繞城高速公路(西段)軟基施工技術

寧波市繞城高速公路（西段）軟基施工技術工程概況及地質情況：寧波繞城高速公路西段工程，全長4.8公里，路基總長2.5公里。除路塹挖方段外，其余路段均為軟土路段，軟土層深厚且性質差，路塹挖方段兩側相臨路段軟土層厚變化大。地質特點是硬殼層薄或無，厚度在0～2m之間，下伏軟土層深厚，達9.2～35.6米，主要軟土層有泥炭土、淤泥或淤泥質粘土。軟基處理方案及方法：根據(jù)本工程軟土地基的特性，設計采用了四種軟基處理方法：排水板結合等載預壓、真空聯(lián)合堆載預壓、CFG樁處理及預制管樁處理。（一）、排水板結合等載預壓在清表后的地表土上鋪設砂礫墊層，鋪設總厚度0.5m（分0.3m及0.2m鋪設），并夾設B型土工格柵，土工格柵按設計為沿路基橫向滿鋪。在第一層砂礫墊層上打設塑料排水板，并按等邊三角形布置。地基處理完后，及時進行路基填筑，并在路床頂面以上填筑與路面結構層材料重量相等的填料并分層壓實進行預壓。1、砂礫墊層鋪設的技術要求砂礫材料含泥量不大于5%，5mm以內料粒含量應在20%~50%之間，無雜質和有機物混入。砂礫鋪設厚為壓實50㎝，鋪設時按兩層進行，第一層30cm、第二層20cm。由于本段地質承載力較差，攤鋪時采用順序推進攤鋪法進行，避免在攤鋪過程中對土層的過大擾動和隆起，造成砂礫墊層與軟土混合，影響墊層的排水效果。2、插設排水板施工排水板打設前應對機架底座進行調平，確保垂直度不大于1.5%，打設間距根據(jù)圖紙設按等邊三角形布設，誤差范圍不大于±150mm，長度不小于設計。（回帶長度不得大于50cm，當回帶大于50cm時進行補打。）排水板在盤帶和打設過程中應避免機械碾壓損壞，防止淤泥進入帶芯堵塞輸水孔，影響排水效果。（上圖為正在打設塑料排水板）樁尖下端與導管下端要連接緊密，防止錯縫，以免在打設過程中淤泥進入導管，增加對塑料帶的阻力，將帶拔出。塑料帶需接長時應采用濾套內平接的方法，拆開濾膜，芯板對扣，凹凸對齊，再包好濾膜、用釘固定，搭接長度不少于20cm。塑料排水板伸出砂礫長度不小于15cm，并伸入砂礫墊層中彎倒，使其出口與墊層貫通。排水板主要技術參數(shù)項目單位C型條件寬度mm100±2厚度mm≥4.5縱向通水量cm3/s≥65側壓力350KPa濾膜滲透系數(shù)cm/s≥5×103試件在水中泡24小時濾膜有效孔徑um50＜＜120以O98計復合體抗拉強度（干態(tài)）KN/10cm≥2.5延伸率10%時濾膜抗拉強度縱向干態(tài)N/cm≥45延伸率10%時橫向濕態(tài)≥50延伸率15%時，試件在水中泡24小時芯板材質100%聚丙烯新材濾膜材質長纖維無紡布檢測方式銅絲導線電子可測深方式和電腦噴碼刻度數(shù)字共同控制（雙控）3、土工格柵鋪設（B型土工格柵：單向）在平整好的砂礫層頂面按設計要求進行滿鋪，將抗拉強度較高端沿線路橫向，攤鋪時應拉直平順，緊貼下承層，不得出現(xiàn)扭曲、折皺、重疊，在兩側坡角處向內翻卷錨固長各2m。土工格柵接頭處采用平搭接接法，搭接長度不小于90cm，兩側接縫處重疊不小于15cm，上下層接頭錯位不小于50cm。鋪設時嚴禁下承層表面有碎塊石等堅硬物凸出，應盡量在施工時將粒徑較小料鋪于表面。