陳成 趙磊 黃程

摘 要：以武深高速項(xiàng)目施工為背景，針對地下水豐富、軟基處理困難的特點(diǎn)，采取了排水、隔水、降水相結(jié)合的施工方法，將地表水及上層滯水排到兩側(cè)排水溝，通過隔水膜結(jié)合黏土防滲墻阻隔了施工區(qū)域外的地下水滲透到施工區(qū)域內(nèi)，同時(shí)在施工區(qū)域內(nèi)采用高真空擊密法進(jìn)行軟基處理，保證了軟基處理的快速高效完成。

關(guān)鍵詞：排水;隔水;降水;黏土防滲墻;高真空擊密

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）07-0112-03

淤泥、淤泥土和沖刷土等土壤具有含水量大，壓縮性強(qiáng)，強(qiáng)度低，透水性差等特點(diǎn)，不利于工程。目前，這些基礎(chǔ)上的建筑物的建設(shè)不斷擴(kuò)大，不可避免地存在工程問題，如承載能力不足，沉降差異過大，沉降時(shí)間長，因此在此類軟土地基區(qū)域施工前必須進(jìn)行軟基處理，尤其是水的處理十分重要。如何大面積快速有效地降低路基施工范圍的地下水位是當(dāng)前富水區(qū)域路基施工面對的重要而現(xiàn)實(shí)的問題。

1 概述

武深高速公路是由武漢市向深圳市修建的一條縱向線路，該區(qū)域年平均降雨量1223～1494毫米。該區(qū)域地表水主要為水塘、水溝，補(bǔ)給方式為降雨，排出方式為地表徑流及人工用水，水量受氣象條件及人工影響明顯。

該線的特殊地質(zhì)主要是軟土和填土。 軟土表層是通過溝渠，魚塘和藕塘段的淤泥土。其厚度較大，分布較連續(xù)，易產(chǎn)生土體壓縮位移而導(dǎo)致路基沉降;路線經(jīng)過路段多為農(nóng)田，表層0.4～0.8 米為含植物根系的種植土，經(jīng)過人工耕種對其有擾動(dòng)，局部存在建筑垃圾為主的填筑土，多為松散欠固結(jié);此外，在粉質(zhì)粘土層中有一層柔軟的塑料粉質(zhì)粘土，具有中等偏高的壓縮性。

2 總體思路

采用排、隔、降水相結(jié)合的處理方式，在路基施工范圍外側(cè)開挖兩條排水溝，用于排除表層水及上層滯水，在排水溝外側(cè)另行設(shè)置一道隔水防滲墻，用于阻隔施工區(qū)域外的地下水通過透水層流入施工區(qū)域內(nèi)，在軟基處理范圍內(nèi)采用高真空擊密法進(jìn)行降水處理，最終把軟基施工范圍內(nèi)一定深度的地下水排除，并采用夯實(shí)擊密的方法對地基進(jìn)行加固處理。

3 施工工藝

3.1排水

首先將路基開挖至路床底標(biāo)高30厘米以上，預(yù)留沉降量，然后在路基施工范圍的兩側(cè)分別挖設(shè)排水溝，使地表水匯入排水溝，然后每間隔100米設(shè)置一座集水井進(jìn)行抽排。

3.2隔水

3.2.1黏土防滲的特點(diǎn)

一般情況下，采用黏土防滲對比于其他防滲材料而言，對地基基礎(chǔ)的要求較低，地基產(chǎn)生細(xì)微變形時(shí)，黏土在重力作用下自身可以愈合，若當(dāng)?shù)赝亮县S富、基礎(chǔ)覆蓋較深，可以使用黏土進(jìn)行防滲。黏土防滲的特點(diǎn)：黏土為當(dāng)?shù)夭牧希徒∮?，工程成本相對不高，黏土施工相對于瀝青混凝土、鋼筋混凝土等，施工工藝簡單，施工設(shè)備投入較少且為常規(guī)設(shè)備，黏土防滲對地基要求不高，開挖量相對減少。

