高地下水位市政道路富水软基立体式降排水施工工法.pdf

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1、高地下水位市政道路富水软基高地下水位市政道路富水软基 立体式降排水施工工法立体式降排水施工工法 目目 录录 1 前言.3 2 工法特点.3 3 适用范围.3 4 工艺原理.3 5 施工工艺及操作要点.4 5.1 工艺流程.4 5.2 施工要点.5 6 材料与设备.7 6.1 材料.7 6.2 设备.7 7 质量控制.8 7.1 技术规范.8 7.2 质量控制具体指标.8 7.3 质量保证措施.8 8 安全措施.9 9 环保措施.9 10 资源节约.9 11、效益分析.9 11.1 经济效益分析.9 11.2 社会效益.10 12 应用实例.11 高地下水位市政道路富水软基高地下水位市政道路富水

2、软基 立体式降排水施工工法立体式降排水施工工法 1 前言前言 我国长江流域临江临河地区广泛分布着淤泥、淤泥质土、冲填土等软弱下卧层，这类土具有含水量大、压缩性高、强度低、透水性差等不利于工程的特点。在这类地质条件下修建路基易产生承载力不足，沉降差异过大，沉降延续时间长等工程问题，因此在此类软土地基区域施工前必须进行软基处理，而常见的软基处理方式为清淤换填或水泥搅拌桩等，但这些方法存在工程量大，成本高，工期长，对环境有污染等缺点。中交二航局通过对富水区域软基施工进行研究，并在黄冈产业园项目进行应用与总结，形成了高地下水位市政道路富水软基立体式降排水施工工法。本工法关键技术申报了一项国家专利：“一

3、种路基施工过程中降低地下水位的施工方法”（201810470448.8）。2018 年 4 月 20 日，该工法被评为中交二航局企业工法。2017 年7 月16 日该工法的关键技术通过中国公路建设行业协会组织的成果鉴定，达到国内先进水平。2 工法特点工法特点 2.0.1 利用排水沟排除表面及上层滞水，有利于后续施工，成本低，施工方便。2.0.2 利用隔水薄膜结合黏土墙形成一道防渗墙，施工方便，取材简单。2.0.3 采用高真空击密法，对软基进行处理，快速降低地下水位并使土体固结，成本低，效率高。3 适用范围适用范围 本工法适用于富水区域软基降排水施工。4 工艺原理工艺原理 4.0.1 项目地处临

4、江带，地下水丰富，土体含水量高，路基沟槽开挖后基底表面会积水，两侧开挖的排水沟可将路基沟槽内积水汇集，保证沟槽表面不积水。4.0.2 隔水薄膜结合黏土墙形成的防渗墙墙底埋于透水层下，对施工区域内外的地下水形成了一道屏障，能有效防止施工区域降排水施工时外部地下水渗入。4.0.3 采用高真空击密法，对软基进行处理，将真空降水技术与强夯击密有机结合，采用浅、深真空管针对性布管，在降低土地体含水量的同时采用浅坑强夯达到土体固结的效果。5 施工工艺及操作要点施工工艺及操作要点 5.1 工艺流程工艺流程 工艺流程见图 5-1。排水沟开挖路基开挖集水井施工及抽排水隔水沟开挖隔水沟内侧铺设隔水膜隔水沟内回填黏

5、土施工准备真空管布置管路、泵的连接和密封开动真空泵排水第一遍击密第二、三遍排水击密拆除真空管、推平场地满夯场地碾压整平路基指标检测验收图图 5-1 工艺流程图工艺流程图 5.2 施工要点施工要点 5.2.1 施工准备 综合考虑施工机械设备、材料及现场施工条件，全面组织现场准备工作，包括现场施工人员技术交底，施工机械、设备及材料准备。针对关键工序、主要技术要求、质量标准、质量目标提出具体要求，并对施工人员进行岗前安全培训。5.2.2 路基开挖 拟建道路结构层厚度80cm，路床厚度80cm，预计高真空击密过程中平均施工沉降为30cm，故高真空击密处理前场地整平标高按不高于（设计标高-130cm）控

