一种城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺的制作方法

1.本发明涉及一种城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺。


背景技术：

2.为适应城市的发展规划，根据城市现状及自然坏境特点，经济合理地布局规划城市道路系统，既满足城市交通的需要，又形成良好的城市面貌，达到有利生活、工作及文化娱乐活动的目的，需要因地制宜地进行道路开发。城市道路主要用于承载车辆运行，因此需要较好的结构稳定性。当需要在采用淤泥、粉质黏土、砂及少量砾石回填形成的吹填陆域修建道路时，由于这种吹填陆域属于软土地基，受压后的沉降量较大，且沉降的程度不一，非常容易导致道路沉降不一而出现开裂，使得道路的结构稳定性较差，为此需要对软土地基加以改善处理。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，它的加固深度较深，处理后的地基承载能力高。
4.本发明的目的是这样实现的：一种城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，包括以下步骤：土方开挖、铺设编织布、铺设砂垫层、施打排水板、布设真空管网、铺设无纺布、铺设真空密封膜、抽真空、软基处理效果检测和卸载；
5.进行土方开挖步骤时，将处理区的土方开挖至路基处理高程，按地形条件、土层产状、路堑断面及其长度确定开挖方式；针对平缓横坡地段，采用挖掘机横向台阶开挖；针对深路堑，采用挖掘机分层开挖；靠近软基处理表面及边坡，采用挖掘机开挖并辅以人工开挖；再将处理区分成若干个矩形处理单元块，并在每个处理单元块的四周边开挖密封沟；
6.进行铺设编织布步骤时，在各个处理单元块的泥面上铺设一层编织布，编织布横处理单元块方向的长度放宽2～3m，在编织布的幅宽边缘5cm处采用手提工业缝纫机缝两条平直的缝纫线进行搭接，搭接长度不小于5cm；采用包缝或丁缝方式缝合；
7.进行铺设砂垫层步骤时，在编织布上铺设50cm厚的砂垫层；砂垫层采用含泥量不大于5％的中粗砂，粒径≥0.075mm的颗粒含量在85％以上，砂垫层的干密度大于1.5t/m3，渗透系数大于5
×
10-3
cm/s；铺设砂垫层时，先采用自卸汽车将砂倾倒在处理区的边线内，每隔5m堆成砂堆，再采用小型挖机站在砂堆上逐步将砂粗铺在编织布的表面，最后采用小型推土机精平；
8.进行施打排水板步骤时，采用b型塑料排水板并采用机械定点插置，按照设计要求深度插置，露头50cm，插置间距为0.8m，正方形布置；
9.进行布设真空管网步骤时，还要埋设监测仪器；真空管网布设在砂垫层的表面，真空管网由若干根平行布置的主滤管和多根沿排水板的排列方向平行布置并与主滤管垂直连接的支滤管构成；主滤管采用φ50mm的波纹管，主滤管的布设间距为25m～30m；支滤管采用φ50mm的波纹管，支滤管的布设间距与排水板的排距相同，同一排排水板的上端与对应
的一根支滤管采用无纺布包头并用扎带进行绑扎，确保排水板与支滤管的直接接触，保证绑扎后的排水板的头部不在支滤管上滑动，且保证排水板与支滤管连通；真空泵采用射流泵并与主滤管连接；
10.进行铺设无纺布步骤时，将无纺布铺设在真空管网的表面；无纺布铺设时保持一定褶皱，以预留真空预压沉降；
11.进行铺设真空密封膜步骤时，将两层真空密封膜铺设在无纺布的表面，真空密封膜根据处理单元块的形状在加工厂热合成型；人工铺设真空密封膜时，真空密封膜的四周分单层埋入密封沟的淤泥面以下不少于1.0m，并在密封沟内真空密封膜的上方依次回填粘土层和淤泥层，确保膜下密封，使地基与大气层隔离；
