神山湖环境综合治理工程永久弃泥场真空预压剖析.docx

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武汉清水入江一期工程神山湖环境综合治理（一期）工程永久弃泥场真空预压专项施工案编制：马翔审核：唐仁寿审批：余兆年 2016年12月目录一、工程概况 4 1.1工程简述 4 1.2工程概况 4 二、工艺特点及工作原理 4 三、施工机械设备的选择及材料要求 6 3.1施工机械设备 6 3.2材料要求 6 四、施工工艺及质量标准 6 4.1施工工艺 6 4.2质量标准 7 五、施工工艺方法 8 5.1施工准备工作 8 5.2土工布铺设与排水板打插 9 5.2.1土工布铺设 9 5.2.2排水板打插 9 5.3埋设真空管网 10 5.3.1 管网的埋设 10 5.3.2出膜口的处理 11 5.4密封沟开挖及回填 11 5.5铺设土工布及密封膜 12 5.6真空泵安装 13 5.7 加固区抽真空及停泵 13 六、施工质量控制措施 14 七、措施项目 14 7.1.1地表裂缝的处理 15 7.1.2滤水管破裂 15 附1 16 1.1主要进度指标与工期的确定 16 1.1.1主要进度指标的确定 16 1.2主要作业班组数与工期的确定 16 附表2 17 2.1临时用电 17 一、工程概况 1.1工程简述神山湖位于江夏区西部偏南，金口汽车新城通用汽车产业园内。西临长江（1.2km），南接南环线（武金堤），北连洪山区，东为江夏区行政区，与武汉经济开发区隔江相望。根据《上海通用汽车武汉项目配套基础设施水系排水规模复核专题报告》、《武汉市江夏新城组群控制性详细规划（2012～2020）》、《江夏经济开发区金港新区市政专项规划（2011～2020）》、《武汉市水功能区划》，以及《金口四湖水域保护规划》，规划神山湖滨湖地带为郊野公园；西湖、神山湖、郭家湖和道士湖属于汤逊湖水系的海口子系统，功能定位为防洪调蓄，神山湖规划常水位为 18.25m，最高控制水位为 18.75m，调蓄水深为 0.5m。非汛期时，雨水经湖泊调蓄后，流入渠道，经海口闸自排入长江；汛期时，由海口泵站强排入长江。现神山湖大桥以西清淤工作已完成，根据政府要求现对永久弃泥场淤泥进行处理，在此，我们根据对本工程的了解和各级领导的参与指导决定采用真空预压的方法处理永久弃泥场淤泥。 1.2工程概况本工程淤泥为典型荷塘淤泥，底泥有机质含量高，且富含芦苇、莲藕、腐殖物等杂质。主要处理淤泥量18.5万㎡，详细数据见下表1-1。表1-1 名称面积（㎡）可容纳淤泥量（m³）用地性质位置 1#永久弃泥场 32195 127299 绿化用地军山大桥南侧 2#永久弃泥场 95130 343332 绿化用地军山大桥南侧 3#永久弃泥场 31266 167073 绿化用地京港澳高速收费站出口 4#永久弃泥场 26770 89700 绿化用地军山大桥北侧合计 185361 727404 二、工艺特点及工作原理真空预压法包括排水系统、抽真空系统和密封系统三方面的施工工艺。本工艺是在真空预压软基处理的基础上演变而来的，在需要加固的淤泥上铺设土工布，打设塑料排水板、埋设滤水管，再在土工布上铺设不透气的塑料薄膜，利用钢丝橡胶软管将滤水管与真空泵连接，利用真空泵将密封膜下的空气抽出。连续抽真空造成膜内外压力差，土体中孔隙水产生渗流，在真空的吸力作用下，通过塑料排水板、土工布、滤水管将土体中的孔隙水排出膜外，从而使土体固结密实。示意图见图2-1 图2-1 三、施工机械设备的选择及材料要求 3.1施工机械设备（1）抽真空设备射流真空泵ZKYQ45-35-7.5型（A型、B型二种）、真空表WKT-006、ZYB离心式水泵、真空管路、止回阀、截止阀、插板机、自动控制仪表和记录仪等。真空表量程为100kPa，精度不低于2.5级。（2）辅助设备与机具机动小翻斗车、手推车和铁锹等。 