预压地基施工技术标准.wps
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1、预压地基施工技术标准4.8.1 特点及适用范围预压地基包括砂井堆载预压地基、袋装砂井堆载预压地基、塑料排水带堆载预压地基和真空预压地基。1 砂井堆载预压地基砂井堆载预压地基系在软弱地基中用钢管打孔,灌砂设置砂井作为竖向排水通道,并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道,在砂垫层上部压载以增加土中附加应力,使土体中孔隙水较快地通过砂井和砂垫层排出,从而加速土体固结,使地基得到加固。(1) 加固机理一般软猫土的结构呈蜂窝状或絮状,在固体颗粒周围充满水,当受到应力作用时,土体中孔隙水慢慢排出,孔隙体积变小而发生体积压缩,常称之为固结。由于勃土的孔隙率很细小,这一过程是非常缓慢的。一般黏土的渗透系数很小
2、,为 10-7 10-9 cm/s,而砂的渗透系数介于 10-2 10-3 cm/s,两者相差很大。故此,当地基黏土层厚度很大时,仅采用堆载预压而不改变赫土层的排水边界条件,黏土层固结将十分缓慢,地基土的强度增长过慢而不能快速堆载,使预压时间很长。 当在地基内设置砂井等竖向排水体系,则可缩短排水距离,有效地加速土的固结。图4.8.1-1 为典型的砂井地基剖面。(2) 特点及适用范围砂井堆载预压的特点是:可加速饱和软勃土的排水固结,使沉降尽快完成和稳定(下沉速度可加快 2.02. 5 倍),同时可大大提高地基的抗剪强度和承载力,防止基土滑动破坏;施工机具和方法简单,就地取材,不用三材,可缩短施工
3、期限,降低造价。 适用于透水性低的饱和软弱豁性土的地基加固;用于机场跑道、 油罐、 冷藏库、 水池、 水工结构、 道路、 路堤、 堤坝、码头、岸坡等工程地基处理。对于泥炭等有机沉积地基则不适用。2 袋装砂井堆载预压地基袋装砂井堆载预压地基,是在普通砂井堆载预压基础上改良和发展的一种新方法。普通砂井的施工,存在着以下普遍性问题:(1)砂井成孔方法易使井周围土扰动,使透水性减弱(即涂抹作用),或使砂井中混人较多泥砂,或难使孔壁直立;(2)砂井不连续或缩颈、断井、错位现象很难完全避免;(3)所用成井设备相对笨重,不便于在很软弱地基上进行大面积施工;(4)砂井采用大截面完全为施工的需要,而从排水要求出
4、发并不需要,造成材料大量浪费;(5)造价相对比较高。 而采用袋装砂井则基本解决了大直径砂井堆载预压存在的问题,使砂井的设计和施工更趋合理和科学化,是一种比较理想的竖向排水体系。袋装砂井堆截预压地基的特点是:能保证砂井的连续性,不易混入泥砂,或使透水性减弱;打设砂井设备实现了轻型化,比较适应于在软弱的地基土上施工;采用小截面砂井,用砂量大为减少;施工速度快,每班能完成 70 根以上;工程造价降低,每1m2地基的袋装砂井费用仅为普通砂井的50%左右。 适用范围同砂井堆载预压地基。3 塑料排水带堆载预压地基图 4.8.1-1 典型砂井地基剖面 1砂井;2砂垫层;3永久 性填土;4临时超载填土塑料排水
5、带堆载预压地基,是将带状塑料排水带用插板机将其插入软弱土层中,组成垂直和水平排水体系,然后在地基表面堆载预压(或真空预压),土中孔隙水沿塑料带的沟槽上升溢出地面,从而加速了软弱地基的沉降过程,使地基得到压密加固(图4.8.1-2)。塑料排水带堆载预压地基的特点是:(1)板单孔过水面积大,排水畅通;(2)质量轻,强度高,耐久性好,其排水沟槽截面不易因受土压力作用而压缩变形;(3)用机械埋设,效率高、 运输省、 管理简单,特别用于大面积超软弱地基土上进行机械化施工,可缩短地基加固周期;(4)加固效果与袋装砂井相同,承载力可提高 70%100%,经100d,固结度可达到80%;加固费用比袋装砂井节省