上圖為正在鋪設土工格柵B型土工格柵技術參數(shù)項目標稱抗拉強度每延米極限抗拉強度標稱抗拉強度下的伸長率2%伸長率時的拉伸力5%伸長率時的拉伸力光老化等級單位KN/mKN/m%KN/mKN/mN規(guī)格150≥150≤12≥60≥110≥Ⅲ插設排水板鋪30厘米砂礫墊層排水板進場測放路基中、邊樁清表、平整場地插設排水板鋪30厘米砂礫墊層排水板進場測放路基中、邊樁清表、平整場地鋪土工格柵雜柵等載預壓鋪土工格柵鋪20厘米砂礫墊層鋪土工格柵雜柵等載預壓鋪土工格柵鋪20厘米砂礫墊層1、塑料排水板結合等載預壓施工工藝框圖2、土工格柵施工工藝框圖鋪設前，壓實度鋪設前，壓實度平整度報監(jiān)理檢查測量放線確定鋪設范圍材料進場檢驗與試驗施工準備裁剪及搭接填土覆蓋人工鋪設鋪設后報監(jiān)理檢查鋪設前平整及碾壓（二）、真空聯(lián)合堆載預壓施工工藝清除表層腐植土、平整施工場地，兩側坡腳處由人工或小型機械開挖排水溝，待基底晾曬壓實后形成自路中心線向兩側1%的橫坡（壓實度確保不小于85%）。測量地面起始高程鋪設砂礫墊層。砂礫材料含泥量不大于5%，5mm以內料粒含量應在20%~50%之間，無雜質和有機物混入。鋪設厚為50㎝，鋪設時按兩層進行，第一層30cm先期施工、第二層20cm在排水板施工完后進行。由于本段地質承載力較差，攤鋪時采用順序推進攤鋪法進行，避免在攤鋪過程中對土層的過大擾動和隆起，造成砂礫墊層與軟土混合，影響墊層的排水效果；排水板打設前應對機架底座進行調平，確保垂直度誤差不大于1.5%，打設間距按圖紙設計邊長的等邊三角形布設施工，誤差范圍不大于±150mm，長度按設計長+20cm。（回帶長度不得大于50cm，當回帶大于50cm時進行補打。），排水板在盤帶和打設過程中應避免機械碾壓損壞，防止淤泥進入帶芯堵塞輸水孔，影響排水效果。樁尖下端堵頭與導管下端要連接緊密，以免在打設過程中淤泥進入導管，增加對塑料帶的阻力，將帶拔出。塑料帶接長時應采用濾套內平接的方法，拆開濾膜，芯板對扣，凹凸對齊，再包好濾膜、用釘固定，搭接長度不少于20cm，塑料排水板出口長度不小于15cm彎倒。鋪設另20厘米砂礫墊層，豎向排水體彎倒在本層中，使其出口與墊層貫通。在壓實后的砂礫墊層上開挖深20厘米的溝槽縱橫向埋設φ75mmPVC主管和濾管；埋設砂礫墊層中的真空度測頭，開挖密封溝，安裝主管及出膜裝置等，鋪設10厘米厚細砂墊層，鋪設一層無紡土工布，三層真空膜，再鋪設一層無紡土工布同時安裝抽真空裝置，分層密實回填密封溝，連接主管到抽真空裝置，埋設膜上沉降標志和沉降板，測沉降初值。試抽真空，檢查膜上及密封溝漏氣情況，鋪設10厘米厚細砂墊層和30厘米厚粘土層封閉，正式抽真空開始，同時施工監(jiān)測開始，真空度穩(wěn)定在80KPa保持7～10天后，待地基土體達到一定強度時，固結度達30%-50%，開始堆載填筑，填筑速率嚴格按沉降觀測、側向位移數(shù)據(jù)聯(lián)合分析控制。2、施工注意事項：⑴試抽真空階段派專人穿軟底鞋在膜上進行地毯式的巡查，對膜破處及時粘補，膜上的小孔漏氣會有風鳴哨聲，應及時用小塊薄膜將其粘貼補好。⑵在路堤的逐層填筑施工時，填筑第一層填土時要十分小心，千萬不能把密封膜和膜上的保護層弄破。第一層填土為粘土，松鋪厚度可適當厚些，壓實后厚度30厘米左右，鋪設時盡量找平，鋪完碾壓后不要急于鋪第二層，仔細觀察膜下真空度的變化，以檢查是否漏氣，確認無異常情況后，一面抽氣，一面正常填筑路基到設計高度后預壓。⑶現(xiàn)場鋪設時，濾管的末端用木塞或PVC圓板封死，然后套上預先縫制好的反濾布套。