楊俊峰

廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東 東莞 523710

引言

塑料排水板又稱塑料排水帶，有波浪型及口琴型等多種形狀形式。中間是擠出成型的塑料芯板，是排水帶的骨架和通道，其斷面呈并聯(lián)十字[1]，兩面以非織造土工織物包裹作濾層，芯帶起支撐作用并將濾層滲透進(jìn)來的水向上排出，是淤泥、淤質(zhì)土、沖填土等飽和黏性及雜填土利用排水固結(jié)法進(jìn)行軟基處理的良好垂直通道，極大縮短軟土固結(jié)的時(shí)間。

1 工程概況

某加固堤防長約8.21km，設(shè)計(jì)防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，海堤工程級(jí)別為1級(jí)，堤頂高程為8.80m，防浪墻頂高程為9.30m，堤頂寬度8.0m。主要施工內(nèi)容包括土石方工程，砌筑工程，鋼筋砼工程，瀝青砼路面，土工布等。在堤基下采用100×4.5mm的塑料排水板處理，排水板間排距為1.0m，深度為16m。堤基表面鋪設(shè)碎石盲溝及中粗砂墊層及土工格柵，以提高地基承載力、增強(qiáng)抗滑能力，減少堤基的不均勻沉降。

圖1 塑料排水板基礎(chǔ)處理斷面圖

2 材料選擇

塑料排水板SPB-A、B、C型系列土工聚合物排水帶的簡稱，是軟土和超軟基加固的新型材料。它對(duì)軟土基加固的機(jī)理、設(shè)計(jì)、施工設(shè)備等基本與袋裝砂井相同。排水帶是帶狀復(fù)合型結(jié)構(gòu)，中間是擠出成型的塑料芯板，是排水帶的骨架和通道，其斷面呈并聯(lián)十字，由35條筋、34條槽組成，寬100mm，厚3.5～6.0mm，芯板外部包復(fù)化纖無紡布，起著隔土濾膜作用[2]。

塑料排水板采用SPB-C型，截面100*4.5mm，芯板應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度和垂直排水能力，芯板指標(biāo)：板厚≥4.5mm，寬度100±2mm，抗拉強(qiáng)度應(yīng)≥150N/cm；若周邊土體15m深度范圍內(nèi)抗拉強(qiáng)度≤250KN/m2，或者超過15m范圍后抗拉強(qiáng)度≤350KN/m2，則必須保證其排水能力≥40cm3/s。塑料板需要長埋于地下，因此需要有足夠的抗腐蝕性，同時(shí)土體在后期會(huì)發(fā)生形變，因此塑料板也要有足夠的柔性和抗壓性。濾套選用無紡織物，同時(shí)應(yīng)注意所選材料必須具備一定的隔離滲透功能，等效孔徑應(yīng)小于0.075mm孔隙，滲透系數(shù)不應(yīng)小于5×10-4cm/s；在干態(tài)、濕態(tài)的狀態(tài)下，其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于30N/cm、25N/cm。

3 機(jī)械選型

塑料排水板的施工機(jī)械，目前所應(yīng)用的兩種打設(shè)方式為振動(dòng)式和液壓式。振動(dòng)打入式優(yōu)點(diǎn)是打設(shè)能力強(qiáng)，根據(jù)每次打設(shè)土層變化改變錘擊振力大小，可以順利通過表面墊層及地基中的硬層，缺點(diǎn)一是可能會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生過大振動(dòng)并最終影響地基處理效果；缺點(diǎn)二是移動(dòng)不靈活，定位對(duì)中較慢。而液壓打設(shè)式具有噪聲小，施工安全，進(jìn)退、橫移靈活，定位迅速準(zhǔn)確，操作簡單，打設(shè)速度甚快等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是不易通過那些表面硬殼層。

根據(jù)上述兩種打設(shè)機(jī)械性能比較和工程地質(zhì)資料分析，宜選用液壓式打設(shè)機(jī)械，該打樁機(jī)是由標(biāo)準(zhǔn)打樁機(jī)架、液壓泵、樁管、CAT320挖掘機(jī)改裝而成，其導(dǎo)架高度、打設(shè)能力滿足設(shè)計(jì)打設(shè)深度要求。

