埋设在土层中的预定位置。塑料排水板前端与锚靴相连, 用插带机导杆顶住锚靴, 插入土层中, 达到预定深度后拔出导杆, 但排水板 (带) 仍留土层中, 插带机的插入深度可达约25m, 入土速率可达10m/min。在一些工程中塑料排水板 (带) 前端采用长20cm的短钢筋组合顶板机固定锚固排水板 (代替锚靴) , 本工程进一步改进, 采用较为先进的插销式扦口器, 扦口器用以链锁与导管相连 (见图1) , 当导管提起时, 扦口器同时被带出, 重复使用, 节约了成本, 方便了施工。
4.5.1 施工准备。
在进行施工放样等工序的同时, 应做好施工准备。主要是门架的拼装, 机件的安设调试, 可在待处理地段端部的场地上进行。然后试打2～5根, 检验机器的性能、地质情况及工艺。
4.5.2 施打排水板
(1) 铺设枕木、轨道、将机器移入场内。 (2) 将排水板装入卷筒, 并通过门架上的滑轮将排水板引入插杆 (套管) 中。 (3) 将排水板从插入杆端头引出、折回, 穿上插销, 必要时用钉板机钉好。 (4) 拉紧排水板, 将插入杆对准桩位。 (5) 开启振动将插入杆压入地基。 (6) 到达设计深度 (预先在插入杆用红漆划上标志) 后将插入杆拔出。开始提起时加振动, 以便排水板被牢固锚固于孔底。 (7) 在砂垫层以上30cm处将排水板剪断埋入砂中。 (8) 移至下一个桩位。
4.5.3 施工注意事项
(1) 轨道顺堤轴线方向铺设, 铺设轨道时应使同一断面保持水平, 以保证施打时垂直度<15%。 (2) 上拔插入杆时带出的淤泥, 不得弃于砂垫层上, 以免堵塞排水通道。 (3) 排水板一般不允许接长。如果要接长时应剥开滤膜使芯板接平 (搭接长度>20cm然后包好滤膜) , 再用钉板机钉牢。接长的根数不宜超过打设根数的5%, 一般最多只允许接长一次。接长的板宜调整到护坡道位置打设。 (4) 施工时应加强检查, 保证板距、垂直度、板长、跟带长度等符合规范要求, 否则应予重打, 重打的桩位与原桩位位置不大于板距的15%。 (5) 塑料排水板剪断预留砂垫层面以上长度不小于20cm。 (6) 当插杆提起后所留杆孔, 不能用粘土块或其他材料堵塞, 必须用砂灌满, 以防堵塞排水通道使处理失败。 (7) 施工时逐桩做好施工记录。
4.6 沉降观测板埋设及观测
根据设计要求应在软土处理地段埋设沉降观测标志。在堤中心底部设沉降板, 随着填土高度的增加接长观测杆。沉降板应埋入砂垫层内离堤基底部5～10cm, 观测杆上套25cm的聚乙烯塑料管。沉降观测标志应认真保护, 做出明显的标志, 防止施工中碰撞。
结束语。总之, 塑料板排水法具有效提高软土路基承载力, 减少地基过量沉降和不均匀沉降, 施工工期短, 工沉降量小、稳定性好。避免软土地基大量挖弃, 对环境无污染, 对周围土体无扰动。该工法绿色环保经济有效具有良好的社会和经济效益。
参考文献
[1]王保兴, 范小娟.塑料排水板固结法在软土地基中的应用[J].西部探矿工程, 2000, (03) .