6、制，即路床底以上 30cm。5.2.3 排水沟开挖 清表后在道路两侧处理边界线外开挖排水沟，排水沟平均深 0.5m,宽 1m，挖好的排水沟用挖机配合人工进行整形，将上层滞水及表层水汇入排水沟内。同时后期也可将场内真空管排水汇入排水沟。5.2.4 集水井施工及抽排水 排水沟内每隔一定距离设置一处集水井，集水井设置一台水泵，将排水沟内汇集的上层滞水及表层水汇入集水井然后抽排入附近沟渠中。5.2.5 隔水沟开挖 在路基处理边线以外约 8m 处，开挖隔水沟槽，沟底标高达到透水层以下 0.5m。5.2.6 隔水沟内侧铺设隔水膜 在沟内侧铺设隔水膜，隔水膜每 100 米一段，每段薄膜预留 8 到 10 米

7、搭接。5.2.7 隔水沟内回填黏土 待隔水薄膜铺设好后，用黏土回填，结合隔水薄膜，形成一道双重防渗水结构，有效阻断了施工区域外的地下水渗透。5.2.8 真空管布置 根据现场水层的分布情况采用深层和浅层高真空管分层布置，深管间（3.5-4.0m）3.5m，长度 6m，浅管间距（3.5-4.0m）3.5m，长度 3-4m，浅管针对 1.5 米处砂层降水，深管针对 3.5 米处承压水层降水。根据优化的参数布置真空管，真空管采用 3m 和 6m，间距（3.5-4.0m）3.5m。在施工过程中根据信息化施工情况调整施工参数。真空设备采用新式节能真空泵，高真空排水系统包括卧管和真空降水管两部分组成。5.2

8、.9 管路、泵的连接和密封 高真空排水系统包括卧管和真空降水管两部分组成，高空管采用32 的钢管，下部进水孔包裹两层尼龙漏膜形成真空管。卧管采用50PVC 管。卧管与真空管之间采用内缠钢丝软胶管连接，连接的接头应严密。真空管口应有保护措施，防止杂物掉入井管内。为防止滤网损坏，在真空管放入前，应认真检查，以保证滤网完好。高真空成孔采用机械震动插管式成孔，植入真空管后，利用机械震动，让透水层的砂落入真空管滤段外侧，形成砂滤层，增强排水效果。深管成孔时，对滤段采取针对性设置，先探明承压水的位置，保证滤段正好位于承压层，有效排除承压水。5.2.10 开动真空泵排水 真空系统运行时，应保证连续抽水，并准

9、备双电源，正常出水规律为“先大后小，先浑后清”。在运行过程中应经常观察，如出现不出水等异常情况，应立即检查管路是否漏气、真空管是否堵塞，发现情况后及时纠正，若情况严重时要求拔除真空管重新埋设。5.2.11 第一遍击密 高真空排水一段时间后、观测地下水位降至地面以下 2.0m 后进行第一遍点夯击密。夯击能量 1000-1200kNm，击数 1-2 击。1、标识第一遍击密点位置，并测量原地面高程。2、起重机就位，使夯锤中心对准夯点位置。3、测量夯前锤顶标高。4、将夯锤起吊到预定高度，夯锤脱落自由下落后放下吊钩，测量锤顶标高；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。5、重复步骤 4，按设

10、计要求的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。6、换夯点，重复 25，完成第一遍全部夯点的夯击。7、击密应分段进行，从一边向另一边进行，起重机应直线行走。每击密完一遍，对影响下一遍夯机通行的夯点用推土机推平，放线定位接着进行下一道工序的施工。8、按上述步骤完成全部点夯夯点的夯击后再进行一遍满夯后碾压平整场地并测量场地标高。5.2.12 第二、三遍排水击密 第一遍击密完成后进行第二遍、第三遍排水击密施工，每遍排水时间约 47 天。第二遍点夯击密，夯击能量 1200-1300kNm，击数 2-3 击，两遍点夯的夯点位置均按照梅花形布置；第三遍点夯，夯击能量 1200-1400kNm，击数 2-3

