石鳳仙
(益陽市資陽區(qū)水利局 益陽市 413000)
黃光佑
(湖南水利水電工程監(jiān)理承包總公司 長沙市 410007)
層山安全區(qū)位于洞庭湖區(qū)錢糧湖垸內(nèi),北靠華容河,西南為錢糧湖南垸,東為東洞庭湖區(qū),行政隸屬湖南省岳陽市君山區(qū)。據(jù)2004年統(tǒng)計資料,區(qū)內(nèi)固定資產(chǎn)21.25億元,國民生產(chǎn)總值11.9億元。
層山安全區(qū)圍堤工程是洞庭湖區(qū)三垸蓄洪工程的重要組成部分,是洞庭湖區(qū)三垸蓄洪工程選定的先期實施的試點項目。規(guī)劃安全區(qū)面積為14.24 km2,圍堤總長為29.094km,其中新建堤防長度為12.394km,加固堤防為16.70 km;安全區(qū)新建穿堤建筑物為8座,重建穿堤建筑物2座。洪水標準按1954年最高洪水位確定,工程等級為3級。
工程區(qū)普遍發(fā)育有淤泥質土和軟塑狀粘性土兩類軟弱土層,其埋深均較淺,有些地方直接出露地表,一般埋深(0~3)m,厚度(5~14)m 不等,軟土層含水量高,一般為38%~56%,液限為40%~60%,液性指數(shù)1.00~1.28,大部分呈軟塑狀,少量流塑狀,孔隙比為1.01~1.53,壓縮系數(shù)一般為0.54~1.05,具高壓縮性,天然快剪強度指標Φ值3°~8°,C 值(5~10)kPa,現(xiàn)場標準貫入試驗 N63.5=2.4~4.3擊,承載力較低,作為堤防及穿堤建筑物地基易產(chǎn)生不均勻沉降變形及抗滑穩(wěn)定性差等工程問題。
堤基分布的軟土層可導致大堤不均勻沉陷,使堤身開裂,構成大堤的安全隱患。涵閘閘基中分布軟土層可導致穿堤涵管沉降變形而開裂。
本工程分別在工程地質條件差的6+673.7~6+873.8,8+390~8+930,10+695~12+394堤段采取排水固結,在堤身自重作用下,使土孔隙水慢慢排去,孔隙比減小,土體發(fā)生固結變形,隨著超靜水壓力逐漸消失,土的有效應力增大,土的強度逐漸增強。排水系統(tǒng)采取了插設塑料排水板的工程處理措施。
(1)塑料排水板的選用。
設計采用以高壓聚乙烯為主體材料,作為加速土體固結的垂直排水通道,外包合成纖維濾膜制成的塑料排水板,起隔土滲水濾膜的作用。本工程選用江蘇省海安縣塑化工廠生產(chǎn)的SPB-B型塑料排水板。
(2)塑料排水板的質量標準如下:
●塑料排水板尺寸。
① 寬度及公差:95±0.5 mm;
② 厚度及公差:4.0±0.5 mm;
③ 每卷長度:200 m,長度極差±2 m。
●主要性能指標。
① 縱向通水量:≥25 cm3/s(側壓350 MPa時)。
② 抗拉強度:≥1.3 kN/10 cm,此時延伸率為10%,復合體伸長率為10%(抗力為1 kN/10 cm時)。
③ 每米重102 g。
●濾膜重要性能指標。
① 干樣抗拉強度≥125 N/5 cm(應變10%時);
② 濕樣抗拉強度≥100 N/5 cm(應變10%時);
③ 滲透系數(shù)K20≥5×10-4(每組5層試樣);
④ 等效孔徑O95(隔土性)<0.075 mm。
清基、整平、回填、碾壓→先鋪設一層(5~10)cm厚砂墊排水層并整平碾實→機具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→再鋪設砂墊排水層至設計厚度40 cm并整平碾實→堤身填筑。
(1)先進行原地面的清基處理。將施工范圍內(nèi)樹木,雜草清理干凈,并挖除樹根,將施工場地平整,坡比為2%,再鋪設一層(5~10)cm砂墊層,壓實到要求的壓實度,然后按設計圖紙用白灰在砂墊層上放出打設位置。
(2)根據(jù)打設板位進行打設定位,將塑料帶通過導管穿出,安裝管靴,沉設導管。先測試塑料板在套管拔起時的回提長度,開機打設至設計標高,打入深度為設計深度+排水砂層厚度+回提長度,提升導管,剪斷塑料排水板,檢查并記錄板位等打設情況,移動打設機至下一板位。
(3)塑料排水板打設完畢后,及時加鋪砂墊層至設計厚度40 cm并整平壓實,以增加排水函道加速固結。
(4)每隔50 m鋪設一條砂溝至堤腳外,作為出水通道,砂溝深40 cm,底寬0.6 m,面寬1.4 m,出口處設長度分別為1 m的礫石層和碎石層。
(1)施工時應嚴格按照施工圖紙給出的位置、深度和間距打設定位。
(2)施工現(xiàn)場堆放的塑料排水板盤帶應加以覆蓋保護,以防暴露在空氣中老化。
(3)塑料排水板在插入地基的過程中導軌應垂直,鋼套管不得彎曲,透水膜無破損和無污染,排水板的底部應有可靠的錨固措施,以免在撥出保護套管時將芯板帶出。
(4)排水板穿板時不能碰傷,劃破濾膜,不符合要求的不能使用。打設速度與間距按設計要求調整好。塑料排水板需要接長時,應剝開濾膜使芯板順槽搭接,搭接長度不小于0.3 m。然后包好濾膜再用釘板機釘牢。保持搭接處不進淤泥,芯子搭接不堵塞通道。插完后排水板應保證深入砂墊層長度不小于0.4 m,露出砂墊層表面的塑料排水板端部應曲線折回入砂墊層。
(5)間距誤差不大于0.2 m?;貛д`差不大于0.3 m,回帶率小于5%,如果超過,除檢查樁靴是否磨損需要更換外,應在旁補打一根。
(6)應隨時調整樁機沉管垂直度,控制垂直度偏差≤1.5%。
本工程采用施工機械為振動式插板機。由于結構笨重,機械性能較差,操作不便,工效較低,一般為70根/臺班。但由于激振力較大,在地基較硬時,有較好的穿透力。如果采用液壓式插板機由于結構簡單,操作靈活,機械性能好,工效一般為振動式插板機的2~3倍。但由于采用靜壓方式,當碰到較硬的地基時,施工困難。
塑料排水板成本價為2元/m左右,加上機械,人工費用施工利潤等費用也就4元/m左右,較為經(jīng)濟實用。
塑料排水板施工是層山圍堤工程中最主要的軟基處理方案,通過一年多來的觀測證明,這是一種非常有效的軟基處理方案,取得了預期的效果,層山圍堤工程1999年修建的2 500 m新堤中曾發(fā)生8處滑坡塌陷現(xiàn)象,新修近10 km大堤沒有一處出現(xiàn)滑坡塌陷現(xiàn)象,足以證明對大面積、大工程量的軟基處理工程,塑料排水板施工是一種行之有效且值得推廣的施工方法,為今后類似的地基處理工程提供了可供借鑒的成功經(jīng)驗。