排水板法 篇7
关键词：塑料排水板,振动插板法,施工工艺,质量控制
一、工程概况
珠海十字门、中央商务区横琴片区市政基础设施 (道路) 一期工程五标段包括3段次干路、2段支路, 路线总长度共计1 312.757 m。道路软基处理采用塑料排水板, 总工程量为1 060 499 m。按梅花型布置, 点对点间距1.1 m, 深度12.6~25 m。根据地质勘察报告及岩石物探成果来看, 地层按自上而下的顺序依次为填筑土、淤泥、粗砂、粘土、淤泥质粘土、砾砂。其中, 填筑土 (混杂岩石) 层厚度约为6~15 m左右。其内部含有较多的岩石块, 岩石坚硬, 松散分布不均匀, 粒径大小不一, 最大粒径达1.0 m以上。塑料排水板常规的施工方法, 是利用挖掘机改装的液压插板机施工。根据工程现场的地质条件, 我们进行了塑料排水板施工工艺的改进, 考虑了各种可能的影响因素和不利情况, 详细制定了塑料排水板的施工工艺, 并严格按工艺要求在工程中进行实施。施工结果是, 解决了该软基处理工程施工过程中的难题, 降低了工程的施工成本, 保证了工程质量和施工工期, 取得了很好地效果。
二、施工工艺流程及操作要点
1. 打设塑料排水板
塑料排水板施工顺序为:定位→将塑料排水板通过导管从管靴穿出→将塑料排水板与桩尖连接贴紧管靴并对准桩位→插入塑料排水板 (长度不够时:接头处理→插入下一截塑料排水板) →拔管剪断塑料排水板。
2. 定位
插板间距按设计要求布置。塑料排水板间距允许偏差为±15 cm, 垂直偏差不应大于1.5%。
3. 塑料排水板导管靴与桩尖
塑料排水板导管靴与桩尖均采用圆形。桩尖平端与导管靴配合要适当, 避免错缝。防止淤泥在打设过程中进入导管, 增大对塑料排水板的阻力。
4. 插入塑料排水板
塑料排水板入土深度以穿透淤泥层为准, 实际打入深度不得小于设计深度。塑料排水板接长时, 应采用滤膜内芯板平搭接的连接方式, 搭接长度宜大于20 cm。
打设后的塑料排水板的垂直度偏差应控制在1.5%范围内。塑料排水板滤水膜在转盘和打设过程中要避免损坏, 防止淤泥进入板芯堵塞输水孔, 影响排水效果。在打设过程中应保证排水带不扭曲, 透水膜不被撕破和污染。
5. 剪断塑料排水板
塑料排水板打设完毕, 应剪断多余的部分。剪断时应保证砂垫层以上的外露长度至少为20 cm, 使其与砂垫层贯通, 保证排水顺畅。如图1。
6. 施工中存在的问题及原因分析
通过本工程的实践发现, 塑料排水板法在进行软基处理施工工艺的施工中, 仍存在一些质量控制的难点, 如跟带长度过长。主要原因是套管中进入了淤泥, 增大了塑料板与套管壁的摩擦力, 以致造成塑料板带出。因此, 在塑料排水板的打设过程中, 需根据实际情况及时进行套管内壁附着的淤泥清理。
(1) 塑料排水板回带的原因分析
1) 塑料排水板在插设过程中, 由于承压淤泥具有极强的流动性, 受桩靴与插管的密封程度影响, 淤泥极易挤入管内, 造成排水板粘在插管内壁。导致插管上提时, 排水板自重及土体摩擦力远小于插管上提时对排水板的摩阻力, 从而导致全程回带现象的产生 (见图2a) 。
2) 插管未堵塞, 塑料排水板部分回带。该现象多发生在插设深度较浅、且土层较为干硬的情况。原因是插管上提后, 桩位成孔, 排水板无法被土体夹住。当桩管上提到较为软塑性的土层时, 周围土体可以夹住排水板底端, 此现象为部分回带。
3) 塑料排水板在插设至设计深度后, 由于排水板自重、桩靴的重力及土体摩擦力小于插管上提时对排水板的摩阻力, 以致桩靴弹不开, 从而导致整根回带现象 (见图2b) 。
(2) 本工程对塑料排水板回带现象的处理
振动式插板机回带现象的处理:以往处理塑料排水回带现象, 通常采用提高桩靴与插管底端结合处的密封性的方法。但由于插管下沉遇较硬土层时, 受振动锤上下振动力的影响, 导致桩靴与插管之间局部产生间隙。土体极易挤入插管内, 容易造成排水板的回带现象。本工程的实践证明, 振动插板机只要增加一套自动冲水装置, 并改造进料 (带) 口及改造桩靴工艺, 便能够大幅度降低回带现象。
1) 自动冲水装置:在插管沉设过程中, 给插管内加水, 这样便额外增加了向下的力, 可参照公式 (G插管内水自重+G桩靴自重及排水板自重+F土体摩擦力>N插管上提时对排水板的摩阻力) , 从而基本上解决了塑料排水板的回带现象。该冲水装置由高压水泵、耐高压塑料水管组成, 在插管进料口上方固定住塑料水管的一端, 高压水泵的开关则安装在插板机操作室。在插管的沉设过程中, 操作人员打开水泵开关, 给插管内冲水, 冲水高度由现场操作人员根据地质情况控制。本工程的插板施工实践证明, 当插管进入原状土时开始冲水、并插至设计深度后停止加水再提管, 效果较好。若遇土体中存在较厚淤泥或淤泥质土层时, 可适当增加冲水时间。即在插至设计深度稍停片刻再关水 (以插管内的水不从进料口溢出为准) , 然后再提管。这样可以避免淤泥挤入插管内导致回带现象的发生, 而且还能增加排水板插设的成功率。
2) 进料 (带) 口改造:主要目的是减小塑料排水板在进料口的摩擦力, 即:在插管进料口下端增加一组光滑的滚轴。在插管上拔时, 滚轴转动以减小塑料排水板与轴之间的摩擦 (见图3a) .
