真空預壓固結(jié)排水法在太浦河泵站工程堤防加固中的與應用

真空預壓固結(jié)排水法在xx泵站工程堤防加固中的研究與應用1、概述

xx泵站工程位于xx省xx市，其修建目的主要是解決太湖枯水年份4～10月太湖水位較低情況下，當太浦閘自流難以滿足下游上海市的供水要求時，通過xx泵站抽取太湖水補充黃浦江上游水量，滿足上海市的供水要求，改善水質(zhì)。工程主要由進出水渠、池、交通橋、攔污柵閘和泵房等建筑物組成。進水渠渠道為梯形復合斷面，全長487.7m（樁號0-543.90m~0-56.20m），底寬70m，邊坡1:3，底高程-2.50m，頂高程7.00m，在3.50m高程設置寬5m的馬道，渠道邊坡采用分段襯砌，高程-2.50m~3.50m采用漿砌塊石護砌，高程3.50m至堤頂采用草皮噴植，渠底根據(jù)流速的分布，部分采用漿砌塊石或混凝土護底。進水渠堤防按1級建筑物設計。

施工期間，2001年11月3日在進水渠南堤樁號0-413.00m~0-475.00m范圍內(nèi)發(fā)生滑坡，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，堤腳向渠中心滑移30m左右，順堤軸線方向在坡面上出現(xiàn)寬度和深淺不一的較多縱向裂縫，堤腳的滑動面呈自然坡狀態(tài)，未出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。

滑坡發(fā)生后，為了盡快清理滑坡現(xiàn)場，恢復原設計的堤防并保證其安全，設計擬定出兩個滑坡處理方案：水泥土攪拌樁加固和塑料排水板真空預壓加固。在對方案進行施工現(xiàn)場條件、工期、處理費用等技術(shù)經(jīng)濟比較后，最后決定采用塑料排水板真空預壓加固處理方案。2、工程地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)報告，滑坡部位原天然地面高程約為5.30m。典型地質(zhì)剖面見圖1，主要土層的部分物理力學指標見表1。其中②3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土強度很低，屬高壓縮性土，且含有機質(zhì)土。該層頂面高程基本保持在1.30m~1.80m左右，底部高程自西向東由-5.06m抬高到-0.32m，最厚處達6.9m。進水渠滑坡部位的渠底進入了②3層土。渠堤穩(wěn)定分析表明，②3土是影響進水渠岸坡穩(wěn)定的主要土層。圖1典型地質(zhì)剖面圖表1

滑坡部位土層物理力學指標霧層號捧土層描述濫天然容婚重柄kN/m點3聲飽和容重鑄kN/m割3蒙含水評量秧%呼飽和艙度析%驕壓縮系數(shù)預MP彎-1冤固快指標欺（峰值）竊CkP鼠a供φ昌度旱

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令飲①大1調(diào)粉質(zhì)粘土號水們上葡17.8壤18.7惕29.4辟87偏0.31奴8.0沖32羅水呢下溉18.7聞18.8輔32.4西98碗8.0趣30斜②紛2慢粉質(zhì)壤土挨18.7攔18.8拘39.2匆100茶0.19咬13銷22每②牌3乘淤泥質(zhì)粉脫質(zhì)粘土脖17.8倡17.8課51.7疏100鄰0.77蝦16瘋16雹③穩(wěn)1撞粉質(zhì)粘土握20.0制20.1疫20.0久99涼0.15宿40飼20犁③系2蘿重粉質(zhì)壤再土謠19.4遲19.4仙19.3茫100趁0.19鞠32客20包③坐3謹輕砂壤土搬18.9某18.9報19.1槳99添0.12擺8擺35禁⑤周粉質(zhì)粘土降19.0貧19.0塌34.6蹦98賠0.38囑18賭16叨⑥剩粉質(zhì)粘土獵20.4治20.5覺23.9突99桌0.12愿55鍵243、滑坡原因分析

發(fā)生滑坡的原因是多方面的，這和該段的水文地質(zhì)條件以及當時的氣候條件等都有著密切的聯(lián)系，經(jīng)分析研究，認為發(fā)生滑坡的主要原因如下：

（1）經(jīng)過現(xiàn)場查勘和實際測量，對照滑坡體測量圖，發(fā)現(xiàn)滑坡體附近的②3層土基本上處于地質(zhì)剖面圖中的最深處，最大深度達6.9m，另一方面，該段②3層土的實際物理力學指標遠較預料中的為低應是導致該處邊坡失穩(wěn)的主要原因。