3.2.2隔水膜結(jié)合黏土防滲墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隔水膜與粘土防滲墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合，由下支撐層，隔水膜防滲層和上防滲保護(hù)層組成。隔水膜與粘土防滲墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的任務(wù)是研究防水膜與粘土防滲墻及其下支撐層相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式和排列。確定每層結(jié)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)，包括材料，級配，厚度，滲透率，壓實(shí)參數(shù)等，提出詳細(xì)的施工技術(shù)和施工技術(shù)要求。

3.2.2.1 下部支持層設(shè)計(jì)

隔水薄膜與粘土防滲墻下支撐層相結(jié)合，應(yīng)具備以下功能：①具有一定的承載能力，以滿足施工和運(yùn)行期間的傳遞荷載要求; ②具有合適的粒徑，形狀和級配，確定最大粒徑，以避免防水膜在高水壓下破裂。隔水薄膜應(yīng)鋪設(shè)在嚴(yán)密的基礎(chǔ)上，表層應(yīng)平整。與膜接觸的層是致密的細(xì)土層，并且表層需平整。根據(jù)可行性研究階段的現(xiàn)場軋制試驗(yàn)的結(jié)果，當(dāng)隔水膜的下支撐層是順直的粘土層時(shí)，上粘土對隔水膜的損壞相對較小。

3.2.2.2隔水膜防滲層設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目防滲要求高，使用的隔水膜很厚。若使用復(fù)合土工膜，在膜布熱復(fù)合后，在兩側(cè)未復(fù)合的地方會(huì)發(fā)生很大程度的起皺;另一方面，復(fù)合疏水膜的質(zhì)量低于光膜的質(zhì)量，并且表面缺陷多于光膜。因此，防水膜防滲層應(yīng)由厚度為0.5毫米的聚乙烯制成。

3.2.2.3上部防滲、保護(hù)層設(shè)計(jì)

為了避免紫外線照射，高溫和低溫?fù)p壞，生物破壞和機(jī)械損傷對隔水膜表面造成的破壞，應(yīng)在隔水膜的上部設(shè)置保護(hù)層。該工程采用組合防滲形式，隔水膜上部填筑一定厚度（具體厚度根據(jù)開挖構(gòu)深定）的黏土，它既可起到保護(hù)層的作用，又可起到壓重作用，形成隔水屏障。

3.2.3隔水膜結(jié)合黏土防滲墻現(xiàn)場施工工藝

3.2.3.1場地試開挖、水量測量

從水位觀測數(shù)據(jù)（見圖1）來看，場地內(nèi)水位回升受1.8米深處夾砂透水層影響比較大，在開挖后7個(gè)小時(shí)內(nèi)水位回升速度比較快，21小時(shí)后水位穩(wěn)定，水位埋深約1.2米。

由此可見，本項(xiàng)目場地的封水措施尤其重要。封水措施是決定排水效果的關(guān)鍵，故在地基處理前，除了常規(guī)的截水措施外，還應(yīng)增加挖溝埋設(shè)隔水薄膜結(jié)合黏土隔水墻的隔水措施。

3.2.3.2隔水防滲墻布置

因吹填砂層的滲透性很好，必須在處理邊線外側(cè)設(shè)置隔水措施（見圖2），否則外圍的水會(huì)倒灌進(jìn)場地內(nèi)，影響開挖區(qū)的排水效果。同時(shí)考慮到開挖砂層為流砂，一般的隔水措施施工難度很大，故本項(xiàng)目的隔水措施可采用黏土防滲隔水墻，即在開挖邊線外側(cè)設(shè)置黏土密封墻，密封墻采用黏土換填流砂，寬度2.5米，深度要求穿透流砂層并進(jìn)入到原狀土層中0.5米，滿足隔水深度要求。

