高速公路施工组织设计概论.pdf

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1、 第 4 章 施工组织设计 4.1 场地处理范围与分区 4.1.1 处理范围 本设计方案处理范围初步根据招标文件要求确定，具体见施工图（41）搅拌桩密封沟接真空泵支真空管主真空管50m156m 图 41 施工布置图 4.1.2 处理分区 按照招标文件，根据处理要求，总共分 3 个大区：A-1、A-2、A-3。综合地基处理工艺要求，设计分区要求，结合场地条件，对各大分区进行必要的细分，各详细分区信息见（表 41）表 41 各处理分区技术要求明细表 项目名称 建筑类型 处理分区 处理方法 连徐高速公路K37-305K38-206标路段项目 路基 A1 真空预压 路基 A2 真空预压 路基 A3 真

2、空预压 4.1.3 施工准备 1.施工临时道路在施工前甲方已经修筑完成，基本能满足施工需要施工机械的入场。2.机械设备进场可利用甲方临时修筑的便道至施工现场。3.施工驻地临建设本标段附近，方便技术人员上下班及生活需要。4.施工技术人员及工人生活用水由甲方事先打好的水井抽取。5.施工用电需满足 300KW/H 的电力供应，由我公司施工变压器接至区内或自备75KW 发电机。6.施工用水：采用潜水泵就近提取征用后渔塘水、沟渠及小河水。7 施工主要设备：插板机 3 台及配备 12 套真空射流装置可满足真空预压实验段施工。8 辅助设备与机具：轻型挖掘机，自卸翻斗车、手推车和铁锹等。9 劳动人员组织见表（

3、42）4.1.4 测量放线 按施工布置图的平面布置，用经纬仪和水准仪进行12 单元块测量放样，用木桩（每 20 米 1 根）或小竹杆（内插）和白石灰放出各加固单元边线的准确位置，并用红漆在木桩或小竹竿上，并标出砂垫层顶面的标高；木桩与小竹竿之间也可用红尼龙绳连接。4.1.5 砂垫层 根据规范要求，预压法处理地基时应在地表铺设与排水竖井相连的砂垫层，砂垫层厚度不应小于 400mm。砂垫层砂料宜用中粗砂，粘粒含量不宜大于 5%，砂料中可混有少量粒径小于 50mm 的砾石。砂垫层的干密度应大于 1.5g/cm3，其渗透系数宜大于 110-2cm/s 4.2 排水设施的布置 4.2.1 打设塑料排水板

4、 竖向排水体选用PVD(塑料排水板)，各区塑料排水板拟采用正方形布置。排水板布置详见图（42）本项目设计排水板指标采用SPB100-B型，SPB100-B型排水板各项技术指标见表（34）表 42 各项施工作业人数配备表 序号 项目 工种 人数 备注 1 准备工作阶段 工种及人数视工程量大小、工期要求及现场居住条件作相应考虑 2 铺设砂垫层 12 方自卸车 5 12 方土自卸车 5 辆 3 天完成 3120m3砂垫层 力工 10 2 插板作业 机械操作工 5 按 5 台插板机，每台 2 人，共用一个电工。电工 1 指挥 1 力工 5 3 挖膜沟、排水沟 挖掘机，自卸车 2 一台挖掘机一天按 40

5、0 方土计算 力工 4 以每两人一天 200m 共 550m 4 铺膜 力工 6 以每 3000m2临时配备 5 设备安装 电工 1 以每 3000m2配备 钳工 2 力工 2 6 抽气 电工 2 按三班制运行，每班正常人员配备（白班进行修补，增加力工 34 人）钳工 1 测量工 2 运行工 3 力工 4 塑料排水板1m1m156m50m 图42排水板平面布置图 +3.580（原地面标高）真空泵：抽水抽气真空泵：抽水抽气12m主支（滤）管密闭膜塑料排水板-8.420m（排水板底标高）0.4m深搅桩作止水帷幕0.8m1.2m2.0m0.8m1.2m2.0m排水沟 图43施工剖面图排水板布置剖面图

