淺層排水處理的施工工藝研究論文
1前言
當(dāng)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(fā)生固結(jié)變形,但在總應(yīng)力δ不變的情況下,有效應(yīng)力δ′就提高,地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。同時(shí),其與孔隙水壓力u有以下關(guān)系:δ′=δ-u。
ピ詬枚蔚乇砩喜賈們巢閂潘系統(tǒng)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(yù)壓期內(nèi)大部分消散;并用路基超載加壓來增大總應(yīng)力,減少由次固結(jié)而產(chǎn)生的沉降,最終使有效應(yīng)力得以增加、地基強(qiáng)度增強(qiáng)。從而達(dá)到沉降在施工及預(yù)壓期內(nèi)大部分或基本完成。淺層排水處理系統(tǒng)共采用了四種方案:開挖砂溝、鋪設(shè)砂墊層、鋪設(shè)S230橫向塑料排水板和雙復(fù)合土工布。
2施工準(zhǔn)備工作
2.1清除邊溝兩側(cè)根植土
應(yīng)將設(shè)計(jì)兩邊溝外側(cè)邊緣間的根植土清除,深度控制在10~15cm,然后進(jìn)行原地面的碾壓。在設(shè)計(jì)邊溝位置開挖臨時(shí)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?xí)r的原地面標(biāo)高,然后再做路拱,橫坡i=2%左右,并保持表面平整、密實(shí)。
2.3材料的選擇和試驗(yàn)
2.3.1砂
施工中要求砂為中粗,細(xì)度模數(shù)大于2.2,含泥量不大于5%,用水沖法試驗(yàn),試驗(yàn)方法應(yīng)符合JTJ053-83《公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)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(fù)合體,除其外觀應(yīng)完好外,還應(yīng)滿足濾膜滲透系數(shù)大于5×10-5cm/s,濾膜抗拉強(qiáng)度大于10N/cm,復(fù)合體縱向抗拉強(qiáng)度9.0kN(10%應(yīng)變),復(fù)合體通水量294cm3/s,復(fù)合體拉伸應(yīng)變11.8%(峰值應(yīng)變)。
2.3.3復(fù)合土工布
本工程所采用的復(fù)合土工布是純滌綸短纖無紡?fù)凉た椢?ω≥400g/m2)和聚丙烯
有紡?fù)凉げ。其技術(shù)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度大于2500N/5cm2,伸長(zhǎng)率大于14%,垂直向滲透系數(shù)大于0.08cm/s,水平向滲透系數(shù)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(shù)達(dá)到0.06~0.006cm/s,比路基調(diào)拱層至少大兩個(gè)數(shù)量級(jí),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(dá)到排水固結(jié)的目的。
3.1.1砂溝的開挖
在調(diào)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(shè)計(jì)
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(yīng)運(yùn)至路基范圍外。在砂溝的左、右兩端,應(yīng)特別注意清除雜質(zhì)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(yīng)整修出整齊的被碾壓過的斷面,其長(zhǎng)度不宜小于100cm。
3.1.2砂溝內(nèi)砂的回填和密實(shí)
開挖好的砂溝經(jīng)驗(yàn)收合格后,分兩層回填砂,宜用人工及小推車運(yùn)輸,禁止用重型輪胎式或履帶式機(jī)械,碾壓則用鋼輪或人工夯實(shí)為宜。
3.1.3施工標(biāo)準(zhǔn)和要求(見表1)。
表1
檢查項(xiàng)目允許偏差或規(guī)定值檢驗(yàn)頻率檢驗(yàn)方法
壓實(shí)度rd≥1.5t/m350m抽檢二斷面,
每斷面三點(diǎn)環(huán)刀法
縱斷高程±20mm20m抽檢一斷面,
每斷面測(cè)五點(diǎn)水準(zhǔn)儀
厚度0~20mm20m抽檢一斷面,
每斷面測(cè)三點(diǎn)用鋼尺測(cè)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(xì)管水上升到路堤。