3.2.3.3隔水膜結(jié)合黏土防滲墻施工方法

在路基處理邊線以外約8米處，有已經(jīng)開挖的排水溝，隔水薄膜埋設(shè)在已有外側(cè)排水溝的內(nèi)坡。在試驗(yàn)區(qū)四周都埋設(shè)隔水薄膜，因場地內(nèi)開挖面以下約2米左右有一層50厘米厚的夾砂層，隔水薄膜要求埋設(shè)在流砂層層以下50厘米。

每次挖深達(dá)到7～8米時(shí)，工人將膜埋入一次。若發(fā)生坍塌導(dǎo)致無法埋膜時(shí)，使用臥管頂住膜底以確保膜可以埋在溝槽的底部

當(dāng)隔水膜被埋好后，挖掘機(jī)在坍塌之前迅速回填少量粘土，使膜底固定，然后另一臺挖機(jī)先慢后快的方式回填黏土。

隔水膜搭接處理：因隔水膜每100米一段，要四周隔水效果達(dá)到最佳效果，每段隔水膜銜接段不能滲水，每段薄膜預(yù)留8到10米搭接確保不能從中間滲水。

3.3降水

高真空擊密法施工工藝流程如圖3：

3.3.1高真空排水施工

根據(jù)現(xiàn)場水層的分布情況采用深層和淺層高真空管分層布置，深管間（3.5～4.0m）×3.5m，長度6m，淺管間距（3.5～4.0m）×3.5m，長度3～4m，淺管針對1.5米處砂層降水，深管針對3.5米處承壓水層降水。

真空管按優(yōu)化參數(shù)布置，真空管為3m和6m，間距為（3.5～4.0m）×3.5m。在施工過程中，根據(jù)信息化施工條件調(diào)整施工參數(shù)。真空設(shè)備采用新型節(jié)能真空泵，高真空排水系統(tǒng)由臥管和真空降水管兩部分組成。

使用Φ32鋼管，下入口孔包裹兩層尼龍滲漏膜形成真空管。臥管采用Φ50PVC管。臥管與真空管之間采用內(nèi)纏鋼絲軟膠管連接，連接的接頭應(yīng)緊密。

當(dāng)真空系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，確保不間斷抽水并設(shè)置兩組電源，正常的出水規(guī)律為“先大后小，先渾后清”。在運(yùn)行過程中應(yīng)及時(shí)觀察，若出現(xiàn)異常，應(yīng)立即檢查，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)改正。

在真空管口處設(shè)置保護(hù)措施，避免雜物掉到井管內(nèi)。

為避免濾網(wǎng)被破壞，在放置真空管前，需仔細(xì)檢查，確保濾網(wǎng)完好無損。

高真空成孔采用機(jī)械震動(dòng)插管式成孔，植入真空管后，利用機(jī)械震動(dòng)，讓1.5米處砂層的砂落入真空管濾段外側(cè)，形成砂濾層，增強(qiáng)排水效果。

深管成孔時(shí)，對濾段采取針對性設(shè)置，先探明承壓水的位置，保證濾段正好位于承壓層，有效排除承壓水。

3.3.2高真空排水技術(shù)要求

（1）根據(jù)給定的參數(shù)布置真空管，在施工過程中根據(jù)信息化施工情況調(diào)整施工參數(shù)。

（2）真空設(shè)備采用新式節(jié)能真空泵。

（3）高真空排水系統(tǒng)由臥管和真空降水管組成。

（4）使用Φ32鋼管，下入口孔包裹兩層尼龍滲漏膜形成真空管。臥管采用Φ50PVC管。臥管與真空管之間采用內(nèi)纏鋼絲軟膠管連接，連接的接頭應(yīng)緊密。

（5）當(dāng)真空系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，確保不間斷抽水并設(shè)置兩組電源，正常的出水規(guī)律為“先大后小，先渾后清”。在運(yùn)行過程中應(yīng)及時(shí)觀察，若出現(xiàn)異常，應(yīng)立即檢查，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)改正。