12.进行抽真空步骤时，先开启2～3台真空泵，并轮换开泵，逐渐增加开泵率，再依次进入真空维护前期、真空维护中期和真空维护后期；
13.在真空维护前期，先开启处理单元块内10％～20％的真空泵，并按开泵计划轮换，持续抽10～15天，接着进行第一次加大开泵率，即开启处理单元块内20％～30％的真空泵，并进行第二次踩膜，以保证真空密封膜踩入泥面的深度，此时膜下真空度达到50～60kpa，保持该真空度10～15天，使土体进一步固结，经检查无漏气后，进行第二次加大开泵率，即开启处理单元块内40％～50％的真空泵，将膜下真空度提高到80kpa，保持该真空度30天，集中进行处理单元块的排水和排查，然后第三次加大开泵率，即开启处理单元块内80％的真空泵，进入真空维护中期；
14.在真空维护中期，将膜下真空度维持在80kpa以上的时间不小于60天；若膜下真空度不到80kpa，将开泵率加大到100％；
15.真空维护后期的要求如下：
16.1)密封沟内真空密封膜破损或者没踩好的地方要及时处理，并在密封沟缺泥时及时补填淤泥；
17.2)对失水漏气的密封沟要养水；
18.3)排查真空泵有无漏气现象：
19.4)对吸扁的主滤管要及时更换；
20.5)翻浆位置还未抽硬的要进行处理并补插塑料排水板；
21.在真空维护后期，要预防真空密封膜老化，要进行循环水的排查以及膜面排水，保持处理单元块的低水位；
22.进行软基处理效果检测步骤时，是在真空维护前期、真空维护中期和真空维护后期都要实施的，包括分层沉降观测、深层水平位移观测、表层沉降观测、地下水位观测、膜下真空度观测和孔隙水压力观测；
23.进行地下水位观测时，每两个处理单元块内布置一个地下水位观测点。
24.进行表层沉降观测时，在每个处理单元块内布置三个面层沉降板并采用水准仪和水准测尺测量；
25.进行膜下真空度观测时，在每个处理单元块内布置五个膜下真空度观测点；
26.进行孔隙水压力观测时，在每个处理单元块的中心位置布置五个孔隙水压力计；五个孔隙水压力计的电缆线分别穿过真空密封膜，出膜后集中绑扎，用竹竿做三脚架进行架设；
27.进行卸载步骤时，卸载要满足下列标准：
28.(1)处理处理单元块内的地基平均固结度达到设计要求，即地基平均固结度大于80％；
29.(2)达到抽真空的设计时间后，地基的日平均沉降量达到设计要求，即地块区的地基连续10天日沉降量小于或等于3mm/d，道路区的地基连续10天日沉降量小于或等于2mm/d；
30.(3)相关检测指标达到设计要求；
31.(4)达到抽真空设计时间的要求，且能满足地基承载力的要求。
32.上述的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，其中，进行施打排水板步骤时，按以下要求进行：
33.(1)根据局部区域的控制点，先用钢尺在纵横向按设计要求的间距放出每根排水板的位置，然后在每个位置作好标记作为插板机插板的位置；排水板的位置偏差不大于
±
10cm；
34.(2)导管采用扁形或圆形导管，其外套上一个适配的铁制导管靴，导管靴用小锁链系在导管上；
35.(3)施工前及施工中要经常检查调整插板机导管的垂直度，垂直度允许偏差
±
1.5％；
36.(4)采用锥形销子将桩尖卡在排水板的底部；
37.(5)排水板与排水板之间以齿槽相互搭接，搭接长度不小于25cm，并用横向三道细钢丝钉住；
38.(6)根据排水板的插置深度确定导管的入土深度，并根据不同处理单元块的插置深度，在机架上做好相应标记；插置过程中导管提升时回带排水板的长度不超过50cm，且回带排水板的根数不超过插置排水板的总根数的5％；如回带排水板的长度超过50cm时要在邻近板位处补打；
39.(7)插置完毕后每根排水板的外露部分不得遭污染，检查合格后要及时清除排水板周围带出的泥土并将井眼填实；排水板在砂垫层表面的外露长度不小于35cm。