3) 桩靴改造工艺:主要目的是增加桩靴自重, 即:在桩靴下部焊接一块钢筋条。
4) 一次性钢板桩靴工艺:本工程通过自制一次性长方形钢板, 上部点焊拉手形状的钢条 (见图3b) 。施工工艺为:首先将排水板从插管底部拉出, 穿过拉手式钢条并折回, 折回长度约15~20 cm;然后用大号订书丁将其固定, 操作人员拉紧排水板的另一端, 使钢板与桩靴底部紧贴;最后开始插板施工。该工艺是将钢板桩靴留入土体中, 主要是增加桩靴、排水板与土体的摩擦力。通过塑料排水板的深度记录仪显示, 该施工方式十分有效的控制了回带现象。其优点是, 当插至较软土层时, 钢板紧包插管底端, 不易出现进泥堵管现象;当插至较硬土层时, 有钢板保护排水板, 不易出现断板现象。既提高了插设的成功率, 又减少了人员、机械、材料等资源的浪费。其缺点则是, 使用该一次性钢板桩靴的成本偏高。
5) 一次性钢筋头 (锚杆) 工艺:本工程振动式插板机使用一次性钢筋头作为桩靴 (见图3c) 。施工工艺为, 首先将排水板从插管底部拉出, 裹住钢筋头, 用大号钉书钉将其固定;然后操作人员拉紧排水板的另一端, 使被排水板裹住钢筋头卡在插管底部的凹槽内;最后进行插板施工。该工艺也是将桩靴留入土体内, 增加桩靴、排水板与土体的摩擦力。通过现场施工情况来看, 该方式也能控制回带现象。其优点是, 使用废钢筋头作为桩靴的成本稍低, 工艺较简单。缺点则是, 因排水板与土体直接接触, 若遇较硬土层时极易出现断板现象。
三、结语
通过采用振动插板法的施工方法, 对塑料排水板软基处理的施工成功, 达到了预期的目的。实践证明, 塑料排水板软基处理在一些特殊的地质情况下是可以采用振动插板法施工的。该工程的成功施工为今后的类似工程提供了可借鉴的经验。
参考文献
[1]杨大勇.论塑料排水板在道路软基处理中的应用及施工[J].四川建材, 2008 (01) .
[2]吴淑芳.塑料排水板软基处理原理及施工工艺[J].黑龙江交通科技, 2011 (01) .