反濾布套一定要把濾管上的孔洞蓋住，再用細繩把濾布套捆扎牢固。土工布要求滲透系數(shù)k>5×10-3cm/s。⑷真空裝置由離心泵，射流噴嘴和循環(huán)水箱組成，整個裝置的安裝高程在允許的情況下應盡量降低，尤其是循環(huán)水箱，最好能使水箱高度的一半與膜面齊平，有利于膜下抽出水的排出。真空泵以雙面布設，平均每臺泵擔負800-1000m2的處理面積。⑸真空膜在工廠預先加工，應注意膜的大小應考慮埋入密封溝的部分，留夠足夠的余地，膜上下土工布(300g/m2)搭接30厘米寬。鋪設時膜不宜拉的太緊，以防拉裂。真空膜在埋入密封溝時，注意真空膜不要被石頭或草、樹根等戳破，保證其完整性。⑹真空預壓加固過程中，加固區(qū)外的土層是向著加固區(qū)移動的，如果引起地表裂縫，可能向下延伸影響膜下真空度，應拌制一定稠度的粘土漿倒灌到裂縫中，堵塞裂縫達到密封的效果。⑺采取必要的措施以保證可靠的供電，初擬抽真空時間為六個月，施工中應實施動態(tài)監(jiān)測，根據(jù)具體各段的觀測情況決定停抽時間。建立嚴格的值班制度，自抽真空開始就必須進行連續(xù)不斷的值班，全天24小時現(xiàn)場有人值守，中間不能停抽，做好觀測并要詳細的記錄。⑻對抽真空場地周圍的民房和各種建筑物要加強監(jiān)測，防止拉裂。當抽真空未上堆載過程中，沉降速度可不控制。抽真空與堆載聯(lián)合作用，當膜下真空度穩(wěn)定在80Kpa，填土厚度超過4米或真空卸除后，沉降速度控制在豎直位移＜10mm/d，水平位移5mm/d。⑼待真空度達到設計要求后，及時填筑路堤，使真空與堆載聯(lián)合作用，形成超載。抽真空完成后應嚴密監(jiān)控路基水平位移和空隙水壓力的變化，防止路堤失穩(wěn)。⑽濾管安裝要求，過濾管應埋于砂礫墊層中間，濾管周圍必須用干凈細砂填實，管底由路中心向外側設1%橫坡，嚴禁架空漏填。濾管埋設完畢后，平整砂面，清除石塊、瓦礫等雜物。濾管可使用長約30-40cm的膠管連接，膠管套入濾管長度不得小于10厘米，然后用扎絲綁緊，扎絲接頭嚴禁朝上。濾管應用適合的濾水層包裹嚴實，避免抽氣后雜物進入射流裝置。⑾應分別測量塑料排水板打設前后以及真空預壓前的地面標高，以確定預壓前后發(fā)生的沉降量。⑿密封溝開挖①密封溝的開挖應沿加固邊界進行，其深度應達到地下水且不得小于圖紙要求100厘米，并切斷透水層，內外坡應平滑無砂料存在。溝底寬度應在50厘米以上，以保證密封膜與溝底粘土充分接觸，滿足密封要求。②如果密封溝底或兩側有碎石或砂層等滲透性較好的夾層存在，應將夾層挖除干凈，回填粘土，寬度不得小于50厘米，厚度不得小于100厘米。③密封溝回填料應為純粘土，不含雜質，回填時應避免回填料直接撞擊密封膜，以免擊破漏氣。④挖溝時應注意土層中的植物根系和動物的孔洞，如發(fā)現(xiàn)孔洞則溝的深度相應的挖深一些以避開孔洞，以防漏氣。溝挖好后應注意將膜貼于溝的內壁，并將膜放至溝底，然后分層回填壓實，填第一層土時一定要將膜壓好，必須嚴格認真的做好這一工作。⑤在鋪膜前應把出膜彎道與濾管連接好，并培實砂子，出口壓盤與砂墊層表面應平齊，并放好下橡膠墊圈，鋪膜完畢后，應沿出膜彎道口把膜剪開，然后放好橡膠墊圈和上壓盤，期間抹勻黃油，最后應把兩個螺母上緊。橡膠墊圈與膜間嚴禁有砂料存在。