6、10%左右。 适用范围与砂井堆载预压、 袋装砂井堆载预压相同。4 真空预压地基真空预压法是以大气压力作为预压载荷,它是先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层,再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布,四周密封好与大气隔绝,在砂垫层内埋设渗水管道,然后与真空泵连通进行抽气,使透水材料保持较高的真空度,在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力,将土中孔隙水和空气逐渐吸出,从而使土体固结(图 4.8.1-3)。 对于渗透系数小的软黏土,为加速孔隙水的排出,也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料板等竖向排水系统。图4.8.1-2 塑料排水带堆载预压法1塑料排水带;2土工织物;3堆载图 4.8.1-
7、3 真空预压地基1砂井;2砂垫层;3薄膜;4抽水、气;5黏土(1)加固机理真空预压在抽气前,薄膜内外均承受一个大气压(Pa)的作用,抽气后薄膜内气压逐渐下降,薄膜内外形成一个压力差(称为真空度),首先使砂垫层,其次是砂井中的气压降至 P v,使薄膜紧贴砂垫层,由于土体与砂垫层和砂井间的压差,从而发生渗流,使孔隙水沿着砂井或塑料排水带上升而流入砂垫层内,被排出塑料薄膜外;地下水在上升的同时,形成塑料带附近的真空负压,使土内的孔隙水压形成压差,促使土中的孔隙水压力不断下降,有效应力不断增加,从而使土体固结,土体和砂井间的压差,开始时为 PaPave,随着抽气时间的增长,压差逐渐变小,最终趋向于零,
8、此时渗流停止,土体固结完成。 故真空预压过程,实质为利用大气压差作预压荷载(当膜内外真空度达到 600mmHg,相当于堆载 5m 高的砂卵石),使土体逐渐排水固结的过程。同时,真空预压使地下水位降低,相当于增加一个附加应力,抽气前地下水离地面高 h1,抽气后地下水位降至 h2,在此高差范围内的土体从浮重度变为湿重度,使土骨架相应增加了水高h1h2:的固结压力作用,使土体产生固结。此外,在饱和土体孔隙中含有少量的封闭气泡,在真空压力下封闭气泡被排出,因而使土的渗透性加大,固结过程加速。(2) 特点及适用范围1) 不需要大量堆载,可省去加载和卸载工序,节省大量原材料、 能源和运输能力,缩短预压时间
9、;2) 真空法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出,可缩短固结时间;同时由于孔隙水排出,渗流速度的增大,地下水位降低,由渗流力和降低水位引起的附加应力也随之增大,提高了加固效果;且负压可通过管路送到任何场地,适应性强;3) 孔隙渗流水的流向及渗流力引起的附加应力均指向被加固土体,土体在加固过程中的侧向变形很小,真空预压可一次加足,地基不会发生剪切破坏而引起地基失稳,可有效缩短总的排水固结时间;4) 适用于超软私性土以及边坡、 码头、 岸边等地基稳定性要求较高的工程地基加固,土愈软,加固效果愈明显;5) 所用设备和施工工艺比较简单,无需大量的大型设备,便于大面积使用;6) 无噪声、无振动、无污染
10、,可作到文明施工;7) 技术经济效果显著。 根据国内在天津新港区的大面积实践,当真空度达到600mmHg,经 60d 抽气,不少井区土的固结度都达到 80以上,地面沉降达570mm,同时能耗降低1/3,工期缩短2/3,比一般堆载预压降低造价 1/3;8) 真空预压法适用于饱和均质私性土及含薄层砂夹层的戮性土,特别适于新淤填土、超软土地基的加固。但不适用于在加固范围内有足够的水源补给的透水土层,以及无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄的工程进行地基处理。4.8.2 施工准备4.8.2.1 技术准备1 熟悉施工图纸,理解设计意图,掌握土层各项参数。2 根据施工图要求和现场实际情况,编制施工组织设计或施