袋装砂井排水工艺法探讨 篇8
关键词：袋装砂井,软土地基,应用
随着科学技术的发展, 越来越多的新技术及新方法都应用到处理软土路基中 (如塑料排水板等) 。但是各种新技术及新方法都必须要有一个验证过程, 其间必然会存在各种各样的难点暂时无法解决 (如施工工艺还不够完善、质量难于控制等问题) , 因此袋装砂井在处理软土路基上还是很受欢迎的。
1 袋装砂井排水法的特点及适用范围
排水固结法是处理粘土地基的有效方法之一, 它可以解决沉降与稳定问题。沉降问题即是使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成, 使构筑物在使用期间不产生不利的沉降或沉降差。稳定问题即加速地基土的抗剪强度的增长, 从而提高地基的承载力和稳定性。其特点主要表现为:
1.1 本工法采用袋装砂井的直径一般为7~
12cm, 间距为100~350cm, 加固地基深度20m左右。
1.2 由于本工法采用的砂袋具有一定的抗拉
强度和韧性, 能在地基产生变形的情况下, 保持砂井排水的连续与畅通, 所以排水加固效果明显、可靠。
1.3 本工法成功地解决了施工中砂袋随套管上拔的问题, 使砂井合格率达100%。
1.4 施工机具设备简单、轻便, 振动及噪音小, 施工灵活, 对地基及周围建筑物扰动小。
1.5 成本低、效率高, 以较小的投入, 即可达到理想的加固效果。
本工法适用于软粘土和超软粘土地区的铁路、公路、机场、码头、工业与民用建筑物等地基加固工程, 尤其适用于对周围受扰动条件限制的地基加固工程。
2 袋装砂井排水法的施工工艺
2.1 施工准备
本工法强调在施工前必须认真熟悉和掌握设计标准、质量要求及操作规范, 仔细进行现场踏勘及地质调查取样分析, 在此基础上, 编制施工组织设计, 合理调配施工机具及组织劳力, 搞好各工种的岗前培训及认证工作, 为正常的施工作好前期准备。
2.1.1 主要机具选配
目前国内常用的袋装砂井打设机有以下几种。
(1) 专用打设机:该机配有宽履带行走、机架、起升、振动锤、灌装砂袋等系统。机体对地压强较小, 运转灵活, 打设深度可达20m, 每台班可打设2000延米。
(2) 轻型柴油打设机 (DD-6型) :该机构造简单, 拆装方便, 移位灵活, 打设深度单节可达8m, 按长套管可达24m, 每台班可打设300~400延米。
(3) 门式打设机:该机需铺轨行走, 转向较困难, 振动锤打设深度可达20m, 宜用于地形平坦的大面积区域施工。
2.1.2 配套设备
(1) 灌砂袋设备:除专用打设机随机配有灌砂袋系统外, 采用其它打设机时, 应自制灌砂袋设备, 常用的有门式机械振动灌砂袋架、三角架、独角架等。
(2) 成孔套管:所用套管应为无缝钢管, 内径比砂袋稍大, 内壁光洁。其长度、刚度要与设计的袋装砂井相适应。当打桩架高度不够时, 套管可分节接长 (可采用法兰盘连接) 。
(3) 桩尖与桩帽:桩尖多采用在导管端口设置一活瓣封门, 利用套管内砂袋的压力将其顶开, 随套管拔出, 可多次使用;也有一次性使用的桩尖, 套管到位后, 桩尖不再随套管拔出。桩帽可根据套管直径与桩锤型号加工配套。桩尖与桩帽都要有一定的密封性, 防止套管内进入泥浆等杂物。
2.1.3 主要材料的选定
(1) 砂袋:应采用透水性、耐水性好、韧性强的麻布或聚丙乙烯编织布制作, 砂袋长度应比设计井深多150~200cm。
(2) 砂料:应选用渗水率较高的干燥粗砂, 大于0.5mm粒径的应占总量的50%以上, 含泥量不得超过3%。
(3) 劳动力组织:袋装砂井属隐蔽工程, 要求操作人员必须具有良好的施工经验与操作技能。符合一定的配比。
2.2 工艺要求及技术措施
2.2.1 认真熟悉施工图纸, 领会设计要点, 编制特殊作业指导书。
2.2.2 清理场地, 将路幅范围内原地面的淤泥、树根、腐植土等不适用材料全部挖除。
2.2.3 填筑土拱坡, 以4%的横坡填成路拱形, 并碾压密实。
2.2.4 填筑砂垫层, 在路拱横坡上按设计要求和砂垫层施工要求均匀等厚的铺设砂垫层。