⒀密封膜鋪設時應從上風向向下風向伸展，加固區(qū)四周余留量應基本一致。施工人員應穿軟底鞋上膜，每鋪一層，均有專人檢查，若有孔洞，及時粘補，在密封溝內側應把膜鋪平，薄膜過長時，可將其折于溝底，不可外鋪于外側坡上。⒁試抽真空射流泵在安裝前應試運轉一次，如果真空壓力達不到90KPa時，則應維修，直至達到要求。在覆水前，應進行試抽真空，同時仔細檢查每臺射流泵的運轉情況及薄膜的密封性，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。試抽真空宜為7-10天，膜下真空壓力應該達到80KPa，若低于此值即屬不正常，應立即查找原因及時處理。試抽開始，即應進行真空壓力、沉降量等參數(shù)觀測。⒂正常抽真空試抽達到要求后，可覆水轉入正常抽真空階段，持續(xù)6個月。覆水厚度宜為20-40厘米，覆水后膜下真空壓力應逐漸穩(wěn)定在80KPa以上。保持射流箱內滿水和低溫，確保真空壓力。經常檢查各項記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況，如膜內真空度小于80KPa等，應盡快分析原因采取措施補救。冬季抽氣應避免長時間停泵，防止管路因冰凍而堵塞。⒃施工監(jiān)測，包括預壓參數(shù)和真空壓力觀測。預壓參數(shù)包括空隙壓力、深層沉降量及水平位移等，膜下真空度每隔4小時觀測一次。表面沉降第一個月兩天觀測一次，以后每周一次。⒄當連續(xù)四晝夜實測地面沉降小于2mm/d，或地基固結度已達到設計要求85%時，經監(jiān)理驗收，即可終止預壓、停泵、卸載。卸載24小時后測量地表回彈。真空聯(lián)合堆載施工過程中的圖片圖1為抽真空過程中圖2為抽真空過程中真空膜緊貼墊層圖3為主管出膜裝置圖4為真空水箱內部構造圖5為在第二層砂礫墊層上鋪設10cm細砂墊層的標高控制點圖6為已鋪設好的10cm細砂墊層圖7為真空表及真空度探頭3）材料要求⑴排水板主要技術參數(shù)項目單位C型條件寬度mm100±2厚度mm≥4.5縱向通水量cm3/s≥65側壓力350KPa濾膜滲透系數(shù)cm/s≥5×103試件在水中泡24小時濾膜有效孔徑um50＜＜120以O98計復合體抗拉強度（干態(tài)）KN/10cm≥2.5延伸率10%時濾膜抗拉強度縱向干態(tài)N/cm≥45延伸率10%時橫向濕態(tài)≥50延伸率15%時，試件在水中泡24小時芯板材質100%聚丙烯新材濾膜材質長纖維無紡布檢測方式銅絲導線電子可測深方式和電腦噴印刻度數(shù)字方式共同控制⑵土工布質量要求見下表，土工布宜采用長絲無紡土工布。指標單位面積質量抗拉強度斷裂伸長率CBR頂破強度等效孔經（O95）撕破強力單位g/m2KN/m%KNmmKN數(shù)值300≥1540-80≥2.60.07-0.2≥0.42⑶砂礫材料技術指標要求同施工工藝中要求。⑷主管和濾管埋于砂礫墊層中的管道分主管和濾管兩種，作用是傳遞真空壓力和將土中已排至砂墊層的水，通過這兩種管道輸送到膜外抽真空裝置的水箱內。主管上設有孔洞和反濾材料的包裹，濾管上分布均勻的孔洞，且濾管外包裹無紡土工布。主管和濾管均采用公稱直徑75mm的PVC管，設計抗壓強度≥450KPa（壓縮量5%），管徑相同便于連接。二通可采用螺紋鋼絲橡膠軟管制成，長度在300mm左右，連接處必須密封，同時用10號或12號鉛絲扎牢。