11、工方案及技术交底。3 现场测量放线,确定砂井位置。4.8.2.2 主要材料中粗砂、装砂袋、塑料排水带、聚氯乙烯塑料薄膜、滤水管等。4.8.2.3 主要机具1 砂井施工主要机具有:振动沉管桩机、 锤击沉管桩机或静压沉桩机等,另配外径为井直径、下端装有自由脱落的混凝土桩靴或带活瓣式桩靴的桩管。配套机具有吊斗、机动翻斗车或手推车等。2 袋装砂井施工主要机具有:EH Z-8 型袋装砂井打设机,一次能打设两根砂井,其技术性能见表 4.8.2.3-1;亦可采用各种导管式的振动打设机械,有履带臂架式、步履臂架式、轨道门架式、吊机导架式等打设机械,其技术性能如表4.8.2.3-2;所配钢管的内径宜略大于砂井直
12、径,以减小施工过程对地基的扰动。表 4.8.2.3-1 EHZ-8 型袋装砂井打设机主要技术性能项 次项 目性 能 123起重机型号直接接地压力(kP a)间接接地压力(kPa )W5019430 45振动锤激振力(kN )激振频率(r/min)86960 6外形尺寸(cm)长640宽285高1850 7每次打设根数(根)2 891011最大打设深度(m)打设砂井间距(cm)成孔直径(cm)置人砂袋直径(cm)12.0120,140,160,180,20012.57.0 12施工效率(根台班)6680 13适用土质淤泥、 粉质私土、 私土、 砂土回填土 注:需铺设500mm厚砂垫层。表4.8.
13、2.3-2 各种常用打设机械性能表打设机械型号行进方式 打设动力 整机重(t)接地面积(m2)接地压力(kN/m2)打设深度(m)打设效率(m/台班)SSD20型宽履带振动锤34.535.010201500 IJB-16步履门架轨道履带吊机振动锤振动锤振动锤15.018.03.08.0502310010151015121000100010003 塑料排水带施工主要设备为插带机,基本上可与袋装砂井打设机械共用,只需将圆形导管改为矩形导管。 插带机构造如图 4.8.2.3所示,每次可同时插设塑料排水带两根,其技术性能见表4.8.2.3-3所示。4 真空预压主要设备为真空泵,一般宜用射流真空泵,它由
14、射流箱及离心泵所组成。射流箱规格为 48mm,效率应大于 96kPa,离心泵型号为 3 BA-9、价50mm,每个加固区宜设两台泵为宜(每台射流真空泵的控制面积为1000m2)。 配套设备有集水罐、 真空滤水管、 真空管、止回阀、 阀门、 真空表、 聚氯乙烯塑料薄膜等。滤水管采用钢管或塑料管材,滤水孔一般采用邦势 10,间距 5cm,梅花形布置,管上缠绕 3mm 钢丝,间距5cm,外包尼龙窗纱布一层,最外面再包一层渗透性好的编织布或土工纤维或棕皮即成。表4.8.2.3-3 插带机性能类型IJB-16 M类 型IJB-16型 工作方式液压步履式行走,电力液压驱动振动下沉液压卡夹紧力(Kn )16
15、0外形尺寸(mm)7600 5300 15000插板深度(m)10 总重量(t)15插设间距(m)1.3、1.6 接地压力(kPa )50插入速度(m/min)11 振动锤功率(kW)30拔出速度(m/min)8图 4.8.2.3 UB-16型步履式插带机1塑料带及其卷盘;2振动锤;3卡盘;4导架;5套杆;6履靴;7液压支腿;8动力设备;9转盘;10回转轮激振力(kN )80、160效率(根/h)18左右 频率(次/min)6704.8.2.4 作业条件1 场地已平整,对设备运行的松软场地进行了预压处理。周围已挖好排水沟。2 现场供水、 供电线路已铺设,道路已修筑,小型临时设施已设置。 材料已