4 施工方法

4.1 施工工藝流程

基礎(chǔ)開挖→鋪設(shè)下層砂墊層→孔位定位布設(shè)→打樁機(jī)就位→塑料排水板穿靴→下插塑料排水板→拔出套管→割斷排水板→機(jī)具移位至下一樁位→完成排水板打設(shè)→上層砂墊層攤鋪→碎石盲溝施工→鋪設(shè)土工布→分層回填土堆載預(yù)壓。

4.2 基礎(chǔ)開挖

在排水板施工之前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理操作，包括對(duì)地表雜物的清理、核實(shí)并保證開挖深度、確定場(chǎng)地碾壓深度和平整度，應(yīng)提前在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置好排水溝。

4.3 鋪設(shè)砂墊層

由于現(xiàn)場(chǎng)存在軟土地基的情況，基坑內(nèi)表層土質(zhì)穩(wěn)定性不足，為了保障后期打樁機(jī)順利工作，在綜合計(jì)算承載需求后，使用混合料排水墊層進(jìn)行處理，首先鋪設(shè)一層30cm透水性好的中粗砂，壓實(shí)方法根據(jù)地基情況選擇，采用碾壓法施工時(shí)，應(yīng)控制最佳含水量。砂墊層應(yīng)寬出基礎(chǔ)邊腳不小于30cm。砂墊層外坡腳及護(hù)道沿線路縱向鋪設(shè)1層透水土工布并在透水土工布上鋪設(shè)袋裝中粗砂進(jìn)行防護(hù)，以免砂料流失，后期將采用無砂混凝土砌塊作為擋墻及透水通道。

4.4 孔位定位布設(shè)

待砂墊層壓實(shí)之后進(jìn)行測(cè)量放樣，嚴(yán)格比對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)設(shè)計(jì)需求布置點(diǎn)位，同時(shí)分區(qū)域制作插板點(diǎn)位布置圖，在現(xiàn)場(chǎng)用石灰、標(biāo)簽、油布等制作明顯的標(biāo)記，并且對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行保護(hù)，本工程采用細(xì)條塑料板芯作為標(biāo)識(shí)。

4.5 打樁機(jī)就位

針對(duì)淤泥地基，雖然鋪設(shè)了30cm砂墊層，為了防止插板機(jī)具下沉，鋪設(shè)鐵板行走防止沉陷，插帶樁機(jī)安置就位以后，先調(diào)整導(dǎo)架的垂直度到達(dá)設(shè)計(jì)值，再將塑料排水板穿入到空心套管中，要求孔位必須對(duì)正。

4.6 塑料排水板穿靴

一般預(yù)制靴頭可采用鐵制或混凝土靴頭等材料，本項(xiàng)目采用預(yù)制好的厚1mm小鐵板作為靴頭，靴頭上穿手拉式鋼條。穿靴工藝為：從插管的底部將排水板拉出后從鞋頭處的手拉式鋼條穿過，穿過長度達(dá)15～20cm后折回，使用大號(hào)訂書釘將拉回的排水板固定好，拉緊另一端的排水板，確定樁靴的底部與樁板保持貼緊狀態(tài)再進(jìn)行后續(xù)插板操作。

4.7 下插塑料排水板

在下插塑料排水板的過程中，通過插板機(jī)振動(dòng)錘讓套管在預(yù)定孔位處實(shí)現(xiàn)下沉，排水板經(jīng)過套管穿出后直接與端部的錨靴連接，由套管頂住錨靴后直接將排水板下插到達(dá)設(shè)計(jì)深度，然后抽起套管，割斷塑料排水板，完成一個(gè)排水孔的插板操作。本工程設(shè)計(jì)深度為22m，打入深度通過在插板機(jī)機(jī)架上做長度記號(hào)記錄。

圖2 完成后的塑料排水板

4.8 割斷塑料排水板

人工割斷排水板，要求留有露出砂層面≥0.3m的“板頭”。插板機(jī)具隨機(jī)可以進(jìn)行下一個(gè)排水孔的穿靴和插板施工。

4.9 上層砂墊層攤鋪

塑料排水板整片打設(shè)完成之后，回填上層砂墊層20cm，回填完之后，在“板頭”四周挖起砂土20cm深成碗狀的凹位再將漏出的板頭切去，填平，塑料排水板插板施工完成。