3.2材料要求（1）砂垫层砂料采用中粗砂，含泥量（粒径小于0.075mm的细颗粒）小于5％，渗透系数不低于2×10-2cm/s，保证水平排水效果。（2）无纺土工布、密封膜的厚度、透气性能、拉伸强度、种类、规格及性能应符合设计要求。密封膜采用聚氯乙烯薄膜，其性能指标见表3-1：表3-1 密封膜技术指标抗拉强度（MPa）伸长率（%）直角断强度（KN）厚度（mm）微孔（个）纵向横向断裂低温 ≥18.5 ≥16.5 ≥220 20～45 ≥4.0 0.12±0.02 ≤10 （3）真空滤水管选用加筋PVC塑料管，主管为φ75mm,支管为φ50mm, 要求PVC管材的强度能承受400kPa的压力。四、施工工艺及质量标准 4.1施工工艺真空预压加固软基施工主要包括竖向排水体（塑料排水板）打设、横向排水体（土工布）铺筑、真空管网埋设、土工布和密封膜铺设、密封沟开挖及回填、真空泵安装、抽真空等工序，施工工艺流程见图4-1。真空预压施工工艺框图4-1 施工准备测定施工范围清除地表腐植物铺设土工布插打塑料排水板塑料排水板验收过滤管制作过滤管安装设置密封沟与围堰密封膜加工密封膜铺设抽真空设备安装及调试试抽真空正常抽真空施工检测竣工验收 4.2质量标准真空预压施工质量标准及检验方法见表4-2。表4-2 质量标准及检验方法检验项目质量要求检验数量检验方法密封沟截面尺寸符合设计要求，并满足密封膜铺设要求。全部检验正式抽真空前，先进行试抽，检查密封沟和密封膜的密封性。真空预压卸载时间根据观测资料和工后沉降推算结果，确定卸载时间全部检验测试密封膜排水滤管密封膜黏结牢固，热合加工的搭接长度不得小于15mm，铺设时密封膜适当放松，表面不得损坏。同一厂家、品种、批号的材料，密封膜每1万平米为一批，排水滤管每1万米为一批。查验每批产品合格证、性能报告单，抽样检验密封膜的厚度、透气性能、拉伸强度和排水滤管的管径、壁厚、透水、渗滤、纵向排水性能及抗拉、抗压强度等。排水滤管安装布设位置、形式、数量和管上滤水孔、滤水材料包裹形式及滤水管之间连接符合设计图纸要求。全部检验观察、尺量密封膜铺设符合设计要求全部检验观察、尺量、现场清点密封膜下真空度按设计要求时间间隔全部检查按设计要求进行检测和记录观察、尺量五、施工工艺方法 5.1施工准备工作将堆泥场划分为12个真空预压加固区1#永久弃泥场32195㎡为两个区；2#永久弃泥场95130㎡为六个区；3#永久弃泥场31266㎡为两个区；4#永久弃泥场26770㎡为两个区。每个单元格加固区面积在15000～20000平米，合计真空预压面积为18万平米。各单元边界之间采用吹填沉塑性隔离墙，隔水墙墙厚2m。真空预压土工布分三次铺设，采用三布二膜进行密封，下层为无纺土工布、土工膜上层为土工布、土工膜。施工前按施工图要求设置观测断面，每一断面上的观测点布置数量、观测频次和观测精度符合要求。观测基桩置于不受影响的稳定地基内，定期复核校正。 5.2土工布铺设与排水板打插 5.2.1土工布铺设为了保证水平排水、保护真空膜，在真空膜下铺设一层250g/m2针刺无纺土工布。待真空管路、真空测头及其它观测仪器埋设完后，在其上铺设第二层土工布，铺设面积略小于密封膜（收边2～3米），铺设范围略大于加固区，每边约加宽1m。根据场地情况，按一定方向将土工布展开并铺设平整。土工布搭接部位采用缝接处理，用手提缝纫机进行缝接，缝接时搭接宽度不少于30mm，第二层土工布上铺土工膜施工完后依次进行上层土工布土工膜的铺设。 5.2.2排水板打插塑料排水板采用A型板，打设深度7m，间距0.8m，正三角形（梅花形）布置。打设垂直度偏差控制在±1.5%内，每根回带长度不超过50cm，否则应重新沉管插板，塑排板顶部埋入砂垫层长度不小于0.3m。排水带的平面布置和埋置深度应严格控制，水平间距允许误差不大于土100 mm，埋置深度允许误差不大于土200mm。