40.上述的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，其中，进行分层沉降观测时，测点布设在处理单元块的中心位置，采用埋设沉降管及磁环的方法进行观测，在排水板插置完成后埋设；所述沉降管埋设钻孔的倾斜度要求不大于1
°
，钻孔底比最下面的一个磁环深0.5m，沉降管采用外径为53mm、壁厚为3.5mm的pvc管，每段长为4m，段与段之间用外接头和胶水连接，接头处密封不透水；沉降管的底部采用底盖和胶水密封，外面用土工布绑扎；按照设计要求在每段沉降管的预定位置套一只磁环，磁环在每段沉降管上自由滑动，但不能穿过接头；磁环上均匀布置三只带倒刺的钢片，钢片用螺丝固定在磁环上；将装配好的沉降管放入钻孔中，此时磁环向上的钢片与钻孔壁之间会产生摩擦，用力将沉降管压到孔底，再将沉降管向上拔出0.5m，使所有磁环均安装到设计高程，然后抓住沉降管使之不会下沉，再开始回填土料；沉降管各点的沉降采用钢尺沉降仪进行观测；测量时，先将测头放到沉降管底，以沉降管底的磁环为测量基准，待沉降管稳定后取前两次读数的平均值作为初始观测值，接着自下而上依次直接读取各层磁环到沉降管口的距离，每个测点要平行测定两次，读数误差不得大于2mm；再按观测频率要求进行观测，并记录相应的观测值；管口高程通过
rtk-gnss测量获取，rtk-gnss在“固定解”的工作模式下连续采集10分钟，取其平均值作为最终管口高程，最后将管口高程减去每层磁环到沉降管口的距离，从而获得每层磁环的实际高程值；
41.上述的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，其中，进行深层水平位移观测时，在处理区的四周边线各布置一个观测点，测斜管布置在处理区外至边线2m处，埋设深度根据已有的地勘资料确定，测点的间距为0.5m；测斜管埋设时采用钻机钻导孔，导孔的倾斜度小于1
°
，偏差率不大于1.5％，导孔的直径与测斜管匹配；测斜管的底部置于深度方向水平位移为零的硬上层中至少50cm或基岩上，测斜管内的十字导槽必须对准道路的纵横方向；测斜管下导孔前，底部安装底座后用密封胶进行密封，以防泥浆进入；测斜管下导孔前计算好长度、节数，并在节与节之间的接头处钻好自攻螺丝的导孔；当导孔内的水位较高对测斜管造成较大浮力时，向测斜管内注入清水且施加静压力，但不能将测斜管压弯，同时要保持导槽的方向不发生变化；当导孔深度小于20m或观测时间间隔长时，采用细砂回填或自然塌孔，以消除导孔壁与测斜管之间的空隙；细砂回填时一定要用长钢筋捣动，且间隔一定时间加砂，才能达到真正密实；当导孔深度大于20m，或观测时间间隔短时，采用管外由下向上注入水泥浆，直至水泥浆溢出地表为止。
42.上述的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，其中，所述沉降板包括底板和与底板的中心连接的沉降杆；底板采用厚度为8mm，尺寸为50cm
×
50cm的钢板，底板的中心部位安装一个用于连接沉降杆的螺丝接头，沉降杆用φ40mm的镀锌钢管制作，沉降杆的长度根据砂垫层的标高和设计沉降量加1m来确定。
43.上述的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，其中，进行卸载步骤时，相关检测指标包括分层沉降、深层水平位移、表层沉降、地下水位和孔隙水压力。
44.本发明的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺具有以下特点：工期短、施工安全、无污染环境、费用低，增加了软基处理的有效深度，有效控制后期沉降，处理后的地基承载能力高，具有很好的工程应用前景。
