淺層排水處理施工工藝初探
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁
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。同時(shí)，其與孔隙水壓力u有以下關(guān)系：δ′=δ-u.
在該段地表上布置淺層排水系統(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)部分消散；并用路基超載加壓來增總應(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)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)于2.2，含泥量不于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)于5×10-5cm/s，濾膜抗拉強(qiáng)度于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)凉た椢铮é亍?00g/m2）和聚丙烯有紡?fù)凉げ肌Ｆ浼夹g(shù)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度于2500N/5cm2，伸長率于14%，垂直向滲透系數(shù)于0.08cm/s，水平向滲透系數(shù)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)拱層至少兩個(gè)數(shù)量級，孔隙水將沿著橫向砂溝并以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。
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)。需要接長時(shí)，應(yīng)采用濾膜內(nèi)芯平搭接的形式，搭接長度不小于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長度內(nèi)），每10條檢查一條，每用3m直尺連續(xù)檢測；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，搭接長度不小于30cm，搭縫上下應(yīng)錯(cuò)開；而接長時(shí)宜采用縫接來保證應(yīng)力傳遞的連續(xù)性，須用尼龍線作對面縫接，縫接長度不小于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
?。?）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)。
?。?）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)較下部土層兩個(gè)數(shù)量級、含泥量低于5%即可。
?。?）S230塑料排水板，對比實(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)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。
?。?）對雙層復(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，最水平位移為5.2cm，鋪設(shè)塑料板路段最水平位移為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。
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。同時(shí)，其與孔隙水壓力u有以下關(guān)系：δ′=δ-u.
在該段地表上布置淺層排水系統(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)部分消散；并用路基超載加壓來增總應(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)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)于2.2，含泥量不于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)于5×10-5cm/s，濾膜抗拉強(qiáng)度于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)凉た椢铮é亍?00g/m2）和聚丙烯有紡?fù)凉げ肌Ｆ浼夹g(shù)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度于2500N/5cm2，伸長率于14%，垂直向滲透系數(shù)于0.08cm/s，水平向滲透系數(shù)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)拱層至少兩個(gè)數(shù)量級，孔隙水將沿著橫向砂溝并以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。
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)。需要接長時(shí)，應(yīng)采用濾膜內(nèi)芯平搭接的形式，搭接長度不小于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長度內(nèi)），每10條檢查一條，每用3m直尺連續(xù)檢測；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，搭接長度不小于30cm，搭縫上下應(yīng)錯(cuò)開；而接長時(shí)宜采用縫接來保證應(yīng)力傳遞的連續(xù)性，須用尼龍線作對面縫接，縫接長度不小于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
?。?）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)。
?。?）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)較下部土層兩個(gè)數(shù)量級、含泥量低于5%即可。
?。?）S230塑料排水板，對比實(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)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。
?。?）對雙層復(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，最水平位移為5.2cm，鋪設(shè)塑料板路段最水平位移為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。