为防止埋置深度不够，要根据土质条件选择合适的桩靴，操作时桩管满足插入深度后先缓缓向上拔管，待确认排水带下端锚固后再加快拔管速度。单根排水带长度计算，应增加桩尖锚固时折起长度200mm 和滤水层上表面加长200mm。因桩孔中土体在回涌时，会将排水带下拉，故要求桩孔应及时回填。回填时应将排水带适当向上提拉，以保证排水带上端在滤水层内的埋置长度。排水带出厂时每盘长度200m，塑料排水带需要接长时，应采用滤膜内芯板平搭接的连接方式，搭接长度宜大于200mm。 5.3埋设真空管网水平排水垫层施工完成后，开始排水滤管的布置。开挖管槽，布放和连接真空管路，保证真空管路的畅通和各类接头的牢固。 5.3.1 管网的埋设真空管选用加筋PVC塑料管，主管为φ75mm,支管为φ50mm,要求PVC管材的强度能承受400kPa的压力。主管间距25m左右，滤水管排距6m左右，最外层滤水管距场地边的距离为2～5m。主管和支滤管间用变径三通和四通连接。支滤管管壁按正三角形开滤水孔，孔径8mm，孔距50mm，打孔后外包250g/m2的无纺土工布滤膜，滤水管外绕3mm铅丝(圈距5cm)，再套上用土工布缝合的反滤布套，并捆扎结实，达到只透水不透砂。主管和滤管接长采用二通，二通用螺纹钢丝橡胶软管制成，长度30～40cm，内径稍大于主管和滤管的外径，滤管套入连接长度约10cm-15cm，同时在联接处用10号铁丝扎牢（滤管需连同反滤布套一起扎牢），以防抽真空时地基不均匀沉降将滤管搭接处拉断，联接时两管中间预留5cm左右的间隙，预留的间隙与软胶管一起使整个管路系统能较好地适应地面的不均匀变形。整个管网联接好后，即可挖砂沟埋设整个管道于砂垫层中，管道要求挖深20cm左右（宽15～20cm），一般位于排水砂垫层的中部，顶部覆砂厚度不小于10cm。管网平面布置采用条形排列，保证真空负压快速而均匀地传至场地各个部位。真空度测管（φ6mmPVC透明软管）在砂沟中需做蛇形布置以适应地基的不均匀变形，滤管周围用砂填实，并用磁盘埋好。 5.3.2出膜口的处理出膜口处理的好坏将直接影响到整个密封系统的密封性。分层沉降管从密封膜穿出时，在沉降管外套一段PVC管（Φ82.9mm），PVC外管必须光滑，长约1.5m，深入地层约0.5m，PVC管与已铺设的薄膜平顺粘接，粘接剂采用塑料膜厂家生产的专用U—PVC胶合剂，PVC管周边密封膜预留8～10cm，以防差异沉降破坏密封膜。为防止漏气，在沉降管与PVC管之间设密封胶圈并用粘土回填。主管从密封膜穿出时,在PVC主管口用螺纹钢丝橡胶软管联接50～80cm长同直径的镀锌铁管，铁管同样采用平顺粘接的方式出膜。 5.4密封沟开挖及回填密封沟必须符合盖膜闭气要求，采用人工配合挖掘机开挖，沟底宽0.8～1.0m左右，沟深1.5m～2.0m，随挖随铺随填，以沟长20m左右为一个工作区段依次推进，开挖时防止边坡塌方。铺膜时挖出的土堆在外侧便道上，不得堆在砂垫层上，避免砂粒滑入沟中。沟中回填的粘土要密实且不夹杂砂石。如果密封沟底或两侧有碎石或砂层等渗透性好的夹层存在，将该夹层挖除干净，并回填软土。开挖时紧贴密封墙开挖，回填时靠密封墙一侧必须采用灌水造浆，人工踩压密实。密封沟内侧沟壁必须平顺，挖好后将密封膜顺沟壁内侧铺放入沟中，紧贴沟的内壁，将密封膜放至沟底，沿密封沟内壁将膜边插入坑底土中10cm左右，然后以细粒土分层回填，回填至周边密封墙墙顶以下50cm左右，作为汇水沟覆水之用。特别要注意第一层的填压，要用淤泥质粘土把密封膜压好，使膜能紧贴沟壁和沟底，沟底密封好后，采用挖掘机挖土分层回填，在每一层填土上都给予适当的压实，边回填边向沟内灌水，以增加密封效果。 5.5铺设土工布及密封膜密封膜根据真空预压区域大小，由生产厂家预先定做加工，整幅密封膜的大小要能够保证一次性全部覆盖整个真空预压区。加工时膜的大小考虑埋入密封沟的部分，留有足够的富余。密封膜接缝粘结牢固，双热合逢平搭接接缝宽度不得小于15mm。