（2）滑坡的前一天下雨，雨水滲入土坡，使土體基本處于飽和狀態(tài)，由此土的物理力學指標進一步降低；另一方面，外坡的水塘一直有水，使堤防的浸潤線抬高，增加了滲透壓力。

（3）xx泵站的進水渠屬于挖、填結(jié)合型，渠道為新開挖，渠道開挖屬于卸荷過程，堤防回填高約3m，屬加荷過程。渠道的開挖和回填幾乎同時進行，工序集中，時間短促（先回填，后開挖，回填約三個月，開挖約一個月）。此外，由于進水渠邊坡土體主要由滲透性能差、固結(jié)緩慢的粘土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土組成，在快速加荷、卸荷過程中易于產(chǎn)生較大孔隙水壓力并較大幅度降低土體抗剪強度。4、處理方案擬訂

對滑坡的處理一般采用改變堤防的斷面或堤線位置，采取堤頂卸載或堤腳堆載的辦法，由于進水渠的河道斷面及堤頂高程必須滿足過流和防洪要求，因此該處理辦法在本工程不適用；對滑坡的處理另一種方法是處理堤基，提高堤基土的物理力學指標和抗滑能力，設計先后考慮了兩個方案：一是采用水泥攪拌樁加固堤基，二是采用塑料排水板真空預壓加固堤基，對上述兩個方案進行施工現(xiàn)場條件、工期、加固方案費用等技術(shù)經(jīng)濟比較后，采用方案二。

處理的具體步驟：滑坡體修整、真空預壓的施工、渠堤回填、邊坡修正。5、真空預壓設計門

抄5.猜1灘塑料排水邊板布置范劫圍卸

是寧根據(jù)滑坡型發(fā)生的范滲圍和附近餡區(qū)域的工漂程地質(zhì)資林料，塑料藍排水板布斷置的范圍古為順水流襖向從樁貢號權(quán)0-49甲6.30決m~0-圖390.笨10具m穿，垂直水勵流方向包垮含整個進愈水渠南堤眉寬度再往蓋進水渠延曠伸畝15結(jié)m初，總加固元面積代約乘5400先m狂2所。排水板店布置剖面且圖見剛圖活2掛。閑圖屈2

填飼排水板布日置剖面圖瘡5.錯2耀塑料排水撥板布置千

習幟排水板尺鉤寸旅為陷100m掀m×4m禾m親，在滑坡結(jié)中心區(qū)樁旋號縱0-47飾8.30踏m~0-說408.般10柜m跪之洽間南70.2奏m墳范圍內(nèi)，琴排水板間差距胡1.3凍m豆，按三角倘形布置。更在滑坡區(qū)管兩側(cè)樁份號橫0-49炒6.30未m~0-曲478.株30桿m壓之間兔及暗0-40娘8.10蔽m~0-累390.罰10僻m攻之間字各敗18報m鏟范圍內(nèi)，伸排水板間來距燒以頑1.5漠m丟、恩2.0轎m俯、日2.5退m固間隔按三土角形布置克。本工程父加固的主雀要對象是迷②框3拍層淤泥質(zhì)摟粉質(zhì)粘土述，以渠堤斃穩(wěn)定為控對制條件，關(guān)所以排水夫板的長度茅根據(jù)最危憑險滑弧的知深度來確式定。根據(jù)滅土層地質(zhì)紙資料分析棉和穩(wěn)定計膨算結(jié)果，勵最危險滑乓弧底部高弄程與消②膀3兼層土底部鴉相切，所易以排水板振必須穿過脫②食3孔層土，最桶后確定排吵水板底高只程摸-9.0由0宏m泉。在排水嶼板頂部鋪紅設橫0.50誠m拼厚的砂墊張層，當中倆布置濾水神管，砂墊倦層上鋪黎設自2輪層密封膜室。采用射鈴流真空泵戶抽真空，吧預壓期間環(huán)泵真空壓煌力不小棚于傍96kP只a省，膜內(nèi)真籃空度不小沉于門80kP絞a貼。直

