高真空井点降水+山皮石垫层+冲击碾压软基处理技术.docx
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1、高真空井点降水+山皮石垫层+冲击碾压软基处理技术摘 要:在地基强度低、沉降量大的软土地基上新建机场,软基处理指标要求高,加上机场建设本身对工期、成本等方面的高要求,在与以往的强夯、高真空降水+强夯、堆载预压等施工工艺比较后,开发出高真空井点降水+山皮石垫层+冲击碾压施工技术,此工艺成本低、施工速度快、技术参数能达到设计要求,给大面积软土浅层地基处理带来新的发展方向。关键词:高真空降水 冲击碾压 山皮石垫层 软基处理一、工程概况1.1、主要工程量本标段地基处理面积248565m2。1.2、场地情况和地质条件1.2.1、场地情况上海浦东国际机场扩建工程西货运区货机坪地基处理工程施工场区位于上海浦东
2、国际机场三跑道西跑道西部,地形较为空旷,长有杂草,其内分布有较多的民房、学校、小型工厂、菜地、水稻田、果园、道路等;拟建场地纵横交错分布有大量的河流构成拟建场地水网,并有东西向的多条河浜为主干与其它纵横交错的沟塘共同构成的水网,多数河流宽度约为8.026.0m,底部埋深为1.703.00m。1.2.2、工程地质概况工程地层特性表土层号土层名称层厚层底标高土层描述1填土0.202.400.794.190.943.17在居民住宅区上部以碎石、煤渣等垃圾为主,下部为粘性土,在农田以粘性土为主,夹少量植物根茎、贝壳碎片。密实度:松散。2浜土0.302.501.203.050.031.52含黑有机物、腐
3、烂植物,(分布在明、暗浜、塘中)土质软弱。0粉砂0.502.501.363.331.192.32含氧化铁条纹,夹砂质粉土,主要分布在南汇地快。密实度:松散。1粉质粘土0.402.101.283.160.612.00含氧化铁条纹,土质由上而下渐变软,局部范围缺失。摇震反应无,土面光滑无光泽,干强度中等,韧性中等。3粘质粉土0.502.501.202.24-0.320.92含云母、夹薄层粘性土,局部地段分布,土质不均。摇震反应快,土面粗糙,干强度无,韧性无。密实度:松散。1淤泥质粘质粘土0.506.001.812.53-0.4070.18含云母、有机质,夹少量薄层粉性土,土质较软,场地局部范围缺失
4、。摇震反应无,土面光滑无光泽,干强度中等,韧性中等。2砂质粉土1.007.104.69-2.61-5.46-4.13含云母、局部夹粉砂、粘质粉土及少量薄层粘性土。摇震反应快,土面粗糙,干强度无,韧性无。密实度:稍密中密。淤泥质粘土8.7012.8010.05-13.39-16.48-14.31含云母、有机质,夹少量薄层粉性土,土质均匀。摇震反应无,土面光滑有光泽,干强度高等,韧性高等。1-1a粘土3.606.505.63-19.00-21.03-19.97含黑色有机物,泥钙质结核,土质均匀。摇震反应无,土面光滑有光泽,干强度高等,韧性高等。1-1b粉质粘土2.708.605.61-22.91-
5、28.94-25.57含少量腐殖质、泥钙质结核,夹薄层粉性土,局部夹粘土,土质均匀。摇震反应无,土面光滑有光泽,干强度高等,韧性高等。1-2粉质粘土1.2016.408.27-27.28-43.39-34.36含云母、夹薄层粉性土,少量腐殖质,局部夹粘土。震摇反应无,土面光滑无光泽,干强度中等,韧性中等。3砂质粉土夹粉质粘土1.5011.604.97-24.57-50.33-38.01含云母,局部夹薄层粉砂,土质不均匀。土面粗糙,干强度无,韧性无。密实度:稍密中密。4粉质粘土1.007.003.38-24.27-44.44-33.34含氧化铁斑点,夹薄层粉性土。震摇反应无,土面光滑无光泽,干强
6、度中等,韧性中等。1粉砂1.707.604.06-27.20-32.14-30.23含云母,局部夹砂质粉土及薄层粘性土,土质不均匀。密实度:中密。7-2粉细砂未钻穿未钻穿含云母,局部夹少量粉性土,颗粒成分以长石、石英为主。密实度:密实。1.3、地基加固质量验收标准地基反应模量:道面区不小于60MN/m3;道肩区不小于30MN/m3;山皮石垫层干密度:不小于19KN/m3;标贯击数当量值N63.5:山皮石垫层以下6m深度内,不小于7击;静探比贯入承受力当量值Ps:山皮石垫层以下6m深度内,不小于3MPa;碾压找平后必须达到道槽设计标高,高程用10m10m方格网测量,误差控制在+2cm-3cm之内