6、 4.2.2 排水板打设长度 场地内2层淤泥层分布情况，塑料排水板深度及间距见表（41）表 44 各区塑料排水板深度表 标段 处理分区 打设长度（m）各分区排水板总长度（m）间距（m）某高速公路软土地基处理项目 A1 12 31800 1.0 A2 12 31800 1.0 A3 12 31800 1.0 4.2.3 塑料排水板的施工 塑料排水板施工工艺是真空预压中的关键工序，直接关系到真空预压的效果，须严格控制，按设计的间距、深度进行施工。其施工工艺流程为：1 铺设砂垫层；2 一层砂垫层验收合格后排水板进场、验收，验收合格后装排水板桩靴随后插板机进场调试；3 板位放样，随后插板机移机定；4

7、下插桩管至设计标高（设计图中只有深度），上拔桩管至其下端离地面约 50cm断割排水板外露 30cm；5 回填排水板桩孔、装桩靴移机至下一排水板桩位。塑料排水板施工工序及要求 塑料排水板施工应在铺设好第一层20cm 厚砂垫层后按下列步骤进行：1.根据桩位平面布置图用经纬仪结合皮尺放出排水板板位并作出明显标记，然后插板机定位，管头对准板位，其偏差应控制在30mm 范围内。2.开机打插导管至设计标高。如果土层硬可采用振动插板机；如果还打插不下，则需先打引孔，然扣再打插导管。3.提升导管至砂层面以上 0.5m。4.剪断塑料排水板，并按设计要求露出砂层面以上的长度一般不少于 30cm。5.旁站人员检查合

8、格后（记录板位施工情况），移动插板机至下一板位。4.2.4 塑料排水板施工质量控制 1.打插塑料排水板之前，先在插板机上按设计要求的板长作好刻度标记，有的塑料排水板上标有每米长度。2.打插过程中应注意控制导管的垂直度，偏差不大于 1.5%3.按设计要求严格控制塑料排水板打插长度，当发现地质土层变硬，难以按设计要求打插时，首先与现场监理人员一起研究分析，硬层（或透镜体）如出现在软土层上，而且是成片的，应更换马力更大的插板机如振动式插板机，必须到设计要求的标高。4.打插塑料排水板时，防止出现扭结、断裂和撕破滤膜的现象。5.打插排水板时回带长度不得超过 50cm，且回带的根数不宜超过打插总根数的5%

9、。验收标准规定，回带超过 0.5m 要在旁边重插打一板。6.打入地基的塑料排水板应为整板，当长度不足需要接长时，应先将两根板头滤膜剥开，使板芯直接相连，然后包滤膜扎紧，一般用骑马钉上、中、下三个钉牢，搭接扎孔眼不要在同一排水槽中，搭接长度不小于 20cm。7.及时清除导管带上来的泥土，并运出场外。8.当一个块段排水板施工完成，且验收合格后，应及时用砂料填满打插时在板周围形成的孔洞，以免抽真空时密封膜在孔洞处悬空因吸力而被拉破。9.打插塑料排水板时要做好记录，尤其是插打的长度及板位编号要及时记录，并派专业质监员实行全过程旁站。详细记录塑料排水板打设深度、板位偏差、垂直度、外露长度等情况以备抽查，

10、确保插入的板长符合设计要求。4.3 滤管及密闭膜的铺设 4.3.1 滤管布置方案 作为水平排水系统及抽真空设备的一部分，水平排水管分为主管和滤管，其 技术指标见表 4。根据真空管网设计图的尺寸，用经纬仪测定的里程及断面桩，在砂垫层上面再用皮尺测放主、滤管位置，拉线撤白灰作标记，然后采用人工挖沟槽，沟槽宽 0.25m，即主、滤管一般设置在水平排水垫层中部，主管采用直径76mm 的 UPVC 硬塑料管；滤管采用直径 50mm 的开孔 UPVC 硬塑料滤管，埋深约 1020cm，滤管上设滤水孔，孔径68mm，孔间距 810cm 左右，（间距不宜太小，滤水孔孔径亦不能过大，否则会影响整个滤管强度）呈三