2.2.5 机具定位, 根据设计布置的行间距采用
小木桩正确定位, 机具定位时要保证锤中心与地面定位在同一线上, 并用经纬仪观测控制导向架的垂直度。
2.2.6 砂井灌砂不得过急, 并保证砂桩的连续性, 砂井内应灌中粗砂, 灌砂率不得小于90%。
2.2.7 砂井顶部应铺设砂垫层, 使与砂井联结, 以利排水, 砂井回填使用的中粗砂含泥量不大于3%。
2.2.8. 拔套管时, 若带出砂袋, 则机具要重新定位, 砂井要重新灌注。
2.2.9. 桩机移位至下一桩位, 同时及时清理套
管带出的淤泥土, 并用干净的砂砾回填留下的洞穴, 确保排水畅通。
3 施工质量控制
为保证施工质量与进度, 工作中应注意几个问题:
3.1 考虑砂井两端头灌砂打结需要, 砂袋事先
要下足材料长度;灌砂要逐段灌满并用力抖落密实。这种预装的袋装砂井便于质理检验, 可防止偷工减料行为。过去一些砂井质量问题常发生在砂袋下料短, 灌砂率不够, 达不到要求打设的深度造成排水功能不理想, 使软基加固效果差。
3.2 桩管断面尺寸应尽量小并有足够刚度, 壁
厚一般不少于8mm, 圆形或菱形, 以减少施插时对土层扰动。为提高效率, 软土导层或超软土层施工时可使用双管机。本次施工感到双管机使用效率并不高, 主要是机组人员配备较少, 灌砂与装砂袋入桩管中速度缓慢所致。双管机最大毛病是, 如土层中有硬层或石块等, 一根管难以施插则影响了打设速度。
3.3 比较和总结过去批设塑料排水板所使用
过的许多桩靴, 认为薄铁皮桩靴和钢筋桩靴加工方便, 简单适用, 回带现象少, 淤泥堵管少。但砂井施工较之亦有所区别。为防止泥浆挤入管仙以至砂井在管上拨时上牵问题, 需采用定装置或生尖活页瓣式防泥装置。但究竟使用何种桩靴, 应视土质、具体各种试验情况而定。
3.4 施插砂井是地下隐蔽工程, 砂井打设是符
合设计要求, 一般只有堆载预压后从砂垫导排水量大小才能真实地了解到, 排水效果好能加速软基固结, 土强度提高。如果在砂井打设后钻控埋设监测仪器, 如地表沉九权, 孔隙水压力计或深层沉降仪等就可准确、形象观测到软基应力应变状态。由于受条件所限, 监测难以实施时, 砂井的质量控制关键应是加强施工前材料检查, 施工过程的中间控制和最后验收, 防止漏打, 短桩或打高不到位等情况发生。因此, 每班都应派施工员, 质检员进行仔细检查、指导和监督, 掌握每个工序质量, 包括检查砂袋质量, 是否有损坏、老化、污染;检查灌装的砂袋是否符合设计长度与灌砂饱满率要求, 是否有漏砂现象;施工中要进一步核定设计要求的施工区域及桩体位置, 防止间距拉大或布置不均匀, 同时应检查桩机垂直度, 以免砂井打设倾斜度过大。
在科学技术日异发展的今天, 处理软基的新方法及新工艺越来越多, 但由于各种新型的排水固结法的施工工艺还不够完善, 施工中存在质量控制难等一系列问题, 所以袋装砂井在铁路及公路建设中被认为是一种软土路基加固的好方法。而且被广泛应用在加固软土路基中。施工中若能严格按照施工工艺与质量控制要求合理施工, 选用较为适宜的打桩设备, 砂井施工工效就好, 经济效益也就有所提高, 也易保证较好的施工质量。
参考文献
[1]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑出版社, 1993.
室外排水管道开槽法施工技术 篇9
工作包括:图纸会审、施工现场核查与工程协调、施工组织设计编制、施工测量、施工沿线排水、施工交底、封堵排水管道头子。
2 沟槽开挖与回填
2.1 施工排水
施工现场排水的方法:集水井法和人工降低地下水位。
(1) 集水井法排水也称明沟排水, 其排水系统的组成如图1所示。
(2) 人工降低地下水位。排水就是在含水层中布设井点进行抽水, 地下水位下降后形成降落漏斗, 使坑 (槽) 设计底标高位于降落漏斗以上, 消除地下水对施工的影响。有轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井井点等方法。轻型井点由滤水管、井管、弯联管、总管和抽水设备组成, 如图2、图3所示。