三通和四通均用鋼管制成，與各管的連接也是由二通來連接的。軟膠管的連接能適應地面的不均勻變形情況。⑸密封膜的要求密封膜主要由聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）制成。密封膜施工是真空預壓加固法成敗的關鍵，熱合時以平搭接兩條熱合縫為好，一般搭接1.5-2厘米。同時熱合應根據(jù)密封材料、厚度，選擇合適的溫度，刀的壓力和熱合時間，使熱合縫粘結牢而不熔。要求拼接處強度高，氣密性好，滿足施工要求。真空聯(lián)合堆載預壓施工工藝框圖試抽真空抽真空埋設主管和濾管插設排水板鋪20厘米砂礫墊層鋪30厘米砂礫墊層排水板進場清表、平整場地粘土封閉測放路基中、邊樁試抽真空抽真空埋設主管和濾管插設排水板鋪20厘米砂礫墊層鋪30厘米砂礫墊層排水板進場清表、平整場地粘土封閉測放路基中、邊樁基頂補填鋪20厘米細砂墊層、真空膜路基填筑、預壓 基頂補填鋪20厘米細砂墊層、真空膜路基填筑、預壓（三）、CFG樁軟基處理施工工藝1、樁體材料CFG樁的骨干材料為碎石，系粗骨料：石屑為中等粒徑骨料，摻入石屑是填充碎石的孔隙，使其級配良好。粒徑宜為20mm～50mm。水泥采用32.5級普通水泥。粉煤灰選用電廠收集的粗灰，粉煤灰既是細骨料，又有低標號水泥的作用，可使樁體具有明顯的后期強度。2.施工工藝CFG樁在平面上采用平行四邊型布置，路基橫向宜布置至路基填方坡角的邊緣。CFG樁采用振動沉管法加混凝土樁靴進行施工，在施工過程中應循規(guī)范進行，嚴禁出現(xiàn)縮徑、斷樁現(xiàn)象。有關的技術規(guī)程簡述如下：1）沉管確保垂直度偏差小于1%，平面點位差不大于15CM：沉管過程中作好記錄，激振電流每米記錄一次，對土層變化處應特別說明，直至沉管至設計標高：2）投料等沉管至設計標高后盡快投料，直至管內混合料料面與鋼管投料口平齊：混合料應嚴格按設配比配制，投入攪拌機加水拌和，加水量由坍落度控制，坍落度為30mm-500mm，碎石和石屑雜質應小于5%；成樁后樁頂浮漿不超過200mm。3）拔管料投完后，沉管應原地留振10S左右，然后邊振邊拔管；拔管速度控制在1.2-1.5m/min左右在淤泥層中應放慢速度：施工樁頂標高宜高于設計標高0.5米。繼續(xù)下一根施工。4）打投順序采用隔排隔樁跳打，施打新樁時已打樁間隔時間不少于7天，防止新打樁對已打樁的不良影響。5）樁頭處理一般施工7于后，可用人工開挖樁頭，同時清除表層淤泥和雜物。6）臨河及臨近建筑物路段處理褥墊層存在臨空面路段應注意路基的穩(wěn)定性，可采取自臨空面向后推打，防止樁體的擠土效應影響河岸穩(wěn)定。臨近建筑物路段應注意樁體的擠土效應對建筑物的危害，采取措施嚴密監(jiān)控。3、注意事項1）CFG樁與真空兩合堆載預壓相鄰處理路段，必須注意施工得先后順序，應先施工真空聯(lián)合堆載預壓路段，待抽真空完成后，施工實測沉降曲線表明沉降趨于穩(wěn)定后，才能CFG樁的施工，防止路基的縱向剪力破壞和將樁體移位。2）軟基處理施工范圍內必須事先探明地下管線埋設情況，與管線沖突的應調整打設位置。地下管線改移后從構造物下通過的，構造物軟基處理路段應特殊注意避開管線位置。4、施工檢測1）CFG樁施工完成28天后，對CFG樁和CFG樁復合地基進行檢測，檢測包括低應變對樁身質量的檢測和靜載荷試驗對承載力的檢測，靜載荷試驗多采用單樁或多樁復合地基，根據(jù)試驗結果評價復合地基的施工質量。