16、运进场,质量符合要求,并按平面布置图堆放。3 砂井轴线控制桩及水准基点已经测设,井孔位置已经放线并定好桩位。4 机具设备已运到现场,并经维修、保养、就位、试运转正常。5 已进行成孔和灌砂试验,确定有关施工工艺参数(分层填料厚度、夯击次数、 夯实后的干密度、 成井次序),并对砂井排水进行了测试,其加载次数、 固结速度、时间、承载力等符合设计要求。4.8.3 材料质量控制1 砂:采用中砂或粗砂,垫层可用中细砂或砾砂,含泥量不大于 3,一般不宜使用细砂。2 堆载材料:一般以散料为主,如采用施工场地附近的土、 砂、 石子、 砖、 石块等。3 装砂袋:应具有良好的透水、 透气性,一定的耐腐蚀、 抗老化性
17、能,装砂不易漏失,并有足够的抗拉强度,能承受袅内装砂自重和弯曲所产生的拉力。 一般多采用聚丙烯编织布或玻璃丝纤维布、黄麻片、再生布等,其技术性能见表4.8.3-1。表4.8.3-1 砂袋材料技术性能砂袋材料 渗透性抗拉试验弯曲18扩试验 标距伸长率抗拉蝇度弯心直径伸长率 破坏情况(cm/s) (cm)()(kPa )(cm)() 聚 丙 烯编织袋玻 璃 丝纤维布黄麻片再 生 白布110-2110-22020202025.03. 15. 515. 5170094019204507.57.57. 57. 523410完整未到180折断完整完整4 塑料排水带:塑料排水带由芯带和滤膜组成。芯带是由聚丙
18、烯和聚乙烯塑料加工而成两面有间隔沟槽的带体,土层中的固结渗流水通过滤膜渗入到沟槽内,并通过沟槽从排水垫层中排出。 根据塑料排水带的结构,要求滤网膜渗透性好,与猫土接触后,其渗透系数不低于中粗砂,排水沟槽输水畅通,不因受土压力作用而减小。图 4. 8. 3 塑料排水带结构形式、构造(a) 型塑料带,(b)梯形槽塑料带;(c)形槽塑料带;td)硬透水膜塑料带;(e)无纺布螺栓孔排水带;(f)无纺布柔性排水带,(g)结构构造1滤膜;2无纺布;3螺栓排水孔;4芯板塑料排水带的结构由所用材料不同,结构形式也各异,主要有如图 4. 8.3 所示几种。带芯材料:沟槽型排水带,如图4. 8. 3 (a)、 (
19、b)、 (c)。 多采用聚丙烯或聚乙烯塑料带芯,聚氯乙烯制作的质较软,延伸率大,在土压作用下易变形,使过水截面减小。 多孔型带芯如图 4.8.3(d)、 (e)、 (f),一般用耐腐蚀的涤纶丝无纺布。滤膜材料:一般用耐腐蚀的涤纶衬布,涤纶布不低于60号,含胶量不小于35,既保证涤纶布泡水后的强度满足要求,又有较好的透水性。排水带的厚度应符合表4.8.3-2要求,排水带的性能应符合表4.8.3-3 要求,国内常用塑料排水带的类型及性能见表4.8.3-4。表4.8.3-2 不同型号塑料排水带的厚度型号ABCD 厚度(mm)3.54. 04. 56 表4.8.3-3 塑料排水带性能项 目单位A型B型
20、C型条 件 纵向通水量cm3s152540侧压力 滤膜渗透系数cms510-4510-4510-4试 件 在 水 中 浸 泡24h 滤膜等效孔径m757575以D98计,D为孔径 复 合 体 抗 拉 强 度(干态)kN 10cm1.01.31.5延伸率10时滤膜抗拉强度干态Ncm152530延伸率15时试件在水中浸泡24h很态Ncm102025滤膜重度Nm20.8 注,A型排水带适用于擂人深度小下15mB型排水带适用于插入深度小于25m,C迎排水带适用于插入深度小于35m。表4.8.3-4 国内常用塑料排水带性能类型项目TJ-1SPB-1Mebra 日本大林式Alidrain 截面尺寸(mm)
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