11、角形排列。滤管外设反滤布套，滤布套一般采用无纺土工布缝制而成，反滤布的渗透系数要达到设计要求即 k5x10-4cm/s。缝制的滤布套长度应大于管长约 0.3m。一定要把滤管上的孔洞盖住，再用细绳把滤布套两端捆扎牢靠。当把滤管装入布套之前，要清除管内、外泥砂，避免砂、泥等杂物留在管内，被吸入泵体会损坏泵叶。其分区布置形式见图件 06。连接方式根据接头形式选择不同的连接构件，具体见图件 06。现场铺设 1.主、滤管未端应用堵头堵死，可用木塞或PVC 园板封死；2.管与管间的连接，单根管长度不够需要连接时，可采用透明塑料软管（即螺纹纲丝橡胶软管）连接。软管长度约 3040cm。注意不能有空隙，然后包

12、上土工布并用铅丝扎牢，以适应地面不均匀沉降变形。主管和滤管的联接，可用三通或四通来完成，并用专用胶水粘结牢固。3.管路在砂沟内安装完毕，用砂填平沟槽、覆盖管网。主管的出膜装置 主管出膜装置是指膜下主管与膜外的抽真空装置相联接的一种装置，该装置使整个膜内外抽真空系统形成一个有机整体，要做到管路系统连续、通畅，同时又不使薄膜漏气。4.3.2 密闭沟开挖布置 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 0.81.0m 左右，沟深 1.5m2.0m，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

13、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。4

14、.3.3 无纺土工布铺设 为保护密封膜不受下卧土层及上覆堆载材料的破坏，密封膜上下宜各铺设一层土工布，土工布采用用人工滚铺方式铺设，布面平整，并适当留有变形余量。在施工中，土工布搭接10-20cm，采用手提缝纫机或专用缝纫机进行双线缝合连接，缝合时最小宽度10cm。4.3.4 密封膜铺设 密封是真空排水预压法成功与否的关键，因此，若采用真空排水预压法，密封问题要高度的重视。密封膜应采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺性能强的聚乙烯或聚氯乙烯薄膜不透气材料，其指标见表（45）。因密封膜上下各铺设了一层保护性的无纺土工布，本方案拟采用两层密封膜，每一分区膜应在工厂内一次加工成形。密封膜热合时宜采用双热

15、合缝的平搭接，搭接宽度应大于 15mm。密封膜周边进入粘土密封墙不深度不小于 1.0m。密封膜平面形状应与各分区平面形状一致，且保证各边有足够的压膜预留尺寸，一般每边应加宽 5 米左右。表45 密封膜技术要求 抗拉强(MPa)伸长率(%)直角断裂强度(MPa)厚度(mm)渗透系数(cm/s)纵向 横向 断裂 低温 18.5 16.5 220 2045 6.0 0.120.16 110-11 4.3.5 铺设密封膜的质量要求 1.加工密封膜的大小要考虑埋入密封沟的尺寸，一般每边各加宽 34m，本区因表层填有碎块石土，一定要埋在填土层以下的软土层中。2.将砂垫层表面的石头，硬泥、铁丝等杂物清除干净

16、。3.在砂垫层上先铺一层 90g/m2 无纺土工布。保护薄膜在抽真空时，被残留在砂垫层的硬物刺破。4.铺膜时不要拉得太紧，为地基下沉时留有伸展余地。5.在膜上放置沉降板时，应在板下垫一层土工布。6.抽真空前应详细检查，遇到有孔洞漏气和粘接不好的地方必须及时补好。7.试抽时，应派有经验的人穿软底鞋在膜上进行地毯式的检查，以便发现漏气膜破的地方及时进行修补。4.4 抽真空过程施工 主要施工步骤有：测量放线铺设主支滤排水管铺设上层砂垫层砂面整平铺设聚氯乙烯薄膜施工密封沟设置测量标志安装真空泵抽真空预压固结土层 4.4.1 真空设备的布置 真空设备效率直接影响预压效果，所以要求真空设备具备真空效率高，