1—滤水管;2—井管;3—弯联管;4—总管;5—降水曲线;6—沟槽
2.2 沟槽开挖
(1) 沟槽断面形式:常见的断面形式有:直槽、梯形槽、混合槽、联合槽。
1—滤水管;2—井管;3—弯联管;4—总管;5—降水曲线;6—沟槽图
(a) 直榴; (b) 梯形槽; (c) 混合槽; (d) 联合槽
沟槽开挖断面形式的确定, 应根据地形条件、施工现场大小、土的类别和性质、地下水位情况、附近地面建筑物和地下管线的位置及其完好程度、管道直径与埋设深度、使用支护材料与施工机械设备及施工季节影响等因素, 经综合考虑后选择而定。
(2) 土方开挖的方法:人工开挖和机械开挖。
2.3 沟槽支撑
沟槽支撑是防止槽帮土壁坍塌的一种临时性挡土结构。目的为防止施工中土壁坍塌, 创造安全的施工条件。常用的支撑种类:
(1) 横撑和竖撑:由撑板、横梁或纵梁、横撑组成。如图5、图6所示。
1—撑板;2—纵梁;3—横撑;4—木楔图
1—撑板;2—横梁;3—横撑
(2) 板桩撑:俗称板桩, 可分为企口木板桩和钢板桩。根据工程具体情况、土质及地下水位等条件, 可在开槽前或槽挖至0.5～1.0m深时, 垂直打入地下一定深度, 然后继续开挖, 但要始终保持板桩在开挖工作面以下一定深度, 可防止地下水从槽帮渗入沟槽内, 也可阻挡一些流砂。挖土深度至1.2 m时, 必须撑好头挡板, 以后挖土与撑板应交替进行, 一次撑板高度宜为0.6～0.8 m, 若遇土层松软或天气恶化, 应提前撑好挡板。
(3) 倒撑:是指在施工过程中, 更换立柱和撑杠的位置。
2.4 沟槽回填
(1) 沟槽回填施工包括还土、摊平、夯实、检查、拆板等工序。
(2) 沟槽回填的方法与要求。拆板与覆土应交替进行。当天拆板应做到当天覆土、当天夯实。板桩应在填土达到要求密实度后方可拔出。板桩宜采用间隔拔除, 并及时灌砂, 可适当冲水, 帮助灌砂下沉;对于建筑物至沟槽边的距离较近以及地下管线密集等环境保护要求较高的地段, 拔桩拔除后应及时注浆。
3 管道敷设
3.1 管道基础
基础施工前必须先复核高程样板的标高;底层土应人工挖除, 修整槽底;宽度满堂铺筑、摊平、拍实;混凝土应用平板振动器及拍板振实、拍平;混凝土基础浇筑完毕后, 12 h内部的浸水, 应进行养护;当混凝土强度达到2.5 MPa以上后方可拆模。
3.2 管道敷设
(1) 下管与稳管。所谓下管就是将管节从沟槽上运到沟槽下的过程。下管可分集中和分散下管。下管的方法有人工下管 (贯绳下管法、压绳下管法、塔架下管法) 和机械下管两种方法。排管应从下游排向上游, 管节承口应对向上游, 插口对向下游。槽下运管一般由人工完成。推管方法有管道横推法、管道滚杠竖推法。稳管是将管道按照设计的高程和平面位置稳固在地基或基础上。其施工程序包括:做基础、铺管、基座混凝土浇筑和管道接口四道工序。管道的安装方法又分为普通稳管法和“四合一”稳管法。普通稳管法是先浇筑管道基础 (平基) , 待基础混凝土达到强度后, 再按铺管、浇筑混凝土管座、管道接口三道工序顺序施工。“四合一”稳管法是将管道基础 (平基) 、铺管、浇筑管座混凝土和接口四道工序连续操作, 以缩短工期, 管道整体性好。
(2) 接口施工。排水管道的密闭性和耐久性, 在很大程度上取决于铺设管道的质量。管道的接口应具有足够的强度和不透水性, 能抵抗污水或地下水的侵蚀, 并有一定的弹性。根据接口的弹性, 将接口分为柔性和刚性两大类。
4 管道质量检验与验收
(1) 闭水试验:污水管道必须逐节 (两检查井之间的管道为一节) 作闭水 (磅水) 试验, 雨水管道在粉砂地区至少必须每四节抽磅一节, 磅水检验合格后才能进行管道坞膀。直径等于或小于800 mm的管道可采用磅筒磅水;直径等于或大于1 000 mm的管道可采用检查井 (窨井) 磅水。
(2) 闭水试验质量要求:当Q小于或等于允许渗水量时, 即认为是合格。
5 竣工验收
5.1 竣工资料准备