舊5.戚3偽地基固結(jié)溫度計算貼

丙份固結(jié)度計傍算的目的壁是通過計蛋算固結(jié)度菊，推求地權(quán)基強度的莖增長，據(jù)砌此進行穩(wěn)氧定分析，互在此基礎(chǔ)愧上判斷排詞水系統(tǒng)布誦置的合理螞性并確定痛真空預壓譜的施工期吃。才.跌固結(jié)度根滋據(jù)三向固完結(jié)軸對稱晌問題的解拒析解進行混計算，計件算參數(shù)和膛結(jié)果見皺表絡2端。由計算團結(jié)果可以泄看出，徑蚊向固結(jié)度擾遠大于豎他向固結(jié)度屑，地基主宅要是通過內(nèi)徑向排水峰固結(jié)的。晶由此可見蝕，在地質(zhì)畫情況確定投的情況下蟻，固結(jié)度鉤主要受排偏水板平面挎布置的影繩響，過大境的排水板樸深度無利賊于固結(jié)度界的提高。療

頑5.懇4蘋抗剪強度籮增長值的畏推算懂

棟躲由于滑坡尾后土體受源到很大的怕擾動，在糞滑坡區(qū)域派進行的十湊字板試驗敢抗剪強度禁隨深度的女變化的規(guī)慣律比較紊好亂，設計伯根據(jù)滑坡龜體外試驗傅點的試驗卡數(shù)據(jù)進行拆線性擬合叔以后進行均抗剪強度持增長值的京推算。經(jīng)繩過推算，卷經(jīng)角過待6芬0嘗天的預壓渾達侄到綢88慕%冠固結(jié)度的農(nóng)時候，推岸算的平均叢不排水抗查剪強度敞為籠31kP盾a膊。經(jīng)穩(wěn)定遣分析，該系強度指標贊可以滿足冷渠堤穩(wěn)定喇的要求。如表晴2

院銅固結(jié)度計捎算參數(shù)及首計算結(jié)果揭水平固結(jié)悄系贈數(shù)香C鬼r飼(cm恐2擔/s)憐豎向固結(jié)恢系煌數(shù)煌C貨v啟(遭cm酷2仍/s)妖井徑晨比拉n躺豎向排水科距離沙（純m糠）津3癢0漠天固結(jié)度驢（嶺%探）慘4妙5魂天固結(jié)度咸（狀%弦）草6煎0呼天固結(jié)度鞋（央%腳）籌徑向脈U片r唯豎向曾U截v暖全共部抓U醬徑向觸U秘r久豎向源U宋v恒全部顧U呈徑向號U吉r球豎向正U圓v贏總量徐U舊3.14倍×10啞-3帳3.14姓×10火-3耽28殿11固61鄭20蕩69胡76興21舒73野85策22辰88閣6期、真空預枕壓施工封

錘6.址1遣施工工序漆

鄙市修整滑坡版體－鋪設代砂墊層－郊打插塑料熄排水板－鋪在砂墊層值中埋設濾溜水管－在塑加固區(qū)邊紫緣挖溝－覆鋪密封膜主、填溝－禽安裝抽氣資管道和射第流真空泵飽－檢驗密朱封情況并患抽氣可

天6.閥2特主要施工葡工藝及質(zhì)菜量控制要臨點旗①程砂墊層娛厚庸500m邀m國，選用級打配良好的害中粗砂，問要求含泥豐量預<3腔%災，滲透系歇數(shù)兼>3×1邁0-3c蒼m/承s顆。傾②訪在打插排椅水板的過側(cè)程中嚴格刃控制排水潮板的間距縮和深度，刺并注意保散護板表面歲的濾水膜掏，防止其蜜損壞而失住去反濾的辮效果。跑③頭濾水管采踢用適D10晉0鍋的政PV講C古穿孔管外售包無紡布奴，安放在獄砂墊層中添間，平行釘布置，間彈距耗5頑m齊，兩端接慘集水管。焰④衫在砂墊層勁上鋪設兩湯層聚氯乙等烯塑料密撞封膜，需飼要連接的貼地方用熱就合粘接，防搭接寬度嫩大桃于賄20m戴m肝。嚴格保書證加固區(qū)趴域的氣密羅性。首先活是加強對枝密封膜的鎮(zhèn)保護，為笑了防止砂抗墊層刺破帆密封膜，貴在砂墊層諷和密封膜盈之間鋪設歌了一層土肌工布。加泳固區(qū)四周冰挖了深環(huán)度仆1辮m辰的梯形密張封溝，將鏈密封膜周抱邊貼土鋪膀設過溝后妨，在膜上幟填土壓實帥。在抽真蓋空過程中辯，要注意短檢查漏氣止情況，及索時修補。侍⑤柄在加固區(qū)爸四周布置帳了互6添臺射流真絮空泵，每頑臺泵平均援控制面積歷為絲900m圾2婚。為避免悅停泵后膜賀內(nèi)真空度享急劇下降呈，在真空江泵和出水棚管的連接號處布置有爐逆止閥和香截門閘。戲掏7框、過程監(jiān)衡測清

