淺層排水處理的施工工藝研究論文

2021-04-13 論文

　　1前言

　　當軟土地基在荷載作用下，土中孔隙水將慢慢排出，孔隙水壓力u減小，地基發生固結變形，但在總應力δ不變的情況下，有效應力δ′就提高，地基土的強度逐漸增長。同時，其與孔隙水壓力u有以下關系：δ′=δ-u。

　　ピ詬枚蔚乇砩喜賈們巢閂潘系統就是為了改變地基原有的排水邊界條件，縮短排水距離，使孔隙水壓力在施工及預壓期內大部分消散；并用路基超載加壓來增大總應力，減少由次固結而產生的沉降，最終使有效應力得以增加、地基強度增強。從而達到沉降在施工及預壓期內大部分或基本完成。淺層排水處理系統共采用了四種方案：開挖砂溝、鋪設砂墊層、鋪設S230橫向塑料排水板和雙復合土工布。

　　2施工準備工作

　　2.1清除邊溝兩側根植土

　　應將設計兩邊溝外側邊緣間的根植土清除，深度控制在10～15cm，然后進行原地面的碾壓。在設計邊溝位置開挖臨時排水溝，其深度和縱坡以能排水為宜。

　　2.2原地表面的處理

　　用6%石灰土填至未開挖表土時的原地面標高，然后再做路拱，橫坡i=2%左右，并保持表面平整、密實。

　　2.3材料的選擇和試驗

　　2.3.1砂

　　施工中要求砂為中粗，細度模數大于2.2，含泥量不大于5%，用水沖法試驗，試驗方法應符合JTJ053-83《公路工程水泥混凝土試驗規程》的有關規定。

　　2.3.2S230塑料排水板

　　本工程所用的塑料板截面寬度為230mm，厚度為8mm，是由塑料芯板外包無紡布膜組成的復合體，除其外觀應完好外，還應滿足濾膜滲透系數大于5×10-5cm/s，濾膜抗拉強度大于10N/cm，復合體縱向抗拉強度9.0kN(10%應變)，復合體通水量294cm3/s，復合體拉伸應變11.8%(峰值應變)。

　　2.3.3復合土工布

　　本工程所采用的復合土工布是純滌綸短纖無紡土工織物(ω≥400g/m2)和聚丙烯

　　有紡土工布。其技術指標為抗拉強度大于2500N/5cm2，伸長率大于14%，垂直向滲透系數大于0.08cm/s，水平向滲透系數大于0.35cm/s(20kPa)、012cm/s(100kPa)、0.06cm/s(200kPa)。

　　3淺層排水處理施工工藝

　　3.1砂溝

　　由于砂的滲透系數達到0.06～0.006cm/s，比路基調拱層至少大兩個數量級，孔隙水將沿著橫向砂溝并以大于原來的速率向兩邊排出，從而達到排水固結的目的。

　　3.1.1砂溝的開挖

　　在調拱層上等厚分兩層鋪筑6%石灰土層，厚度為15cm，寬度為B-2×90cm(B為設計

　　坡腳寬)。

　　本工程開挖砂溝的尺寸為深30cm，寬40cm，相鄰砂溝的凈距為60cm，其橫斷面開挖出的土應運至路基范圍外。在砂溝的左、右兩端，應特別注意清除雜質和土粒，以使砂溝中的砂與碎石反濾層直接相連；在縱向接頭處，應整修出整齊的'被碾壓過的斷面，其長度不宜小于100cm。

　　3.1.2砂溝內砂的回填和密實

　　開挖好的砂溝經驗收合格后，分兩層回填砂，宜用人工及小推車運輸，禁止用重型輪胎式或履帶式機械，碾壓則用鋼輪或人工夯實為宜。

　　3.1.3施工標準和要求(見表1)。

　　表1

　　檢查項目允許偏差或規定值檢驗頻率檢驗方法

　　壓實度rd≥1.5t/m350m抽檢二斷面，

　　每斷面三點環刀法

　　縱斷高程±20mm20m抽檢一斷面，

　　每斷面測五點水準儀

　　厚度0～20mm20m抽檢一斷面，

　　每斷面測三點用鋼尺測量

　　3.2砂墊層

　　砂墊層是一種軟性墊層，其孔隙水壓力的消散速率比砂溝快，它還可以有效地防止毛細管水上升到路堤。

　　厚為30cm的砂墊層可分兩層攤鋪。攤鋪時的松鋪系數可按下式計算：K=rd×(1+W濕)/r濕(rd可取0.88.rdmax=0.88×1.5=1.32)，W濕取碾壓時砂的含水量，r濕為砂的松鋪濕容重)。但砂墊層的碾壓需特別注意，應根據碾壓面積大小，選用碾壓機械。