(1) 隐蔽工程验收。排水管道工程在施工完毕后必须经过验收合格后方可投人使用, 竣工验收分为初验和终验两个阶段。竣工终验时, 应核实竣工验收资料, 并进行必要的复验和外观检查, 其格式应符合有关规定。
(2) 竣工资料的内容。竣工技术资料编制说明及总目录;工程概况;施工合同、施工协议、施工许可证;工程开工、竣工报告;施工组织设计及其审批文件;工程预算;工程地质勘察报告;控制点 (含永久性水准点、轴线坐标) 及施工测量定位的依据及其放样、复核记录;设计图纸交底及工程技术会议纪要、配合会议纪要;设计变更通知单、施工业务联系单、监理业务联系单、工程质量整改通知单;质量自检记录, 分项、分部工程质量检验评定单;隐蔽工程验收单;材料、成品、构件的质量保证书或出厂合格证明书;工程质量事故报告及调查、处理、照片资料及上级部门审批处理记录;各类材料试验报告、质量检验报告;旋喷桩、树根桩、搅拌桩等地基加固处理工艺的施工记录;结构工程施工、验收记录;结构工程、相邻建筑物沉陷、位移定期观测资料;施工总结和新技术、新工艺、大型技术、复杂工程技术总结;监理单位质量评审意见;全套竣工图、初步验收意见单、竣工终验报告单及验收会议纪要;设备运转记录、设备调整记录;工程决算等。
5.2 竣工资料归档
给水排水管道工程竣工验收后, 建设单位应将有关设计、施工及验收文件和技术资料立卷归档。
摘要：就室外排水管道开槽法施工的全过程, 从施工前的准备工作到开挖回填, 以及附属构筑物施工和检验验收工作进行了详细的阐述。
关键词：排水管道,开槽法,施工
参考文献
[1]张文英.浅析市政排水管道工程施工质量控制[J].邢台职业技术学院学报, 2006, (5) .
排水固结法在护岸工程中应用 篇10
1 工程概况
随着宁德市经济总量以及宁德市临海产业的快速发展, 宁德港货运量日益增长, 宁德港漳湾作业区现有的码头设施不足、装卸设备差, 装卸货种受到限制, 不能满足原料的进出口运输要求, 需要建设新的货运泊位。拟建的宁德市南阳件杂货码头工程位于宁德市三都澳漳湾作业区, 其建设规模为新建3000吨级杂货泊位1个, 新建护岸699m及相关的配套设施。由于本工程区域地质条件差, 淤泥层厚度大, 平均在20m以上, 码头采用高桩梁板结构, 护岸与码头引桥相接, 根据计算护岸地基需进行处理才能满足稳定性及工后沉降的要求, 在宁德地区护岸结构设计中, 爆破挤淤及插打塑料排水板地基处理方案已得到广泛的应用, 但本工程如采用爆破挤淤法将受到周边建筑物的限制, 无法进行施工, 因此护岸地基处理经比选后采用插打塑料排水板使软土地基固结的方案。
2 设计水位及工程地质
2.1 设计水位 (黄海高程系、下同)
设计高水位3.66m (高潮累积频率10%)
设计低水位-3.04m (低潮累积频率90%)
极端高水位4.97m (重现期50年的年极值高水位)
极端低水位-4.13m (重现期50年的年极值低水位)
2.2 波浪
三都澳属半封闭海湾, 湾口口门水域宽度仅为3公里左右, 加之海湾湾口狭长, 外海波浪难以通过宽仅3km、长达9km的口门直接传入湾内, 是天然避风良港。
2.3 工程地质
(1) 淤泥:深灰色, 流塑, 饱和。粘性较强, 捻面光滑, 有光泽, 干强度中等, 韧性中等, 摇震反应慢。层厚3.80~16.70m。
(2) -1粉砂混淤泥:灰色, 松散~稍密, 饱和。砂粒成分以石英为主, 强度均匀性差。层厚2.70~6.40m, , 层顶高程-8.82~-17.28m。
(2) -2淤泥 (局部混砂) :深灰色, 流塑, 饱和。含腐殖质, 具臭味。有粘性, 捻面光滑, 稍有光泽, 摇震反应慢。层厚0.9 0~1 7.7 0 m, 层顶高程-4.9 5~-18.83m。
3 护岸设计标准及设计方案
3.1 设计标准
(1) 均布荷载:10KN/m2。
(2) 流动机械荷载:20t汽车。
(3) 工后残余沉降量:≤30cm。
3.2 设计方案