7、。二、地基处理方案比较(1)传统的强夯传统的强夯处理软土地基要很慎重,容易形成橡皮土而破坏软基。(2)高真空降水+强夯适应能力强,加固后土体比较均匀,施工中消除的沉降多,处理深度大,强度高,但相对造价较高。(3)堆载预压工期长;需要大量的堆载材料;费用高。(4)塑料排水板+强夯适用于粉质土为主的地基;因有排水板,垫层需采用砂垫层;点夯遍数多,夯能必须从低到高逐遍增加,各遍点夯时间间隔长,施工工期相对较长;费用高。(5)高真空井点降水+山皮石垫层+冲击碾压施工能力强,加固后的土质比较均匀,对于软弱区域地基土强度变化比较明显,所需垫层材料少,表层处理后垫层材料的级配状况较好,强度较高且均匀,造价相
8、对较低。机场建设道面地基处理有主要是浅层地基处理(要求地基形成一层约6m厚的硬壳层),同时要求地基加固处理速度快的特点。而采用高真空井点降水+山皮石垫层+冲击碾压的施工技术正好能达到这个深度,且成本更低、施工速度更快。因此上海浦东国际机场扩建工程西货运区货机坪地基处理工程研制了高真空井点降水+山皮石垫层+冲击碾压浅层软土地基处理技术。三、原理3.1、高真空降水对于有较丰富地下水的粘性土、粉土软弱地区,其土体含水量高,且渗透性小,施加动荷载后,易使土体内产生较大的超孔隙水压力,形成弹簧土。处理这种地基有效要方法之一是降低地下水位、土体的含水量。其较好的方法就是采用高真空降水(其排水时间短,一般为
9、45天)。高真空降水使低渗透的粘性土和粉质粘土产生负压,加快土体中孔隙水的排出,降低土体含水量。3.2、冲击碾压冲击碾压的原理是由冲击式压实机的冲击轮滚动产生的动能和势能转换成冲击冲压能量,对地基产生荷载和振动波,挤压密实土体,从而压实土基。冲击碾压有效压实深度4米左右,影响深度可达到6米。四、地基处理方案及施工过程4.1、施工顺序施工准备打设井点管井点降水挖设盲沟摊铺山皮石垫层冲击碾压碾压找平检测4.2、高真空降水4.2.1、施工工序流程测放井点点位井点成井井点设备安装、调试与运行水位观测达到设计要求后拔管。4.2.2、高真空降水的施工小区划分高真空降水的每个小区为10000m2。4.2.3
10、、高真空降水井点布置每个小区外围布置两排井点,截断外围地下水。两排井点外浅内深,排距不小于1m,每排井点的间距2.0m,浅层井点与深层井点交错布置。点位布设在冲击碾压地基处理边界线每边5m处,以阻隔小区外的浅部土层潜水向小区内补水。内部井点布设网度和深度:深层井点点距为4m8m,深度6m,浅层井点点距为4m4m,深度3m,实际施工时,可结合小螺钻勘探情况,针对土层分布情况,确定浅层井点管的打设深度。4.2.4、高真空降水设备选择采用带有平衡装置的可调真空系统,每套高真空井点降水抽水设备包括真空泵、离心泵、气水分离器,该系统包括:功率为15kw的SKF3高真空泵、平衡器等,并达到以下指标:高真空
11、:0750mmHg(可调);高真空泵排气量:S1100L/s;流泵排气量:S215L/s(电动功率7.5kw);平衡参数:0.21.0(根据影响范围进行调整);出水输送距离大于400m。4.2.5、井点设备安装、调试与运行每台套抽水设备安装真空表以监测抽水设备运行时的真空度。浅层井点和深层井点、外围井点和中间井点必须分别安装抽水设备,不得用同一台设备进行混抽。设备及集水管等的安装执行现行降水规范,并保证抽水管路有良好的密封状态。井点系统安装后,先进行调试,保证抽水设备运转和井点运行正常、集水管线密封状态良好。4.2.6、水位观测降水区布置水位观测孔,水位观测孔按设计要求布设。水位观测孔的井管长
12、度不小于深井管的长度,全孔填灌中粗砂,成井工艺与井点相同;每天三次定时水位观测并记录。4.2.7、施工要点施工时,根据进度要求配备足够的降水设备,并准备足够的备用量。反复使用的井点管在插管前进行冲洗,清除积淤其中的砂土。井点运行时每天设专人对抽水设备运转、井点运行、集水管线密封状态三个方面进行检查,发现问题及时处理,运行中抽水设备如发生故障,立即更换,以保证井点运行的连续性。井点24小时连续运行,外围井点在冲击碾压期间不中断运行。抽水设备抽出的水排入周围的临时排水沟,排水沟的积水深度保证小于20cm,以免积水回流,影响降水效果。插设井点管时,如遇地下障碍物,应用挖土机清理干净,并分层回填、夯实
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