附图说明
45.图1是本发明的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺的流程图；
46.图2是本发明的城市道路软基一次有砂真空预压的处理的断面图；
47.图3是本发明的处理工艺中进行布设真空管网步骤时某一处理单元块的真空泵的布设平面图。
具体实施方式
48.下面对本发明作进一步说明。
49.请参阅图1至图3，本发明的城市道路软基一次有砂真空预压的处理工艺，包括以下步骤：土方开挖、铺设编织布、铺设砂垫层、施打排水板、布设真空管网、铺设无纺布、铺设真空密封膜、抽真空、软基处理效果检测和卸载。
50.进行土方开挖步骤时，将处理区的土方开挖至路基处理高程，按地形条件、土层产状、路堑断面及其长度确定开挖方式；针对平缓横坡地段，采用挖掘机横向台阶开挖；针对深路堑，采用挖掘机分层开挖；靠近软基处理表面及边坡，采用挖掘机开挖并辅以人工开
挖；再将处理区分成若干个矩形处理单元块，并在每个处理单元块的四周边开挖密封沟。
51.进行铺设编织布步骤时，在泥面上铺设一层编织布，编织布采用规格为150g/
㎡
聚丙烯编织布，横处理单元块方向的长度放宽2～3m，在编织布的幅宽边缘5cm处采用手提工业缝纫机缝两条平直的缝纫线进行搭接，搭接长度不小于5cm；采用包缝或丁缝方式缝合。编织布提供工作垫层(持力层)并起隔离淤泥的作用。
52.进行铺设砂垫层步骤时，在编织布上铺设50cm厚的砂垫层；砂垫层采用含泥量不大于5％的中粗砂，粒径≥0.075mm的颗粒含量在85％以上，砂垫层的干密度大于1.5t/m3，渗透系数大于5
×
10-3
cm/s；铺设砂垫层时，先采用自卸汽车将砂倾倒在处理区的边线内，每隔5m堆成砂堆，再采用小型挖机站在砂堆上逐步将砂粗铺在编织布的表面，最后采用小型推土机精平。砂垫层起到水平横向传递真空的作用。
53.进行施打排水板步骤时，采用b型塑料排水板并采用机械定点插置，按照设计要求深度插置，露头50cm，插置间距为0.8m，正方形布置；排水板在抽真空时作为竖向排水通道，通水量为主控指标；排水板按以下要求进行插置：
54.(1)根据局部区域的控制点，先用钢尺在纵横向按设计要求的间距放出每根排水板的位置，然后在每个位置作好标记作为插板机插板的位置；排水板的位置偏差不大于
±
10cm；
55.(2)导管采用扁形或圆形导管，其外套上一个适配的铁制导管靴，导管靴用小锁链系在导管上，这样导管可以重复利用；
56.(3)施工前及施工中要经常检查调整插板机导管的垂直度，垂直度的允许偏差为
±
1.5％；
57.(4)采用锥形销子将桩尖卡在排水板的底部；桩尖对排水板的底端起一个锚固作用，从而使导管的下沉带动排水板的下沉；
58.(5)排水板与排水板之间以齿槽相互搭接，搭接长度不小于25cm，并用横向三道细钢丝钉住；
59.(6)根据排水板的插置深度确定导管的入土深度，并根据不同处理单元块的插置深度，在机架上做好相应标记；插置过程中导管提升时回带排水板的长度不超过50cm，且回带排水板的根数不超过插置排水板的总根数的5％；如回带排水板的长度超过50cm时要在邻近板位处补打；
60.(7)插置完毕后每根排水板的外露部分不得遭污染，检查合格后要及时清除排水板周围带出的泥土并将井眼填实；排水板在砂垫层表面的外露长度不小于35cm。