护岸采用斜坡式结构, 护岸顶面高程为5.7m, 护岸内外侧斜坡坡比为1:3, 护面面层从上到下分别为抛理块石400mm、二片石垫层200mm及混合倒滤层400mm, 在护岸外侧高程3.07m处设置宽3m平台, 平台下设置宽10m, 厚2m抛石护脚棱体, 抛石护脚棱体内侧斜坡面上铺设一层混合倒滤层和一层二片石垫层, 护脚棱体内侧的原地面上铺填中粗砂垫层, 砂垫层顶面下20cm铺设一层土工格栅, 砂垫层上回填开山石作为护岸堤心。地基处理采用插设塑料排水板、利用堤心填筑开山石加载预压排水固结的方案, 塑料排水板间距为1.3m, 等边三角形布置。
4 护岸沉降及地基固结度计算
护岸沉降及地基固结度计算按照《港口工程地基规范》相关内容进行。
瞬时加荷条件下, 地基的平均总应力固结度按下列公式计算:
式中:Urz—地基的平均总应力固结度;
Uz—地基的竖向平均应力固结度;
Ur—地基的径向平均应力固结度;
rab—排水面应力与不透水面应力之比, 双面排水时rab=1;
Ch—地基水平固结系数 (cm2/s) ;
Cv—地基竖向固结系数 (cm2/s) ;
H—排水面至不透水面的垂直距离 (cm) , 对双面排水为土层厚度之半, 对单面排水为土层厚度;
a1—换算系数, 正三角行布置时取1.05, 正方形布置时取1.13;
a2—换算系数, 无试验资料时可取0.75~1.00;
d—相邻塑料排水板中心间距 (cm) ;
b—塑料排水板的宽度 (cm) ;
d—塑料排水板的厚度 (cm) 。
其最终竖向沉降量按下式计算:
式中:Sd∞—地基的最终竖向沉降量设计值 (cm) ;
ms—经验系数, 取1.0~1.3;
e0i—第i土层在平均自重压力设计值作用下的孔隙比;
e1i—第i土层在平均最终压力设计值作用下的孔隙比;
hi—第i土层厚度 (cm) 。
经过计算, 护岸使用荷载下最终沉降量为2.23m, 施工期结束后沉降量为2.01m, 固结度90%, 工后残余沉降量0.22m, 满足要求。
5护岸分级加载设计
为保证护岸施工期间安全, 护岸堤心填筑分级进行, 分级加载条件下, 地基在t时的平均总应力固结度按下式计算:
式中:Urz—地基在t时间的平均总应力固结度;
式中:Urz—地基在t时间的平
应于第i级荷载在时间t时的平均总应力固结度;
T0i—第i级荷载加荷的起始时间 (s) ;
Tfi—第i级荷载加荷的终了时间 (s) ;
Pi—第i级预压荷载 (kPa) 。
根据计算, 护岸堤心的填筑分两级进行, 第一级加载:第一级填开山石至标高2.7m, 静压60天, 固结度达75%, 期间产生沉降需补抛, 根据监测的数据及现场钻孔取样结果施加第二级堆载, 第二级加载高程为护岸设计高程5.7m, 静压60天, 固结度达90%。
6护岸整体稳定性计算
分别对护岸施工期及使用期整体稳定性进行计算, 按照圆弧滑动简单条分法进行计算, 采用《理正岩土工程系列软件》。
7护岸施工期监测设计
每间隔50m设置固定观测点进行沉降位移观测, 通过布置深层沉降仪、孔隙水压力仪、测斜仪、位移边桩等。测定软土地基强度变化值, 进行稳定计算分析, 并利用实测沉降变形资料推算地基实际固结度, 以指导施工。施工期加载控制标准为:水平位移每昼夜不大于5mm;基底中心的沉降每昼夜不大于15mm。
8结语
本工程护岸地基处理经过方案比选, 采用插打塑料排水板使地基排水固结的方案, 地基强度将得到大幅提高, 满足工程需要。由于工程区软土层较厚, 排水板尺寸小, 施工过程中对周边建筑物、环境及地基的干扰较小, 且塑料排水板造价低, 其经济效益是明显的。
摘要：排水固结法是处理软基常见方法之一, 近年来其设计理论及施工工艺随着该法的广泛使用而得到较大发展。本文以宁德港漳湾作业区南阳件杂货码头工程为例, 介绍排水固结法处理护岸地基, 对今后类似工程提供借鉴及指导。
关键词：排水固结法,塑料排水板,软土地基,护岸
参考文献
[1]JTS147-1-2010, 港口工程地基规范[S].
[2]JTJ300-2000, 港口及航道护岸工程设计与施工规范[S].