　　3.3S230橫向塑料排水板

　　本工程所用的塑料板，兩面均有凹槽，具有良好的三維透水性，且由于外包的無紡布濾膜可以防止排水通道不被堵塞，構成水平排水層。

　　3.3.1排水板的鋪設

　　在驗收合格的調拱層上按中到中距離83cm，定出每條塑料板的位置。

　　鋪設時，不能損壞塑料板的無紡布濾膜，塑料板應自然平展緊貼在調拱層上，不能隆起、扭曲。最好邊施工，邊用12號鉛絲做成U型釘將塑料板固定在調拱層上，間距2.0m一個。需要接長時，應采用濾膜內芯平搭接的形式，搭接長度不小于20cm，不得錯位。

　　3.3.2施工標準和要求

　　塑料板在運至工地前，應抽樣檢查其是否符合標準，抽檢頻率為1次/5000m，排水板間距最大誤差在2cm以內，抽檢頻率為每8.53m(10條排水板)查一條，每條查10點；順直度偏差控制在±2cm(20m長度內)，每10條檢查一條，每用3m直尺連續檢測；不合格的堅決不用，以保證質量。

　　3.4雙層復合土工布

　　土工布除了能構成淺層排水層外，由于它的整體性和抗拉強度，當在較大荷載作用下，高模量的土工布受力后將產生一垂直分力，可以重新分配內部應力，減少橫斷面方向上的沉降差異。同時，土工布在承受拉力和與土的摩擦作用時，還可以增大側向限制力，阻止側向擠出。

　　土工布的鋪設，應精心地將其平順展開在調拱層上，不得扭曲、褶皺、重疊。拼幅時宜用平頭搭接，搭接長度不小于30cm，搭縫上下應錯開；而接長時宜采用縫接來保證應力傳遞的連續性，須用尼龍線作對面縫接，縫接長度不小于30cm。

　　施工中如發現土工布有破損時，應修補好或更換。還要注意土工布在存放和鋪設過程中應盡量避免長時間暴露，以免影響其性能受損。

　　以上采用的砂溝、砂墊層橫向塑料板、雙層復合土工布等措施，只能構成軟基淺層排水層。其排水系統還包括兩側的碎石砂反濾層，它能有效地將排水層的水排向兩側邊溝，而不致使排水通道被土粒堵塞。

　　4幾點體會

　　(1)從路堤及軟土層滲出的水，如果存積在路堤坡腳處，將引起邊坡的局部破壞。因此，施工便道不能緊靠路堤坡腳處，宜將便道布置在臨時排水溝的外側，同時應處理好坡腳處的地表水，以利施工期的排水通暢，使地基得到快速固結。

　　(2)調拱層由于是6%石灰土底板，使得砂溝、砂墊層的下承層滲透性減小，而且中粗砂價格昂貴。因此，可以用砂礫石或瓜子片替代砂墊層或砂溝，只要滿足其本身的滲透系數較下部土層大兩個數量級、含泥量低于5%即可。

　　(3)S230塑料排水板，對比實際試驗的各項技術指標和規范上規定的各項技術指標，部分指標大大高于規范值，顯然很不經濟。在實際選材時，不能只依某些個人的判斷或者是一些商業性的目的，而應通過對比試驗，選定既能滿足試驗規范要求、又經濟實用的材料。

　　(4)對雙層復合土工布，原設計為縱橫向，后改成橫向雙層復合土工布，克服了縱向層難以錨固的困難，對均勻路基的沉降有比較明顯的效果。

　　(5)雙層復合土工布的橫向錨固回折長度為1.77m，而實踐表明，所鋪設的雙層復合土工布路段，最大水平位移為5.2cm，鋪設塑料板路段最大水平位移為6.7cm，其錨固方法是可行的。建議雙層土工布回折可改成單層回折。

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