三亚车站塑料排水板地基加固分析

宋成建

(中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都 610031)

1 车站地质概况

三亚车站场坪位于滨海平原区,地势平坦开阔,略有起伏,地面高程 4～18m,相对高差 0～10m,地表多为农田旱地。地层为 <1>人工填土:灰黄色,灰色,多为粉质黏土、块石土等,厚 1～4 m;<3>淤泥质黏土:灰色,深灰色,软 ～流塑状,含少量贝壳类生物碎屑,局部含少量砂质,厚 2～15m,局部呈透镜体尖灭:ρ=1.69(g/cm3),ω=49.37%,e=1.36,n=60.9%,Sr=100%,WL=40.81%,WP=19.92%,烧失量 =7.59%,天然快剪 C=6.44、 =4.01°,固结快剪 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),基本承载力 50 kPa;<5>中、粗砂:灰色,灰褐色,灰白色等,中密,饱和,砂质多为粗中砂,局部为细砂,一般约含 10%的黏粒,局部含量可高达 30%。

2 塑料排水板加固设计

2.1 竖井直径和间距

塑料排水板作用原理及设计方法与砂井相同[1],设塑料排水板宽度为 b,厚度为 δ,则其当量直径 Dp为:

式中 α为换算系数,通常取 0.6～0.9。

排水板按正三角形布置,间距l=1.0 m,则等效圆直径de为:

2.2 固结度计算

固结度计算是竖井地基设计中一个很重要的内容,因为知道各级荷载下不同时间的固结度,就可推算地基土的强度增长,从而可进行各级荷载下地基的稳定性分析,并确定相应的加载计算。已知固结度,可以推算加荷预压期间地基的沉降量,以便确定预压的期限。

对于塑料排水板加固地基,可采用太沙基渗透固结微分公式:

式中:e为自然对数的底数,e=2.718;Tv为竖向固结时间因素;t为固结时间;H为土层竖向排水距离,双面排水时H为土层厚度的一半,单面排水为土层厚度。

2.3 计算结果

(1)塑料排水板加固范围 J1K0+335～J1K 2+240段,填方高度约为 8m左右,代表性断面如图 1所示。其固结计算的填土-时间-沉降曲线如图2所示。

图1 代表性横断面

图2 J1K 0+335～J1K 2+240填土-时间-沉降曲线

(2)塑料排水板加固范围 J1K0+111～J1K 0+190段,填方高度约为 3.2m左右,设置了 2～3m高的预压土,以加速软土固结过程,其固结计算的填土-时间-沉降曲线如图 3所示。

图3 J1K 0+111～+190填土-时间-沉降曲线

3 塑料排水板施工

塑料排水板施工是在基底碾压、做好土拱坡、铺设好沙垫层基础上进行的。沙垫层厚 300mm,采用级配良好的中粗沙,含泥量≯5%,且不含有机质、垃圾等杂质,并经碾压,达到中密以上。

3.1 施工工序

3.2 关键工序控制

(1)放样:直线段,按 100m划为一个方格,作为一个施工段,用经纬仪放出左线中桩,每 25m作一个控制点。曲线段,每 40m划一个方格,作为一个施工段,用经纬仪放出左线中柱,每 20m作一个控制点。在每个方格内,以控制点为准,用钢尺放出这一施工段的全部孔位,每个孔位都插上标记,便于插板机对正就位。

(2)垂直度控制:采用垂直线观测法,通过纵横两个方向观测套管的垂直情况,通过移动机体调整机体平整度,使其满足 1.5%的设计要求的偏差之内。

(3)打设深度控制:为保证塑料排水板充分嵌入淤泥层,达到设计深度,现场采取如下方法对深度进行控制。当架设用静压式插板机时,在施插过程中,当菱形插管不再进深,机器前部被抬起,说明塑料板已到达黏土层,可以上拔。当架设用振动式插板机时,在施插过程中,当出现连续激振动仍不进尺且插管有反弹现象,说明塑料板正穿透淤泥层,到达黏土层,可以上拔。

4 施工技术质量要求

(1)注意排水板的技术性能,应按设计要求对每批进场的产品抽查检验合格后方可施工。

(2)施工前对照地质资料,在塑料排水板加固范围内作必要的触探(探孔)检查,以尽量避免施工塑料排水板碰到地下障碍物;当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜(塑料排水板平面位置允许偏差为 ±30mm),则应弃置该孔而拔管移位(相距 45 cm左右),重新施打塑料排水板。

(3)排水板芯板应有耐腐蚀性和足够的柔性,保证塑料排水板在地下的耐久性并在土体固结变形时不会被折断或者破裂;不得使用滤膜损坏和污染的塑料排水板,以防止淤泥进入板芯;排水板在装运和储存期间,要确保有足够的保护层,在施工现场存放要注意防晒及泥浆、灰尘污染或其它物体的碰撞破坏。严禁塑料排水板长时间在阳光下曝晒,并保持通风、干燥和远离高温源。

(4)排水板施插过程应逐板进行自检,并按要求作好施工记录;打入地基的塑料排水板应为整板,不允许接长;打设后应及时清除排水板周围带出的泥土并用砂子回填密实,不得污染外露的排水板;外露的排水板应妥善保护,且不得曝晒过久。

(5)场地加载要求:采用分层填筑、分层碾压;塑料排水板加固区的路堤填筑应严格按照“填土高度-时间-沉降”关系曲线进行。施工时通过对监测点进行水平位移及垂直位移监测,控制加载速率,边桩水平位移每昼夜应少于 5 mm,基底中心沉降每昼夜应少于 10mm,如果超过以上控制值,应暂缓填筑或卸载。

5 结 论

三亚车站场坪软土分布面积大,采用塑料排水板进行加固技术可行,经济合理。当路堤填筑高度较小时结合堆载预压进行排水板固结加固,路堤填筑高度较高时直接进行填筑路堤进行排水固结加固。最后总结了排水板加固软基施工及质量控制技术要求,以确保排水固结加固地基效果。

[1]龚晓南.地基处理手册[M].中国建筑工业出版,2008