17、能适应连续运转，重量轻、结构简单，便于维修。为保证抽气效果，应满足以下要求：1.每块真空区约 3000 m2布置 4 台真空泵，共三块真空区 12 台真空泵，具体布置见图 06；2.要求真空泵功率7.5kW；3.真空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力，膜下真空度不小于80kPa。当真空度稳定在80KPa以上后，可酌情减少泵的台数，节省用电。但必须保证稳定在设计要求的真空度上。真空泵的安装时间，可以与挖沟铺膜同时进行，在主管出膜装置安装完毕后，用钢丝橡胶软管与真空泵连接，连接的地方用 10 号铁丝扎紧捆牢，不 能有漏气，并在软管的中段安装两个阀门，一个是止回阀，一个是截止阀。当要维修抽真空设备

18、时，应关闭截止阀，以避免膜下真空度迅速下降。4.4.2 真空加固过程中的管理 保证可靠的供电 电力供应的连续不断是保证抽真空装置连续工作的必要条件，因此，要弄清电源的供应能力，必要时适当配置一定数量的发电机，以备停电时用，保证一块加固场地上有几台泵在工作，可以维持必要的真空度。本真空预压工程包括北岸共3个真空预压单元块，计划共使用7.5kW真空泵12台，设计总容量预计达90kW.为确保真空预压工程的供电，发电机和供电网络布置，计划备用75kW 发电机 2台；配电方式为电缆分路馈送，即在发电机棚内，设置多回路配电箱，用截面积为的五芯橡皮铜芯软电缆沿围堰送电至各用电点，而所有的控制箱均要考虑雨季防

19、水与漏电保护装置。建立严格的值班制度 随着抽真空或堆载的进行，地基将发生不断的变形可能出现各种想不到的情况，需要一天 24 小时有人进行观察检查，对真空度表、沉降、真空泵的变化也要做好记录，当发现漏气，泵损坏等问题要及时处理维修，保证真空泵、密封系统正常工作。4.5 施工期间的监测 软土地基路堤的施工应注意观测填筑过程和以后的地基变形动态，根据公路软土地基路堤设计与施工技术规范有关规定以及结合真空排水预压法的特点，观测点布置图如（图 44）。其观测项目：图 44 A 分区观测点布置图 地表沉降观测 1 地表沉降采用埋设的沉降板进行观测，沉降观测点原则上在断面中心、坡脚（加固区边缘）设置，50m

20、 一个观测断面，共 3 处，在抽气期间每 3 天观测一次，直到地基沉降稳定。2.水准仪采用 S3 级水准仪，水准尺固定专用尺（如果后期沉降量太小，可用铟钢尺）。沉降观测值见图（45）10080604020005020406080100120左中右 沉降/mm时间/天 预压荷载80Kpa 荷载Kpa 图 45 地表沉降过程图 分层沉降观测 分层沉降采用分层沉降仪（沉降磁环）观测，共3 处，在抽气期间每 3天观测一次.分层沉降图如图（46）10080604020005020406080100120左中右 沉降/mm时间/天 预压荷载80Kpa 荷载Kpa 图 46 分层沉降过程图 侧向位移观测 1

21、.侧向位移采用数显测斜仪观测，共 2 处。2.在填土、抽气期间每天观测一次，直到地基沉降稳定。其观测结果见图（47）到（49）。2520151050-5051015202530354012.5.1012.51812.5.2612.6.312.6.1112.6.1912.6.2712.7.512.7.1312.7.2112.7.2912.8.7侧 向 位 移/mm 深度/m 201510500510152025303512.5.1012.51812.5.2612.6.312.6.1112.6.1912.6.2712.7.512.7.1312.7.2112.7.2912.8.7 深度/m侧 向 位

22、 移/mm 图 47 A 分区观测剖面南侧与北侧水平位移 2015105004812162012.5.1012.51812.5.2612.6.312.6.1112.6.1912.6.2712.7.512.7.1312.7.2112.7.2912.8.7 深度/m侧 向 位 移/mm 201510500510152012.5.1012.51812.5.2612.6.312.6.1112.6.1912.6.2712.7.512.7.1312.7.2112.7.29 深度/m侧 向 位 移/mm 图 48 B 分区观测剖面南侧与北侧水平位移 2520151050-505101520253035401