61.进行布设真空管网步骤时，还要埋设监测仪器；真空管网布设在砂垫层的表面，真空管网由若干根平行布置的主滤管和多根沿排水板的排列方向平行布置并与主滤管垂直连接的支滤管构成；主滤管采用φ50mm的波纹管，主滤管的布设间距为25m～30m；支滤管采用φ50mm的波纹管，支滤管的布设间距与排水板的排距相同，同一排排水板的上端与对应的一根支滤管采用无纺布包头并用扎带进行绑扎，确保排水板与支滤管的直接接触，保证绑扎后的排水板的头部不在支滤管上滑动，且保证排水板与支滤管连通；在处理单元块内均匀布设真空泵，真空泵采用功率为7.5kw的射流泵并与主滤管连接，射流泵应形成不小于96kpa的真空压力，以维持膜下真空度不小于80kpa；还要预备备用真空泵，以防止施工过程中真空泵损坏。
62.进行铺设无纺布步骤时，将无纺布铺设在真空管网的表面；无纺布采用规格是200g/m2的无纺布或采用规格为200g/m2的涤纶短纤维针织布；无纺布铺设时保持一定褶皱，以预留真空预压沉降。无纺布主要起到隔绝淤泥、保护真空密封膜以及提供水平排水通道的作用。
63.进行铺设真空密封膜步骤时，将两层真空密封膜铺设在无纺布的表面，真空密封膜采用厚度为0.12～0.16mm的聚乙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜，根据处理单元块的形状在加工厂热合成型；人工铺设真空密封膜时，真空密封膜的四周分单层埋入密封沟的淤泥面以下不少于1.0m，并在密封沟内真空密封膜的上方依次回填粘土层和淤泥层，确保膜下密封，使地基与大气层隔离。真空密封膜用于整体性密封，与淤泥一起构成抽真空的密封系统。
64.进行抽真空步骤时，开始阶段，为防止大范围吸扁滤管及对处理单元块周围土体造成瞬间破坏，必须严格控制真空度的加载速率，具体操作时可先开启2～3台真空泵，并轮换开泵，逐渐增加开泵率，以防止土颗粒在高真空压力下形成土柱，再依次进入真空维护前期、真空维护中期和真空维护后期；
65.在真空维护前期，先开启处理单元块内10％～20％的真空泵，并按开泵计划轮换，持续抽10～15天，接着进行第一次加大开泵率，即开启处理单元块内20％～30％的真空泵，并进行第二次踩膜，以保证真空密封膜踩入泥面的深度，此时膜下真空度达到50～60kpa，保持该真空度10～15天，使土体进一步固结，经检查无漏气后，进行第二次加大开泵率，即开启处理单元块内40％～50％的真空泵，将膜下真空度提高到80kpa，保持该真空度30天，集中进行处理单元块的排水和排查，然后第三次加大开泵率，即开启处理单元块内80％的真空泵，进入真空维护中期；
66.如图3中，处理单元块布设十台真空泵，编号1～10，开泵计划见下表1：
67.表1.
[0068][0069]
在真空维护中期，将膜下真空度维持在80kpa以上的时间不小于60天，在确保真空
度在80kpa的情况下，可适当在膜上覆水以提高抽真空的效果，覆水的高度不得大于20～50cm；若膜下真空度不到80kpa，则将开泵率加大到100％；
[0070]
真空维护后期的要求如下：
[0071]
1)密封沟内真空密封膜破损或者没踩好的地方要及时处理，并在密封沟出现缺泥时，要及时补填淤泥；
[0072]
2)对失水漏气的密封沟要养水；
[0073]
3)排查真空泵有无漏气现象：
[0074]
4)对吸扁的主滤管要及时更换；
[0075]
5)处理效果不好位置要进行处理并补插塑料排水板；
[0076]
在真空维护后期，要预防真空密封膜老化，要进行循环水的排查以及处理单元块的膜面排水，保持处理单元块的低水位。
[0077]
进行软基处理效果检测步骤时，是在真空维护前期、真空维护中期和真空维护后期都要实施的，包括分层沉降观测、深层水平位移观测、表层沉降观测、地下水位观测、膜下真空度观测和孔隙水压力观测；
[0078]
进行分层沉降观测时，测点布设在处理单元块的中心位置，采用埋设沉降管及磁环的方法进行观测，在排水板插置完成后埋设；所述沉降管埋设钻孔的倾斜度要求不大于1
°
