真空预压固结排水法在太浦河泵站工程堤防加固(2)

4 处理方案拟订

对滑坡的处理一般采用改变堤防的断面或堤线位置，采取堤顶卸载或堤脚堆载的办法，由于进水渠的河道断面及堤顶高程必须满足过流和防洪要求，因此该处理办法在本工程不适用；对滑坡的处理另一种方法是处理堤基，提高堤基土的物理力学指标和抗滑能力，设计先后考虑了两个方案：一是采用水泥搅拌桩加固堤基，二是采用塑料排水板真空预压加固堤基，对上述两个方案进行施工现场条件、工期、加固方案费用等技术经济比较后，采用方案二。

处理的具体步骤：滑坡体修整、真空预压的施工、渠堤回填、边坡修正。

5真空预压设计

5.1塑料排水板布置范围

根据滑坡发生的范围和附近区域的工程地质资料，塑料排水板布置的范围为顺水流向从桩号0-496.30m~0-390.10m，垂直水流方向包含整个进水渠南堤宽度再往进水渠延伸15m，总加固面积约5400m²。排水板布置剖面图见图2。

图2  排水板布置剖面图

5.2塑料排水板布置

排水板尺寸为100mm×4mm，在滑坡中心区桩号0-478.30m~0-408.10m之间70.2m范围内，排水板间距1.3m，按三角形布置。在滑坡区两侧桩号0-496.30m~0-478.30m之间及0-408.10m~0-390.10m之间各18m范围内，排水板间距以1.5m、2.0m、2.5m间隔按三角形布置。本工程加固的主要对象是②3层淤泥质粉质粘土，以渠堤稳定为控制条件，所以排水板的长度根据最危险滑弧的深度来确定。根据土层地质资料分析和稳定计算结果，最危险滑弧底部高程与②3层土底部相切，所以排水板必须穿过②3层土，最后确定排水板底高程-9.00m。在排水板顶部铺设0.50m厚的砂垫层，当中布置滤水管，砂垫层上铺设2层密封膜。采用射流真空泵抽真空，预压期间泵真空压力不小于96kpa，膜内真空度不小于80kpa。

5.3地基固结度计算

固结度计算的目的是通过计算固结度，推求地基强度的增长，据此进行稳定分析，在此基础上判断排水系统布置的合理性并确定真空预压的施工期。.固结度根据三向固结轴对称问题的解析解进行计算，计算参数和结果见表2。由计算结果可以看出，径向固结度远大于竖向固结度，地基主要是通过径向排水固结的。由此可见，在地质情况确定的情况下，固结度主要受排水板平面布置的影响，过大的排水板深度无利于固结度的提高。

5.4抗剪强度增长值的推算

由于滑坡后土体受到很大的扰动，在滑坡区域进行的十字板试验抗剪强度随深度的变化的规律比较紊乱，设计根据滑坡体外试验点的试验数据进行线性拟合以后进行抗剪强度增长值的推算。经过推算，经过60天的预压达到88%固结度的时候，推算的平均不排水抗剪强度为31kpa。经稳定分析，该强度指标可以满足渠堤稳定的要求。

表2   固结度计算参数及计算结果

6真空预压施工

6.1施工工序

修整滑坡体－铺设砂垫层－打插塑料排水板－在砂垫层中埋设滤水管－在加固区边缘挖沟－铺密封膜、填沟－安装抽气管道和射流真空泵－检验密封情况并抽气

6.2主要施工工艺及质量控制要点

①砂垫层厚500mm，选用级配良好的中粗砂，要求含泥量<3%，渗透系数>3×10-3cm/s。

②在打插排水板的过程中严格控制排水板的间距和深度，并注意保护板表面的滤水膜，防止其损坏而失去反滤的效果。

③滤水管采用d100的pvc穿孔管外包无纺布，安放在砂垫层中间，平行布置，间距5m，两端接集水管。

④在砂垫层上铺设两层聚氯乙烯塑料密封膜，需要连接的地方用热合粘接，搭接宽度大于20mm。严格保证加固区域的气密性。首先是加强对密封膜的保护，为了防止砂垫层刺破密封膜，在砂垫层和密封膜之间铺设了一层土工布。加固区四周挖了深度1m的梯形密封沟，将密封膜周边贴土铺设过沟后，在膜上填土压实。在抽真空过程中，要注意检查漏气情况，及时修补。

⑤在加固区四周布置了6台射流真空泵，每台泵平均控制面积为900m²。为避免停泵后膜内真空度急剧下降，在真空泵和出水管的连接处布置有逆止阀和截门。

7过程监测

为了验证加固处理的效果，并保证施工期间渠堤的安全，在真空预压期间进行了持续的表面沉降、水平位移等监测。

7.1表面沉降

预压60天以后，最大沉降为322mm，最小沉降为136mm，平均沉降值为224mm。从实测结果可以看出，在开始抽真空的30天以内，表面沉降量比较大，前10天、20天和30天的沉降量分别占到总沉降量的45%、70%和78%，以后曲线变化趋于平缓。

7.2水平位移

由实测的土层随时间和空间的水平位移数据可以看出加固区土层的变形是指向渠内的。水平变位主要发生在深度小于8m的上部土层，最大水平位移总是发生在深度小于2m的土层。从时间上看，抽真空的初期侧向变形速率较大，30天以后变形趋缓。三根测斜管的最大水平位移分别为66mm、47mm和53mm。

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