真空聯合堆載預壓法施工中膜下真空度監控分析
真空聯合堆載預壓工藝以其施工速度快、造價低等優勢在軟基處理工程中占據了舉足輕重的地位,但是路基填筑期間經常發生密封墻或密封膜漏氣現象,介紹了查找漏點的方法和經驗。
1、工程概況
珠海橫琴新區市政基礎設施BT項目環島北片主、次干道市政工程,擬建道路場地內溝渠交錯,魚塘眾多且灘涂地多,與海水連通的地表水體豐富,受潮汐影響較大。C號路(濱海次干道)位于橫琴島西北部,東起橫琴大橋南橋頭下,沿著馬騮走水道向西延伸,CK0+056—CK3+410全長3354m。道路等級為城市次干道,四幅路。雙向4車道。真空聯合堆載預壓處治面積153246m2。
2、設計要求
2.1、黏土密封墻
黏土密封墻施工采用雙軸深層攪拌機施工,單軸攪拌體直徑700mm,搭接寬度200mm,密封墻寬度≥1.2m。采用四攪四噴的施工工藝。黏土漿用黏土與膨潤土制作,黏土摻入量≥10%,膨潤土粒度:100~300目通過率>90%,泥漿相對密度為1.3。使用前應通過配合比試驗確定配合比參數。黏土密封墻應穿過透水層進入不透水層≥1m,且深度≥10m。密封墻施工完成后應檢驗,其取樣試驗的滲透系數應<1×10-5cm/s。
2.2、土工布
密封膜上下各鋪設1層200g/m2無紡土工布(保護密封膜用)。鋪設下層土工布前應整平砂墊層,人工揀除砂墊層內的雜物、小塊石、鐵件及其他尖銳物,修好壓膜溝邊坡。土工布埋入密封溝應≥1m,上層土工布完全遮蓋密封膜。土工布接頭如采用縫合,其縫合寬度≥5cm,如采用搭接則搭接寬度≥50cm,土工布應松弛鋪設。
2.3、密封膜
密封膜應由生產廠家一次加工成型,局部現場黏接,并經檢測合格后使用。密封膜共3層,鋪設好的密封膜應松弛不緊繃。
3、膜下漏點查找
自2011年3月16日開始環島北片主、次干路市政道路工程C號路CK2+000—CK2+200段膜下真空壓力下降至78kPa左右,到2011年3月21日壓力達到設計要求,現分析原因如下。如圖1~3,表1,2所示。
圖1 CK2+000—CK2+200膜下真空壓力表分布
表1 2011-03-16—03-22道路南側膜下壓力表讀數kPa
圖2 南側膜下壓力曲線
表2 2011-03-16—03-22道路南側膜下壓力表讀數kPa
圖3 南側膜下壓力曲線
1)CK2+000—CK2+200段堆載土填土高度已有1.7m左右,前期真空壓力一直保持在90kPa左右,在施工上部砂墊層及第1層堆載土時,真空壓力一直保持穩定。2011年3月16日中午開始突然出現真空壓力下降至80kPa,真空泵抽水泡沫較多,初步分析有漏氣的地方,堆載土范圍平面內不會出現問題,有可能是四周密封墻范圍有漏氣。結合現場表壓力讀數1號表讀數低,在該范圍內要仔細查找。
2)3月18日開始逐項排除,先檢查真空泵,再把密封墻排水溝進行注水,并在排水溝上覆蓋密封膜防止水流失,減弱密封效果,壓力一直保持在77kPa,沒有出現明顯增長。
3)3月19日開始查找K2+200處密封墻及兩側有存在漏氣可能的薄弱環節,沒有找到破損點,到20日晚,壓力維持在75kPa左右。
4)3月21日開挖K2+000處密封墻,由于前期該處密封墻空置時間較長,堆載土施工時已有40cm左右的沉降,在回填時有可能造成漏洞。機械和人工組合開挖出密封膜,檢查后沒有發現漏洞處,進行注水密封,下午壓力增長到80kPa。結合現場分析,此處密封墻沉降造成漏氣的可能性較大,準備穩壓2d后用黏土進行回填,確保此處不再出現漏氣情況。
4、原因分析
加載土進行施工后出現壓力下降,從下降幅度及真空泵抽水泡沫過多現象及多年抽真空經驗初步分析,加載范圍內不會出現漏氣,應該是在四周密封墻范圍出現問題:
①堆土過程中由于意外扎破周圍密封膜,
②由于不均勻沉降造成密封墻豎向出現斷層;
③由于沉降把密封膜壓膜位置扯拉出密封墻造成漏氣;
④在共用密封墻處由于施工時間不一致造成密封膜脫位。
查找原因后發現在共用密封墻位置存在一處漏洞,修補后真空壓力迅速上升,截至3月22日,平均壓力已達到90kPa以上。抽真空工作有很多隱蔽工序連接組合而來的,任何一道工序施工存在問題都會影響整個抽真空效果,從密封墻定位放線及施工、塑料排水板、鋪設土工布密封膜、濾管鋪設連接、砂墊層鋪設、堆載土施工、密封墻排水溝的布設、真空泵開泵情況都會出現隱患,每道工序都要嚴格控制才能防止出現抽真空失敗。
5、結語
剛開始抽真空,注意采取循序漸進的方式,開泵數量逐漸增加,防止砂墊層凹凸處由于沒有緩沖時間,形成局部小真空范圍,把真空膜撕裂。一般從30%,50%,70%,90%,在開泵90%時,如果密封區不漏氣,3d時間膜下真空壓力基本可以達到設計要求80KPa。
在開泵期間每天安排專人每2h記錄一次膜下及泵后真空壓力讀數,如出現意外情況,可以及時處理。
真空密封區域比較大,如出現抽真空失敗,原因很難查出,依據現場施工工序來看,主要有下面幾點:
①鋪膜的時候,要注意下層土工布搭接滿足設計要求,土工布、密封膜寬松鋪設,預留張拉量,防止凹凸處撕裂密封膜,壓膜、踩膜的時候預留沉降量,保證壓膜深度,鋪膜、踩膜可能造成前期抽真空壓力上升慢,無法形成密封區。
②密封墻是形成密封區域的主要因素,設計要求加膨潤土>10%,能有效改善泥漿的密封性,防止因泥漿含沙量大造成密封性不好。尤其是密封墻施工過程要控制,存在少打漏打或搭接不夠現象會嚴重影響密封效果,每樁機理論施工60根樁左右,如施工太快,噴漿量不足,密封效果不好,造成抽真空壓力上升慢。
③抽真空達到穩壓80kPa后,穩壓過程中可能出現人員走動造成局部破膜,影響真空效果,有專人巡查處理意外情況,保證抽真空正常。
④前期砂墊層不平,鋪密封膜時拉膜太緊,預留量不足,抽真空過程中,形成凹凸面,真空持續拉膜,在凹處形成爆膜,漏氣后影響抽真空。
⑤真空持續80kPa達到10d后,可以上砂墊層,土工布搭接要嚴格控制,防止沙子扎破密封膜,也是漏氣影響真空的一個因素,關鍵是控制加載砂時機械使用情況,運輸車在砂墊層上陷車,車輪打滑可能造成破口,推土機大角度轉彎,帶動砂墊層擰壞密封膜,影響抽真空。
前期真空壓力上不去的主要因素是密封墻,后期關鍵是加載砂時機械保護密封膜不好,造成漏氣。為保證抽真空效果,前期密封墻施工要控制質量,在加載時提高保護意識,注意施工細節,防止破壞密封膜。