11、 击，夯点位与第一遍重叠。具体能量和击数可在每遍施工时根据试夯情况调整。每遍点夯击密后根据现场信息化反馈资料分析，结合现场情况判断处理效果，并调整施工参数。5.2.13 拆除真空管、推平场地 最后一遍击完后，拆除真空管，用推土机将场地推平。5.2.14 满夯 场地平整后进行满夯，满夯能量为 600kNm，击数 1 击，锤印相互搭接 1/4 锤径。5.2.15 场地碾压平整 最后一遍击完后，由推土机将场地推平，并用压路机碾压密实。5.2.16 路基指标检测验收 对处理完成后的路基进行弯沉值、高程等各项指标进行检测验收。6 材料与设备材料与设备 6.1 材料材料 表表 6-1 主要材料表主要材料表

12、 项次 名称 规格型号 用途 备注 1 卧管(PVC 管)50 真空排水卧管 2 钢丝管 32 转50 卧管与竖管接头 3 钢管 32 真空排水竖管 6m 长 4 钢管 32 真空排水竖管 3m 长 5 隔水膜 隔水 6.2 设备设备 表表 6-2 主要施工机械设备主要施工机械设备 项次 名称 规格型号 用途 备注 1 高频插管机 高频 2000 真空管插打 2 HVDM成套降水设备 15kw 真空排水 3 挖掘机 柳工 925D 沟槽开挖 4 强夯机械 三一 50t 击实 5 推土机 场地平整 6 压路机 场地碾压 7 GPS 测量放线 8 水准仪 测高程 7 质量控制质量控制 7.1 技术

13、规范技术规范 7.1.1建筑地基处理技术规范（JGJ792002）；7.1.2建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）；7.1.3公路路基施工技术规范（JTG F102015）；7.1.4公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2017）；7.1.5城镇道路工程施工与质量验收规范（CJJ1-2017）。7.2 质量质量控制具体指标控制具体指标 表表 7-1 降排水降排水质量质量标准标准 序号 项 目 规定值或允许偏差 1 排水沟坡度 1%2%2 井管（点）垂直度 1%3 井管（点）间距 150mm 4 井管（点）插入深度 200mm 表表 7-2 强夯地基强夯地基质量质

14、量标准标准 序号 项 目 规定值或允许偏差 1 地基强度 30MPa 2 地基承载力 140KPa 3 夯锤落距 300mm 4 锤重 100kg 5 夯击间距 500mm 7.3 质量保证措施质量保证措施 7.3.1 组织各方对软基处理方案进行评审，保证施工方案合理安全。7.3.2 开工前做好技术交底工作，使各级施工人员清楚的掌握工程部位、施工工序、施工工艺和技术规范要求，对关键工序做到心中有数。7.3.3 组织测量人员进行测量控制。7.3.4 配齐满足施工要求的各类设备，各设备检验验收合格后方可进场。7.3.5 施工过程中严格执行各种检查制度。8 安全措施安全措施 8.0.1 现场作业人员

15、需佩戴安全防护用品，不戴安全帽不得进入施工现场；8.0.2 机械操作人员持证上岗，必须严格执行各项操作规程，正确使用个人劳动用品；8.0.3 击密施工作业进行安全技术交底；8.0.4 施工现场设置安全警示牌；8.0.5 设置安全警示线；8.0.6 有专门安全员进行现场安全检查与巡视。9 环保措施环保措施 9.0.1 成立环境保护领导小组，进行定期检查。9.0.2 施工临时道路、运输道路和施工现场经常进行洒水整修，防止扬尘，污染农田和环境。9.0.3 施工现场设置排水系统，排污设施；设置沉淀池。冲洗搅拌机和车辆的污水等施工过程中产生的污水，经过沉淀池沉淀后，排入下水道系统。杜绝泥浆、污水、废水外