23、2.5.1012.51812.5.2612.6.312.6.1112.6.1912.6.2712.7.512.7.1312.7.2112.7.2912.8.7 深度/m侧向位移/mm 20151050-505101520253035404512.5.1012.51812.5.2612.6.312.6.1112.6.1912.6.2712.7.512.7.1312.7.2112.7.2912.8.7 深度/m侧向位移/mm 图 49 C 分区观测剖面南侧与北侧水平位移 孔隙水压力观测 1.孔隙水压力采用孔隙水压力计观测，孔隙水压力计选钢弦式。2.孔隙水压力在抽气期间每天观测一次，观测结果见图（4

24、10）。020406080-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2002040608001020304050607080901004.0m 8.0m 12.0m时间/d超静孔隙水压力/kPa时间/d 荷载Kpa 预压荷载80Kpa 图 410 孔隙水压力观测图 真空度观测 观测真空度的真空表布置 9 只。抽气开始时每 2 小时观测一次，真空度稳定后每天观测一次。每 4 天记录一个平均值。观测结果见图（411）8007006005004003002001000010203040506070809020406080100120毫米汞柱 真空度/mm时间/天 预压荷载Kpa 荷载Kpa

25、图 411 真空度观测图 补充勘探 为保证设计方案的准确性和方案实施的效果，需要对实施区域的地质状 况进行详细的调查。勘探采用钻探、十字板和静力触探三种方法。钻探每米取原状样一次，进行含水量、塑液限、密度、孔隙比、快剪和固结快剪的 c、值、固结系数、e-p 曲线（100kPa、200kPa、300kPa、400kPa 四级压力）试验。每个孔位必须测稳定的地下水位。十字板试验每 0.5 米做一次，提供十字板抗剪强度。静力触探采用双桥探头，提供 qc 和 fs 曲线。4.6 工程验收及施工技术措施 4.6.1 工程验收 1.当连续四昼夜实测地面沉降小于 2mm/d，或经实测土体强度增长到能满足上部

26、连续填土荷栽，或地基固结度已经达到设计要求 85%时，经监理验收，即可终止预压，停泵、卸载。2.停泵卸载后，在 24 小时内测量地表回弹。3.终止预压后，应平整场地，所用各种设备、管材应预拆除做到工完场清。4.6.2 施工技术措施 1.密封膜加工后形状必须与加固区一致，加工后的薄膜面积不得小于设计面积，密封膜每边长度应大于加固区相应边长 3 到 4 米。2.薄膜加工采用热合法，严禁有热穿、热合不紧等现象。3.在气温高的季节，加工完毕的密封膜应堆放在阴凉通风初，膜间适当撒放滑石粉，且堆放时间不宜过长，防止互相粘连。4.过滤管应埋于砂垫层中间，距泥面与砂垫层顶面的距离均应大于 5cm，滤管周围必须

27、用砂填实，引进架空漏填。滤管的连接长度不得小于 10cm，用铅丝绑紧，铅丝接头严禁朝上；滤管用合适的滤水层包裹严密，避免杂物进入射流泵。5.密封沟的开挖应沿加固边界进行，其深度应达到地下水，并切断透水层，内外坡应平滑无砂料存在。沟底宽度应在 0.4m 以上，以保证密封膜与沟底黏土充分接触。6.筑堰的位置应跨密封沟的外沟沿，其土料分层夯实。4.6.3 施工中出现的问题及处理 地表裂缝的处理（1）原因分析 真空预压过程中，密封墙局部搅拌不均匀，成墙质量不好，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

28、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。沉降套管漏气（1）原因分析 位于线路中心的分层沉降测试套管，需穿过密封膜并随着路堤填筑而不断接高，地基土与套管之间会产生较大的沉降差，从而增加了此处密封的难度。（2）治理方法 现场认真作好出膜接口的密封处理，或可裁制 1.52.0m 见方中心开有小孔的薄膜，将其封套于套管上，按抽真空期间可能产生的沉降量值将薄膜沿套管外壁下插于套管周边预设的空间内，适量留出其边缘部分与原已铺设的薄膜平顺粘接。必要时对套管口予以密封。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，砂层出现沉降现象，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。