（2）为了保护真空膜，在真空膜上下各铺设一层250g/m2针刺无纺土工布。待真空管路、真空测头及其它观测仪器埋设完后，在其上铺设第一层土工布，铺设面积略小于密封膜（收边2～3米），铺设范围略大于加固区，每边约加宽1m。根据场地情况，按一定方向将土工布展开并铺设平整。土工布搭接部位采用缝接处理，用手提缝纫机进行缝接，缝接时搭接宽度不少于30mm。（3）现场铺设密封膜分两层进行，每铺好一层后立即在膜上进行地毯式的寻查，发现破损处及时进行粘接。现场粘贴密封膜，搭接宽度不少于50mm，保持粘结部位清洁。粘贴自上而下沿粘缝后退进行，在接缝下面垫一块2m长的条形木板，上胶后要用力压紧；然后将木板抽出后移，依次沿缝向后进行粘接；注意刚粘接的部位不能马上受力。（4）密封膜按先后顺序依次铺设，先检查土工布的平顺性，去除尖利的杂物，然后将两层聚氯乙烯薄膜依次铺放覆盖整个预压区。铺设时自一边开始，分层依次由近及远铺设，将膜的四周放到沟底，沿密封沟内壁将膜边插入土中。铺设时膜不得拉的太紧，适当放松，每边比图纸尺寸放出3m左右。（5）膜下真空度测头均匀布置在四周角点和加固区中心区域的砂垫层内，观测点和观测断面按设计要求的数量、位置埋设，距离滤管不小于2米，四周角点膜下真空度测头距加固区边线6～7米。 5.6真空泵安装抽真空装置由离心泵、射流喷嘴、循环水箱组成，图5-6-1为其工作原理简图。抽真空装置的安装可在密封沟施工完后进行，并在抽真空之前检验空载时的真空度是否满足设计要求。工作时先将循环水箱装满水，开动离心泵，水箱中的水被泵打入喷嘴，此时水的压力、流速都很大，在喷射水流的带动下，喷嘴周边的真空吸管内形成负压，在螺纹钢丝橡胶软管内的气体随之被射流走，形成一定真空，并由此逐步延伸到加固区内。图5-6-1 5.7 加固区抽真空及停泵各项抽真空设备安置就位后，开始进行试抽真空。开始阶段控制真空加压的速率，以抽出砂垫层中的空气，真空压力从20kPa逐级增加，随着膜下空气的排出及土层排水固结度的提高，膜内真空度逐渐增大并稳定在80kPa之上。在开始抽真空阶段，随着空气及水的排出，全面检查密封膜及密封沟的密封状态，如有漏气，对漏气部分及时修补和密封，防止影响真空效果。根据抽真空情况，做好开、停泵计划。加固区内所有射流真空泵是否同步运转视预压过程而定，一般在预压初期，因排水量大，射流真空泵同时运转，在预压中后期，在保证膜下真空度的前提下，可停一部分泵并采取各泵交替运转，适当减少开泵数量。在膜下真空度稳定的维持在80kPa以上的条件下，连续抽气，路基填筑完成后，实测地面沉降速率连续10d平均沉降量小于或等于2mm/d，即可停泵卸载。六、施工质量控制措施（1）真空预压施工前，在加固区四周进行补充勘察，查明是否存在着透水层，处理范围内有透水层时，采取有效措施切断透气层和透水层。（2）膜下真空度应稳定地维持在80kPa以上。铺设密封膜之前，填平打设塑料排水板时留下的孔洞，并将孔洞捣实，否则，抽真空时这些孔洞附近的密封薄膜很容易破损，造成漏气。（3）将露出的排水板头埋入土工布中，捡除表面存留石块及其他尖利杂物。做好水位管与分层管的出膜工作。（4）在砂垫层中沿水平方向埋设排水管道，排水管道能适应地基变形，采用一些软连接，主管、滤管间距严格按设计布设。（5）密封膜周边及表面采取挖沟填埋，施工时要求边开挖、边埋膜、边回填。（6）安装抽气设备，联接抽气管道。真空泵的设置根据预压区大小、真空泵的功率以及工程经验确定。单块加固区不小于两台设备。每台的配用功率为7.5kw，单泵无荷载抽真空能力不小于95kPa。（7）一般软粘土，当膜下真空度稳定地达到80kPa以上后，7天左右加压，即边抽真空，边加压，荷载可以连续施加。（8）为检验施工质量和预压效果，设置膜面沉降板，埋设分层沉降仪，测量真空度，及时整理变形与时间关系曲线，推算地基的最终沉降，为分析加固效果并为确定卸载时间提供依据。