史凍為了驗證京加固處理蝴的效果，片并保證施辣工期間渠隨堤的安全椒，在真空喉預壓期間遍進行了持懷續(xù)的表面彼沉降、水鉛平位移等差監(jiān)測?？?/p>

間7.歷1技表面沉降座

拾龜預口壓幟6哈0殃天以后，繩最大沉降孫為記322m該m冰，最小沉韻降灑為釀136m燥m漫，平均沉約降值宗為況224m蔬m存。從實測駐結(jié)果可以伏看出，在攏開始抽真嗓空恒的失3姑0創(chuàng)天以內(nèi)，獅表面沉降增量比較大牽，榮前鉛1餡0叢天詠、或2踩0牌天余和弓3留0宰天的沉降包量分別占儉到總沉降限量考的騾45奧%耽、肢70耗%喪和圍78色%販，以后曲垂線變化趨匙于平緩。去

毒7.外2簽水平位移結(jié)

狼殺由實測的株土層隨時蒼間和空間蜜的水平位鼻移數(shù)據(jù)可墊以看出加青固區(qū)土層璃的變形是模指向渠內(nèi)京的。水平島變位主要部發(fā)生在深籌度小冒于憂8達m膨的上部土次層，最大末水平位移貸總是發(fā)生辮在深度小催于紛2彎m訂的土層。倦從時間上襪看，抽真蹄空的初期鬧側(cè)向變形總速率較大沉，壘3占0筐天以后變汁形趨緩。隸三根測斜匠管的最大宣水平位移恰分別表為錫66m如m待、植47m俯m像和少53m獎m烘。祥8靜、加固效智果檢測分坡析寧

渣8.治1緣固結(jié)度分陷析判

紹管利用實測脆的沉降量在與時間關(guān)魔系曲線，絕根據(jù)下式固可以推求吼地基的最貪終沉降撫量債S嘗∞齊式肯中仙S密1翻暈、窮S搜2枯夢和稀S浙3產(chǎn)為在停止飲預壓以后尺的沉降－痕時間關(guān)系地曲線上任支取的三個象時悲間紡T薯1孕徐、胡T與2哀炮和種T繁3蝕（拼令鼓T慈3渠－焦T偷2悠臟＝之T沖2診－蔽T仍1場眼）對應的恰沉降量。草據(jù)此求得勞地基最終爬沉降栽量尋S=23饅8m爽m層，蠟由企6鵝0眨天的平均徒沉降筍量點S甘60委=224商m熔m昌求得相應偶的固結(jié)脖度沃U召60營=94投%悅，滿足設怎計提出的秤固結(jié)度要新求。莫

理8.炭2屬力學強度單指標分析登扁為了檢驗壟地基土物里理力學指趟標在加固璃前后的變輝化，預壓琴前在加固活區(qū)內(nèi)外進盛行夕了慕7麗孔十字板假剪切濁和街9漿孔靜力觸歡探試驗，符預壓結(jié)束戰(zhàn)以后進行緒了其藏中烈3唉孔十字板沙剪切貧和鞠1翠孔靜力觸鼻探試驗。皇預壓前后嗚力學指標活比較見竭表襲3簽。責

疊惑表怨3

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駁真空預壓閘加固處理粉前后淤泥事層力學指明標對比違十字板剪忌切不排水舒強絡度霞C憐u墓（萌kP蝴a甩）撫靜力觸探型比貫入阻叨力疫P嘴S應（肚kP士a賊）晶預壓前厲預壓后殖前后比值離預壓前貝預壓后瞧前后比值澇16.4愈47.3掙2.88史221法1409詢6.40思最大扣值禾7譽4融，最小斤值耳21.材9將，槳1辦9款點平均君值必47.獅3政，均方差含為怪17.5妨-0.6血~-5.也4竿m乳深度范圍閃內(nèi)的平均竭值芝由試驗結(jié)炕果可以看列出，經(jīng)過月真空預壓兵加固處理幣以后，淤掛泥質(zhì)土層滅的抗剪強歲度得到了伙顯著的提毅高，達到晝了原來值施的鄉(xiāng)2.8厚8偽倍，并大公于設計推幕算的平均緩不排水抗站剪強掠度患31kP辱a漢，可以滿件足渠堤穩(wěn)脅定要求。9、結(jié)語號

各駕（恨1射）深