厚為30cm的砂墊層可分兩層攤鋪。攤鋪時(shí)的松鋪系數(shù)可按下式計(jì)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(shí)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(yīng)根據(jù)碾壓面積大小,選用碾壓機(jī)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(gòu)成水平排水層。
3.3.1排水板的鋪設(shè)
在驗(yàn)收合格的調(diào)拱層上按中到中距離83cm,定出每條塑料板的位置。
鋪設(shè)時(shí),不能損壞塑料板的無紡布濾膜,塑料板應(yīng)自然平展緊貼在調(diào)拱層上,不能隆起、扭曲。最好邊施工,邊用12號(hào)鉛絲做成U型釘將塑料板固定在調(diào)拱層上,間距2.0m一個(gè)。需要接長(zhǎng)時(shí),應(yīng)采用濾膜內(nèi)芯平搭接的形式,搭接長(zhǎng)度不小于20cm,不得錯(cuò)位。
3.3.2施工標(biāo)準(zhǔn)和要求
塑料板在運(yùn)至工地前,應(yīng)抽樣檢查其是否符合標(biāo)準(zhǔn),抽檢頻率為1次/5000m,排水板間距最大誤差在2cm以內(nèi),抽檢頻率為每8.53m(10條排水板)查一條,每條查10點(diǎn);順直度偏差控制在±2cm(20m長(zhǎng)度內(nèi)),每10條檢查一條,每用3m直尺連續(xù)檢測(cè);不合格的堅(jiān)決不用,以保證質(zhì)量。
3.4雙層復(fù)合土工布
土工布除了能構(gòu)成淺層排水層外,由于它的整體性和抗拉強(qiáng)度,當(dāng)在較大荷載作用下,高模量的土工布受力后將產(chǎn)生一垂直分力,可以重新分配內(nèi)部應(yīng)力,減少橫斷面方向上的沉降差異。同時(shí),土工布在承受拉力和與土的摩擦作用時(shí),還可以增大側(cè)向限制力,阻止側(cè)向擠出。
土工布的鋪設(shè),應(yīng)精心地將其平順展開在調(diào)拱層上,不得扭曲、褶皺、重疊。拼幅時(shí)宜用平頭搭接,搭接長(zhǎng)度不小于30cm,搭縫上下應(yīng)錯(cuò)開;而接長(zhǎng)時(shí)宜采用縫接來保證應(yīng)力傳遞的連續(xù)性,須用尼龍線作對(duì)面縫接,縫接長(zhǎng)度不小于30cm。
施工中如發(fā)現(xiàn)土工布有破損時(shí),應(yīng)修補(bǔ)好或更換。還要注意土工布在存放和鋪設(shè)過程中應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)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(fù)合土工布等措施,只能構(gòu)成軟基淺層排水層。其排水系統(tǒng)還包括兩側(cè)的碎石砂反濾層,它能有效地將排水層的水排向兩側(cè)邊溝,而不致使排水通道被土粒堵塞。
4幾點(diǎn)體會(huì)
(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(shí)排水溝的外側(cè),同時(shí)應(yīng)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(jié)。
(2)調(diào)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(jià)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(shù)較下部土層大兩個(gè)數(shù)量級(jí)、含泥量低于5%即可。
(3)S230塑料排水板,對(duì)比實(shí)際試驗(yàn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和規(guī)范上規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),部分指標(biāo)大大高于規(guī)范值,顯然很不經(jīng)濟(jì)。在實(shí)際選材時(shí),不能只依某些個(gè)人的判斷或者是一些商業(yè)性的目的,而應(yīng)通過對(duì)比試驗(yàn),選定既能滿足試驗(yàn)規(guī)范要求、又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的材料。
(4)對(duì)雙層復(fù)合土工布,原設(shè)計(jì)為縱橫向,后改成橫向雙層復(fù)合土工布,克服了縱向?qū)与y以錨固的困難,對(duì)均勻路基的沉降有比較明顯的效果。
(5)雙層復(fù)合土工布的橫向錨固回折長(zhǎng)度為1.77m,而實(shí)踐表明,所鋪設(shè)的雙層復(fù)合土工布路段,最大水平位移為5.2cm,鋪設(shè)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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