4.10 碎石盲溝施工

碎石盲溝施工，采用人工挖溝槽，人工回填碎石方式進(jìn)行，設(shè)計(jì)斷面為梯形，上寬0.8m、下寬0.5m、深0.5m。

4.11 堆載預(yù)壓

堆載預(yù)壓在碎石盲溝施工完之后，面層鋪設(shè)土工布，然后分層回填土方并采用靜壓碾壓方式壓實(shí)，堆載面積應(yīng)大于施工面積至少1m。

4.12 無砂混凝土排水溝側(cè)墻施工

堆載預(yù)壓完成之后，進(jìn)行坡腳排水溝施工，排水溝靠堤防側(cè)采用無砂混凝土砌塊進(jìn)行擋土和透水，土體滲下來的水直接排到場(chǎng)外排水溝。無砂混凝土水灰比為0.5，水泥用量290kg/m3，孔隙率18%～20%，抗壓強(qiáng)度不小于10MPa，采用預(yù)制塊砌筑方式施工。

5 質(zhì)量保證措施

施工中應(yīng)保護(hù)好排水板，防止排水板出現(xiàn)扭曲、變形、損壞和雜物進(jìn)入導(dǎo)管。塑料排水板不得超長時(shí)間使用，若施工時(shí)拔管帶出超過50cm的排水板，則應(yīng)及時(shí)在旁邊加插，打設(shè)完成后需要快速加蓋墊層。

檢查進(jìn)場(chǎng)排水板的外觀。采取隨機(jī)抽樣的辦法，抽取至少5份完整的樣品，用游標(biāo)卡尺對(duì)至少10個(gè)斷面的尺寸進(jìn)行檢測(cè)，要求寬度誤差≤2mm，厚度誤差≤0.5mm，排水板芯應(yīng)保持完整、光滑且無接頭。

對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行處理。對(duì)厚度不足30cm的松土和耕作土進(jìn)行壓實(shí)處理，對(duì)厚度大于30cm的松土和耕作土采取分層回填和壓實(shí)操作，壓實(shí)系數(shù)（Kh）必須達(dá)到0.86以上。鋪設(shè)厚砂墊層時(shí)選擇含泥量在5%以下的中砂和粗砂[3]。

使用插板船進(jìn)行定位操作，板位的確定依靠平面坐標(biāo)系進(jìn)行確定，將插板機(jī)移動(dòng)至目標(biāo)位置上，調(diào)整平面位置，誤差應(yīng)≤70mm。

水深測(cè)量的頻率為0.5h/次，并檢查塑料排水板和套管的打入深度。測(cè)量水深設(shè)備選擇打水砣，使用預(yù)剪的辦法控制排水板長度，精準(zhǔn)尺寸按照設(shè)計(jì)長度進(jìn)行控制，在施打過程中應(yīng)隨時(shí)觀察施工情況，尤其是樁機(jī)力度、套管及樁靴的回泥情況，一旦發(fā)現(xiàn)回泥異?；蚱渌刭|(zhì)異常變化則需要及時(shí)調(diào)整施打作業(yè)參數(shù)。

穿靴。排水板從靴頭的固定架穿過至少10cm再進(jìn)行對(duì)折固定，靴頭需要與空心套管的端部進(jìn)行套接，以此防止套管下沉過程中有泥沙灌入套管中。

沉入。套管在插入時(shí)須全程保持導(dǎo)軌垂直度，套管不能出現(xiàn)變形和損壞，塑板的豎直度應(yīng)保證≯1.5%，透水濾套應(yīng)保證完整，不能出現(xiàn)扭結(jié)和撕裂等。排水板搭接時(shí)搭接長度應(yīng)保證≥25cm，用濾套對(duì)外側(cè)面進(jìn)行包覆并且以鉛絲進(jìn)行固定，插入的深度應(yīng)大于設(shè)計(jì)深度至少50cm。

拔起。在確定套管沉入至設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行上拔操作，操作人員應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行觀察，如果發(fā)現(xiàn)“回帶”長度大于30cm則需要及時(shí)在板位旁進(jìn)行補(bǔ)打，補(bǔ)打距離控制在離原板位45cm處。為保證排水，應(yīng)將排水板貫通砂墊層，伸入的長度應(yīng)≥50cm。

6 結(jié)束語

通過采用塑料排水板排水固結(jié)法施工技術(shù)能夠有效提高軟基的承載能力，使沉降逐步減小趨于穩(wěn)定，在技術(shù)上施工簡單高效，后期維護(hù)投入較少，是軟基處理中一種比較可行的方法。