（6）真空管口設(shè)置保護(hù)措施，避免雜物掉入井管內(nèi)。

（7）為避免濾網(wǎng)被破壞，放置真空管前，需仔細(xì)檢查，確保濾網(wǎng)完好無損。

3.3.3強(qiáng)夯擊密施工

高真空排水一段時(shí)間后、觀測地下水位降至地面以下2米后進(jìn)行第一遍點(diǎn)夯擊密。第一遍擊密完成后進(jìn)行第二遍、第三遍排水擊密施工，每遍排水時(shí)間約4～7天。

點(diǎn)夯擊密：第一遍點(diǎn)夯擊密，夯擊能量1000～1200kN·m，夯擊次數(shù)1～2次;第二遍點(diǎn)夯擊密，夯擊能量1200-1300kN·m，夯擊次數(shù)2～3次，兩遍點(diǎn)夯的夯點(diǎn)位置均按照梅花形布置;第三遍點(diǎn)夯，夯擊能量1200～1400kN·m，夯擊次數(shù)2～3次，夯點(diǎn)位置與第一遍相同。

每遍擊密時(shí)間：第一遍擊密在排水后5～6天開始，水位要求降低至原地面以下2～2.5米（處理面以下約1米）;第二遍和第三遍擊密時(shí)間相隔4～5天。

具體能量和擊數(shù)可在每遍施工時(shí)根據(jù)試夯情況調(diào)整。每遍點(diǎn)夯擊密后根據(jù)現(xiàn)場信息化反饋資料分析，結(jié)合現(xiàn)場情況判斷處理效果，并調(diào)整施工參數(shù)。

滿夯擊密：滿夯能量600kN·m，夯擊次數(shù)為1次，錘印應(yīng)搭接1/4錘徑。

施工過程是信息化施工過程，在施工之前到現(xiàn)場做前期摸探，了解土性，在施工過程中根據(jù)信息化施工情況調(diào)整真空管布置參數(shù)以及每遍擊密間的排水時(shí)間，夯擊遍數(shù)、夯擊能量、擊數(shù)，在操作過程中需要根據(jù)處理效果調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

考慮天氣、質(zhì)量與進(jìn)度要求，質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

（1）水位明顯下降，土體含水量基本達(dá)到可密實(shí)要求，方可進(jìn)行強(qiáng)夯，強(qiáng)夯時(shí)，應(yīng)有明顯密實(shí)感，無明顯彈簧現(xiàn)象。

（2）強(qiáng)夯后不得在強(qiáng)夯工作出現(xiàn)碗狀深坑，碗狀深坑（>0.5米）下雨易積水，容易造成交工面彈簧現(xiàn)象。

（3）地基處理面以下0.3～0.7米有一層粉砂夾層，盡量把該粉砂夾層通過高真空擊密處理成一層完整的超固結(jié)硬殼層，所以擊密施工時(shí)應(yīng)注意：宜小間距（3～3.5米）淺坑（<0.5米）強(qiáng)夯，不宜大間距（7～8米）深坑（>0.5米）強(qiáng)夯。

（4）強(qiáng)夯時(shí)，如出現(xiàn)彈簧、隆起、效果不明顯現(xiàn)象，應(yīng)立即查找原因，然后調(diào)整強(qiáng)夯參數(shù)，強(qiáng)夯參數(shù)調(diào)整包括：遍數(shù)、間距、能量、擊數(shù)等。

4 結(jié)語

在高地下水位區(qū)域進(jìn)行軟基施工時(shí)綜合運(yùn)用排、隔、降水的方式對軟基進(jìn)行處理，效果良好，既縮短了工期，又降低了成本，有效解決了富水區(qū)域軟基處理困難的難題，為高地下水位富水軟基降排水施工處理提供了新的方法工藝及思路。

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