七、措施项目 7.1施工中存在的问题、原因分析及处理措施 7.1.1地表裂缝的处理（1）原因分析真空预压过程中，密封质量不好，加固区四周地表会产生平行于加固区边界的环形裂缝,这些裂缝随着加固过程的进行会不断扩大并向深处延伸，同时向加固区外缘发展，以致可能最终影响到真空施工的密封性。（2）治理方法施工过程中注意观测裂缝的性质、规模和发展趋势，若出现漏气情况，可拌制一定稠度的淤泥浆倒灌于裂缝中，泥浆会在重力和真孔吸力的作用下向裂缝深处渗入，起到一定的封闭作用。 7.1.2滤水管破裂（1）原因分析真空预压期间膜内真空度要求达到80kPa，淤泥出现沉降现象，导致滤水管破裂。（2）治理方法铺膜前用砂料把砂周边孔洞填充密实。在铺设滤水管时，滤水管之间连接牢固，选用合适滤水层且包裹严实，避免抽气后杂物进入射流装置；塑料带滤水膜在转盘和打设过程中避免损坏，防止淤泥进入芯堵塞输水孔而影响塑料带的排水效果，采用滤水膜内搭接的连接方式，搭接长度大于20cm，以保证输水畅通并有足够的搭接强度。 7.2安全保证措施 1、机械操作工需持证上岗，严禁违规操作。 2、经常检查电缆，防止电缆破裂漏电伤人。 3、出膜管附近严禁长时间站人，防止断裂时伤人。 4、当密封沟深超过1.5m时，须安排专人监视边坡的动态，严防塌方。 7.3环境保护措施 1、发电机使用的各种油料，严格按规定存放，废油不得随意排放，回收后定点处理。 2、废弃的塑料排水板、各种管材、包装材料等要收集到指定地点集中进行处理，严禁现场焚烧。附1 1.1主要进度指标与工期的确定 1.1.1主要进度指标的确定本次施工中准备→铺土工布→打插排水板→铺土工布→铺一层真空膜→铺土工布→铺二层膜。根据我单位在类似工程的施工经验，结合本工程的施工方法、施工工艺和机械化配套方案，按2个班组的基数取，确定进度指标如表1.1所示。表1.1各进度指标分析表项目围堰循环时间(d) 准备工作清理表层铺土工布打插排水板透水管道铺土工布真空膜铺土工布真空膜真空泵合计综合预压时间二次预压与观测取1.1保证系数后真空预压 1# 3 7 3 11 6 2 7 2 7 2 50 150天 90天 25 天 291 天 2# 7 14 12 31 16 7 25 7 25 6 150 3# 2 7 3 10 6 2 7 2 7 2 48 4# 3 7 2 9 5 2 5 2 2 2 39 1.1.2工期的确定根据进度指标主要工期为291天。 1.2主要作业班组数与工期的确定综合主要进度指标、经济指标我方确定班组为3个最为合理。其中每个班组普通工人为30人，合计90人。前期先进场两个班组以4#围堰为试验段进行快速施工，为以后的大面积施工确定基本参数。待基本参数确定后第三班组进场以前期熟练工带后进场工人加快施工速度。附表2 2.1临时用电敏而好学，不耻下问——孔子业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随——韩愈兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子己所不欲，勿施于人——孔子读书破万卷，下笔如有神——杜甫读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修读万卷书，行万里路——刘彝黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦书犹药也，善读之可以医愚——刘向莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄声明访问者可将本资料提供的内容用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵犯本文档及相关权利人的合法权利。谢谢合作！

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