，钻孔底比最下面的一个磁环深0.5m，沉降管采用外径为53mm、壁厚为3.5mm的pvc管，每段长为4m，段与段之间用外接头和胶水连接，接头处密封不透水；沉降管的底部采用底盖和胶水密封，外面用土工布绑扎；按照设计要求在每段沉降管的预定位置套一只磁环，磁环在每段沉降管上自由滑动，但不能穿过接头；磁环上均匀布置三只带倒刺的钢片，钢片用螺丝固定在磁环上；将装配好的沉降管放入钻孔中，此时磁环向上的钢片与钻孔壁之间会产生摩擦，用力将沉降管压到孔底，再将沉降管向上拔出0.5m，使所有磁环均安装到设计高程，然后抓住沉降管使之不会下沉，再开始回填土料；沉降管各点的沉降采用钢尺沉降仪进行观测；测量时，先将测头放到沉降管底，以沉降管底的磁环为测量基准，待沉降管稳定后取前两次读数的平均值作为初始观测值，接着自下而上依次直接读取各层磁环到沉降管口的距离，每个测点要平行测定两次，读数误差不得大于2mm；再按观测频率要求进行观测，并记录相应的观测值；管口高程通过rtk-gnss测量获取，rtk-gnss在“固定解”的工作模式下连续采集10分钟，取其平均值作为最终管口高程，最后将管口高程减去每层磁环到沉降管口的距离，从而获得每层磁环的实际高程值；
[0079]
进行深层水平位移观测时，在处理区的四周边线各布置一个观测点，测斜管布置在处理区外至边线2m处，埋设深度根据已有的地勘资料确定，测点的间距为0.5m；测斜管埋设时采用钻机钻导孔，导孔的倾斜度小于1
°
，偏差率不大于1.5％，导孔的直径与测斜管匹配；测斜管的底部置于深度方向水平位移为零的硬上层中至少50cm或基岩上，测斜管内的十字导槽必须对准道路的纵横方向；测斜管下导孔前，底部安装底座后用密封胶进行密封，以防泥浆进入；测斜管下导孔前计算好长度、节数，并在节与节之间的接头处钻好自攻螺丝的导孔；当导孔内的水位较高对测斜管造成较大浮力时，向测斜管内注入清水且施加静压力，但不能将测斜管压弯，同时要保持导槽的方向不发生变化；当导孔深度小于20m或观测时间间隔长时，采用细砂回填或自然塌孔，以消除导孔壁与测斜管之间的空隙；细砂回填时一定要用长钢筋捣动，且间隔一定时间加砂，才能达到真正密实；当导孔深度大于20m，或观
测时间间隔短时，采用管外由下向上注入水泥浆，直至水泥浆溢出地表为止；
[0080]
进行表层沉降观测时，在每个处理单元块内布置三个沉降板并采用水准仪和水准测尺测量；沉降板包括底板和与底板的中心连接的沉降杆；底板采用厚度为8mm，尺寸为50cm
×
50cm的钢板，底板的中心部位安装一个用于连接沉降杆的螺丝接头，沉降杆用φ40mm的镀锌钢管制作，沉降杆的长度根据砂垫层的标高和设计沉降量加1m来确定。
[0081]
进行地下水位观测时，每两个处理单元块内布置一个地下水位观测点；
[0082]
进行膜下真空度观测时，在每个处理单元块内布置五个膜下真空度观测点；
[0083]
进行孔隙水压力观测时，在每个处理单元块的中心位置布置五个孔隙水压力计；五个孔隙水压力计的电缆线分别穿过真空密封膜，出膜后集中绑扎，用竹竿做三脚架进行架设。
[0084]
进行卸载步骤时，卸载要满足下列标准：
[0085]
(1)处理单元块内的地基平均固结度达到设计要求，即地基平均固结度大于80％；
[0086]
(2)达到抽真空的设计时间后，地基的日平均沉降量达到设计要求，即地块区的地基连续10天日沉降量小于或等于3mm/d，道路区的地基连续10天日沉降量小于或等于2mm/d；
[0087]
(3)相关检测指标达到设计要求；相关检测指标包括分层沉降、深层水平位移、表层沉降、地下水位和孔隙水压力；
[0088]
(4)达到抽真空设计时间的要求，且能满足地基承载力的要求。
[0089]
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。