16、溢或堵塞城市下水道。9.0.4 合理安排施工时间，夜间施工严格遵守有关部门规定。尽可能选用噪音小的设备进行施工。积极和周围群众处理好关系，共同开展文明共建活动。积极利用便利条件为周边居民办一些实事。开工前提前告示通知，施工中一旦出现矛盾立即协调解决，不留后患。10 资源节约资源节约 本工法的应用，加快了软基处理的工期，节省了开山石渣的换填量，减少了设备的租赁时间，有效保护了周边环境，提高了施工质量。11、效益分析、效益分析 11.1 经济效益分析经济效益分析 优化后的软基处理方案在保证施工质量及安全的前提下，加快了施工进度，降低生产成本，其经济对比分析如下。1、路基排水 渗沟开挖深度较深，且设

17、有排水层、反滤层和封闭层，工艺复杂，工期较长，而采用在路基两侧开挖排水沟的方式则施工方便，成本更低，有利于工期。表表 11-1 排水沟排水方案与常规渗沟排水方案经济效益对比排水沟排水方案与常规渗沟排水方案经济效益对比 方案 工程量描述 工期 成本（万元）节约成本（万元）渗沟排水 渗沟挖方量 14 万方，综合单价 20元/方，渗沟长度 28km，综合单价50 元/m 75 天 1420+2.850=420 万元 220 排水沟排水 排水沟挖方量 10 万方，开挖回填综合单价为 20 元/方 30 天 1020=200 万元 节约工期 45 天，节约成本 220 万元。2、隔水膜结合黏土防渗墙 高

18、压旋喷桩作为防渗墙存在工期长，有污染的缺点；而利用隔水膜结合黏土防渗墙则工期短，造价低，取材方便，更有利于现场施工。图图 11-2 隔水膜结合黏土防渗墙隔水方案与常规高压旋喷桩隔水方案经济效益对比隔水膜结合黏土防渗墙隔水方案与常规高压旋喷桩隔水方案经济效益对比 方案 工程量描述 计划成本（万元）工期 节约成本（万元）高压旋喷桩隔水 高压旋喷桩施工 12000m，单价167 元/m 1.2167=200.4 万元 30 天 180.5 采用隔水膜+隔水防渗黏土墙 隔水膜 10200，单价 3.5 元/；黏土 20400m，单价 8 元/m 1.023.5 元/+2.048 元/m=19.9 万元

19、 15 天 节约工期 15 天，节约成本 180.5 万元。3、软基处理 采用高真空击密法进行软基处理，相对于原设计清淤换填更节省工期，成本更低。图图 11-3 优化后的高真空击密降水方案与设计清淤换填方案经济效益对比优化后的高真空击密降水方案与设计清淤换填方案经济效益对比 方案 工程量描述 计划成本（万元）工期 节约成本（万元）清淤换填 清除淤泥 9.3 万 m，单价 17 元/方，换填开山石渣 9.5 万 m，单价 82.5 元/方 9.317+9.582.5=941.9 万元 90 天 311.9 高真空击密 高真空处理面积 60000 60000105 元/=630 万元 60 天 节

20、约工期 30 天，节约成本 311.9 万元。综上可看出，采用本工法产生了直接经济效益 712.5 万元，缩短工期 3 个月。11.2 社会效益社会效益 地下水位市政道路富水软基立体式降排水施工工法施工，保证了施工质量，缩短了施工工期，符合国家倡导的发展低碳经济需要及节能环保要求，达到了绿色环保，节能降耗的目的，具有显著的社会效益。12 应用实例应用实例 黄冈产业园位于黄冈市城区西北部，又名禹王工业园。一期 PPP 项目市政道路共 17 条，所有道路共长 45.78km，道路主要为低填浅挖路基，本地区雨量充沛，地形较平坦，全线均分布有较多大面积鱼塘，局部分布有少量藕塘。地下水含量丰富，软基处理困难且工程量大。2017 年 1 月2018 年 3 月，依托工程软基处理利用该工法施工，在保证施工质量的同时又加快了施工进度，取得了成功的应用。