檢測數(shù)量，靜載荷試驗數(shù)量取CFG樁總樁數(shù)的0.5%-10%,但不得少于3點；低應變動力試驗應抽取不少于CFG樁總樁數(shù)的5%。選擇試驗點時應本著隨機分布的原則進行選擇。2）取芯試驗：對CFG樁進行現(xiàn)場取樣與室內強度試驗，評價成樁質量。同一加固區(qū)內每種間距各取試樁3根。5．褥墊層施工及土工格柵鋪設.待CFG樁清除和復合地基檢驗后并且滿足設計要求后，就可進行褥墊層的施工。褥墊層采用級配良好的潔凈碎石，粒徑2～5cm。碎石墊層共50cm，分兩層攤鋪第一層攤鋪30cm第二層攤鋪20cm，CFG樁處理的橋頭路段，為兩層土工格柵，第一層鋪設在碎石墊層30cm頂層，第二層鋪設在碎石墊層20cm頂層。CFG樁處理的蓋板涵和圓管涵路段，土工格柵為一層，鋪設在碎石墊層30cm頂層。在平整好的褥墊層頂面按設計要求進行滿鋪，將抗拉強度較高端沿線路橫向，攤鋪時應拉直平順，緊貼下承層，不得出現(xiàn)扭曲、折皺、重疊，在兩側坡角處向內翻卷錨固長各2m。土工格柵接頭處采用平搭接接法，搭接長度不小于90cm，兩側接縫處重疊不小于15cm，上下層接頭錯位不小于50cm。A型土工格柵技術參數(shù)項目標稱抗拉強度每延米極限抗拉強度縱、橫向標稱抗拉強度下的伸長率縱、橫向2%伸長率時的拉伸力焊點剝離力單位KN/mKN/m%KN/mN規(guī)格80≥80≤3≥70≥301、CFG樁施工工藝框圖鋪設碎石墊層土工格珊原材料檢驗、進場清表、平整場地測放路基中、邊樁路基填筑清理樁頭投料沉樁樁機就位測放樁位混合料拌合鋪設碎石墊層土工格珊原材料檢驗、進場清表、平整場地測放路基中、邊樁路基填筑清理樁頭投料沉樁樁機就位測放樁位混合料拌合2、土工格柵施工工藝框圖鋪設前，壓實度鋪設前，壓實度平整度報監(jiān)理檢查測量放線確定鋪設范圍材料進場檢驗與試驗施工準備裁剪及搭接填第二層碎石墊層覆蓋人工鋪設鋪設后報監(jiān)理檢查鋪設前平整及碾壓（四）、預制管樁軟基處理清除表層腐植土、平整施工場地，兩側坡腳處由人工或小型機械開挖臨時土質排水溝，待基底晾曬壓實后形成自路中心線向兩側1%的橫坡（壓實度確保不小于85%）。按設計要求交角、間距測放小樁位。根據(jù)地質情況進行試打，確定具體打設深度及范圍，薄壁預應力混凝土管樁一般不考慮截樁。施工時應根據(jù)設計打設深度合理選擇各樁段長度，如因軟土層厚度變異性大等原因有個別樁體需截斷時，嚴禁人工大錘砸樁，應采用機具截斷。預制管樁的沉樁如果在施工場地允許的情況下，采用靜壓式，選用靜壓式時壓樁設備應有加載反力讀數(shù)系統(tǒng)，施工時嚴格執(zhí)行《預應力鋼筋混凝土管樁施工技術規(guī)范》（YBJ235-91），確保預制管樁的施工質量。橋臺部位布設預制管樁時，應注意留出橋臺鉆孔灌注樁的位置，適當改動與灌注樁有沖突的預制管樁樁位，保證預制管樁與橋臺灌注樁的間距大于2.5倍鉆孔灌注樁徑，預制管樁應采取間隔跳打。采用錘擊沉樁時，應嚴格控制總擊數(shù)不超過1500擊。錘擊法成樁應選擇適宜的樁帽和襯墊。樁帽內徑宜大于樁徑20～30mm，深度300～400mm，并應有排氣孔。錘和樁帽之間的錘墊可用豎向硬木或軟膠板150～200mm，樁帽和樁頂之間須嵌入富有彈性和韌性的樁墊。樁身、樁帽、樁錘應在同一中心線上，防