三亞車站塑料排水板地基加固分析

宋成建

(中鐵二院工程集團有限責任公司,四川成都 610031)

1 車站地質(zhì)概況

三亞車站場坪位于濱海平原區(qū),地勢平坦開闊,略有起伏,地面高程 4～18m,相對高差 0～10m,地表多為農(nóng)田旱地。地層為 <1>人工填土:灰黃色,灰色,多為粉質(zhì)黏土、塊石土等,厚 1～4 m;<3>淤泥質(zhì)黏土:灰色,深灰色,軟 ～流塑狀,含少量貝殼類生物碎屑,局部含少量砂質(zhì),厚 2～15m,局部呈透鏡體尖滅:ρ=1.69(g/cm3),ω=49.37%,e=1.36,n=60.9%,Sr=100%,WL=40.81%,WP=19.92%,燒失量 =7.59%,天然快剪 C=6.44、 =4.01°,固結(jié)快剪 C=7.59、 =11.50°,av=1.42MPa-1,Es(v)=1.57MPa,Cv=0.21×10-3(cm2/s),Kv=1.35×10-8(cm/s),基本承載力 50 kPa;<5>中、粗砂:灰色,灰褐色,灰白色等,中密,飽和,砂質(zhì)多為粗中砂,局部為細砂,一般約含 10%的黏粒,局部含量可高達 30%。

2 塑料排水板加固設(shè)計

2.1 豎井直徑和間距

塑料排水板作用原理及設(shè)計方法與砂井相同[1],設(shè)塑料排水板寬度為 b,厚度為 δ,則其當量直徑 Dp為:

式中 α為換算系數(shù),通常取 0.6～0.9。

排水板按正三角形布置,間距l(xiāng)=1.0 m,則等效圓直徑de為:

2.2 固結(jié)度計算

固結(jié)度計算是豎井地基設(shè)計中一個很重要的內(nèi)容,因為知道各級荷載下不同時間的固結(jié)度,就可推算地基土的強度增長,從而可進行各級荷載下地基的穩(wěn)定性分析,并確定相應(yīng)的加載計算。已知固結(jié)度,可以推算加荷預(yù)壓期間地基的沉降量,以便確定預(yù)壓的期限。

對于塑料排水板加固地基,可采用太沙基滲透固結(jié)微分公式:

式中:e為自然對數(shù)的底數(shù),e=2.718;Tv為豎向固結(jié)時間因素;t為固結(jié)時間;H為土層豎向排水距離,雙面排水時H為土層厚度的一半,單面排水為土層厚度。

2.3 計算結(jié)果

(1)塑料排水板加固范圍 J1K0+335～J1K 2+240段,填方高度約為 8m左右,代表性斷面如圖 1所示。其固結(jié)計算的填土-時間-沉降曲線如圖2所示。

圖1 代表性橫斷面

圖2 J1K 0+335～J1K 2+240填土-時間-沉降曲線

(2)塑料排水板加固范圍 J1K0+111～J1K 0+190段,填方高度約為 3.2m左右,設(shè)置了 2～3m高的預(yù)壓土,以加速軟土固結(jié)過程,其固結(jié)計算的填土-時間-沉降曲線如圖 3所示。

圖3 J1K 0+111～+190填土-時間-沉降曲線

3 塑料排水板施工

塑料排水板施工是在基底碾壓、做好土拱坡、鋪設(shè)好沙墊層基礎(chǔ)上進行的。沙墊層厚 300mm,采用級配良好的中粗沙,含泥量≯5%,且不含有機質(zhì)、垃圾等雜質(zhì),并經(jīng)碾壓,達到中密以上。

3.1 施工工序

3.2 關(guān)鍵工序控制

(1)放樣:直線段,按 100m劃為一個方格,作為一個施工段,用經(jīng)緯儀放出左線中樁,每 25m作一個控制點。曲線段,每 40m劃一個方格,作為一個施工段,用經(jīng)緯儀放出左線中柱,每 20m作一個控制點。在每個方格內(nèi),以控制點為準,用鋼尺放出這一施工段的全部孔位,每個孔位都插上標記,便于插板機對正就位。

(2)垂直度控制:采用垂直線觀測法,通過縱橫兩個方向觀測套管的垂直情況,通過移動機體調(diào)整機體平整度,使其滿足 1.5%的設(shè)計要求的偏差之內(nèi)。

(3)打設(shè)深度控制:為保證塑料排水板充分嵌入淤泥層,達到設(shè)計深度,現(xiàn)場采取如下方法對深度進行控制。當架設(shè)用靜壓式插板機時,在施插過程中,當菱形插管不再進深,機器前部被抬起,說明塑料板已到達黏土層,可以上拔。當架設(shè)用振動式插板機時,在施插過程中,當出現(xiàn)連續(xù)激振動仍不進尺且插管有反彈現(xiàn)象,說明塑料板正穿透淤泥層,到達黏土層,可以上拔。

4 施工技術(shù)質(zhì)量要求

(1)注意排水板的技術(shù)性能,應(yīng)按設(shè)計要求對每批進場的產(chǎn)品抽查檢驗合格后方可施工。

(2)施工前對照地質(zhì)資料,在塑料排水板加固范圍內(nèi)作必要的觸探(探孔)檢查,以盡量避免施工塑料排水板碰到地下障礙物;當碰到地下障礙物而不能繼續(xù)打進或使孔體傾斜(塑料排水板平面位置允許偏差為 ±30mm),則應(yīng)棄置該孔而拔管移位(相距 45 cm左右),重新施打塑料排水板。

(3)排水板芯板應(yīng)有耐腐蝕性和足夠的柔性,保證塑料排水板在地下的耐久性并在土體固結(jié)變形時不會被折斷或者破裂;不得使用濾膜損壞和污染的塑料排水板,以防止淤泥進入板芯;排水板在裝運和儲存期間,要確保有足夠的保護層,在施工現(xiàn)場存放要注意防曬及泥漿、灰塵污染或其它物體的碰撞破壞。嚴禁塑料排水板長時間在陽光下曝曬,并保持通風、干燥和遠離高溫源。

(4)排水板施插過程應(yīng)逐板進行自檢,并按要求作好施工記錄;打入地基的塑料排水板應(yīng)為整板,不允許接長;打設(shè)后應(yīng)及時清除排水板周圍帶出的泥土并用砂子回填密實,不得污染外露的排水板;外露的排水板應(yīng)妥善保護,且不得曝曬過久。

(5)場地加載要求:采用分層填筑、分層碾壓;塑料排水板加固區(qū)的路堤填筑應(yīng)嚴格按照“填土高度-時間-沉降”關(guān)系曲線進行。施工時通過對監(jiān)測點進行水平位移及垂直位移監(jiān)測,控制加載速率,邊樁水平位移每晝夜應(yīng)少于 5 mm,基底中心沉降每晝夜應(yīng)少于 10mm,如果超過以上控制值,應(yīng)暫緩填筑或卸載。

5 結(jié) 論

三亞車站場坪軟土分布面積大,采用塑料排水板進行加固技術(shù)可行,經(jīng)濟合理。當路堤填筑高度較小時結(jié)合堆載預(yù)壓進行排水板固結(jié)加固,路堤填筑高度較高時直接進行填筑路堤進行排水固結(jié)加固。最后總結(jié)了排水板加固軟基施工及質(zhì)量控制技術(shù)要求,以確保排水固結(jié)加固地基效果。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].中國建筑工業(yè)出版,2008