軟基加固中的塑料排水板施工技術(shù)

軟基加固中的塑料排水板施工技術(shù)結(jié)合工程實(shí)例，分析了軟基加固中塑料排水板法的加固原理，介紹了施工質(zhì)量控制的技術(shù)措施。1工程概況國(guó)內(nèi)某港口工程的后方集裝箱堆場(chǎng)面積110,000ｍ2。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告得知該工程位于第四系平原區(qū)，地質(zhì)為上更新統(tǒng)的海積、沖洪積的含粘性土、砂礫石層及海相堆積。海相堆積的亞粘土、淤泥質(zhì)土厚度大，極疏松，屬軟土區(qū)域，具有以下特點(diǎn)：(1)天然含水量高、孔隙比大。含水量在39%～72%之間，孔隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般為35%～60%，塑性指數(shù)為13～20，天然重力密度為15～19kN/ｍ3；(2)透水性差。大部分軟土的滲透系數(shù)為1×10-3～1×10-7cm/ｓ；(3)壓縮性高。壓縮系數(shù)為05～20ＭPa-1,屬高壓縮性土；(4)抗剪強(qiáng)度低。地基土快剪試驗(yàn)的粘聚力在10kPa左右，快剪試驗(yàn)的內(nèi)摩擦角在10°～15°之間；(5)流變性顯著。長(zhǎng)期抗剪強(qiáng)度只有一般抗剪強(qiáng)度的0.4～0.8倍?；诘鼗恋囊陨咸攸c(diǎn)，若對(duì)軟基不加處理或處理措施不當(dāng)，都將導(dǎo)致集裝箱堆場(chǎng)使用過程中的過量沉降或不均勻沉降以及碼頭岸坡失穩(wěn)等不良后果。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該工程的軟土地基處理方法主要有兩種：塑料排水板處理和粉噴樁處理。其中塑料排水板法處理面積為82500ｍ2，占軟基總面積的75%，為本工程軟基處理的主要方法。以下簡(jiǎn)單介紹施工過程中一些關(guān)于塑料排水板處理軟基的技術(shù)措施。2塑料排水板法的加固原理及特點(diǎn)2.1塑料排水板法的工藝流程塑料排水板法的施工工藝流程一般如圖1所示。2.2塑料排水板法的加固原理塑料排水板法是排水固結(jié)法的一種形式。排水固結(jié)法或是先在地基中設(shè)置砂井或塑料排水板法等豎向排水體，然后利用建（構(gòu)）筑物本身重量分級(jí)逐漸加載；或是在建（構(gòu)）筑物建造以前，在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓（或者真空預(yù)壓），使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度提高的方法。該方法是處理軟土地基的有效方法之一，它可以解決以下兩個(gè)問題：(1)沉降問題，使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使構(gòu)筑物在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降或沉降差。(2)穩(wěn)定問題，加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。塑料排水板法的加固原理是：利用插板機(jī)械在含水量大、孔隙比大、壓縮性高、深厚的軟土地基中插設(shè)具有良好透水性的塑料排水板，從而在軟土地基中形成豎向的排水通道，在其上鋪設(shè)砂墊層而形成水平排水通道增加了土層的排水通道，如圖2所示。在上部輔加荷載（如預(yù)壓堆載、砂墊層，或者真空預(yù)壓等）的作用下，在軟土地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力。軟土地基中的孔隙水應(yīng)力和附加應(yīng)力引起的超孔隙水應(yīng)力隨著孔隙水通過塑料排水板和砂墊層排出而降低，地基的孔隙水含水量也隨之降低，從而增加了土體密實(shí)度。根據(jù)太沙基的有效應(yīng)力原理（б/=б-u；其中：б/表示有效應(yīng)力，б表示總應(yīng)力，u表示孔隙水應(yīng)力）可知，由土顆粒間傳遞的有效應(yīng)力б/會(huì)隨著地基中孔隙水應(yīng)力降低（即孔隙水的消散）等量增加，進(jìn)而加速地基的固結(jié)和地基土的承載力的提高。使軟土地基在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的固結(jié)度,大大減小集裝箱堆場(chǎng)的工后沉降。圖1

塑料排水板法施工流程圖圖2

地基中A點(diǎn)的排水路徑比較示意圖2.3塑料排水板法的特點(diǎn)最早的排水固結(jié)法是砂井排水,但此法存在的問題是地基變形后,容易產(chǎn)生斷頸和頸縮。塑料排水板法彌補(bǔ)了砂井的不足,使施工工藝大大簡(jiǎn)化,工效成倍增長(zhǎng),具有以下顯著特點(diǎn):(1)塑料排水板是由廠家批量生產(chǎn)的,質(zhì)量均勻且易控制,具有良好的透水和排水性能;(2)塑料排水板材料具有一定的強(qiáng)度及延伸率,適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng);(3)重量輕(約15N/m),搬運(yùn)方便,施工質(zhì)量易控制和檢查;(4)塑料排水板的斷面尺寸小,插入時(shí)對(duì)地基土擾動(dòng)小,連續(xù)性好;(5)施工機(jī)械簡(jiǎn)單,施工速度快,勞動(dòng)強(qiáng)度小,施工場(chǎng)地整潔。3施工機(jī)械與選材原則3.1施工機(jī)械設(shè)備本工程塑料排水板設(shè)計(jì)插設(shè)深度為6～22m,總工程量730,000ｍ3,施工采用PC300履帶式專用插板機(jī)3臺(tái)。3.2塑料排水板材料的選定

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,工程采用的塑料排水板應(yīng)具有耐腐蝕性和足夠的柔性,卷曲、回折時(shí)不脆裂。其技術(shù)指標(biāo)必須符合《塑料排水板施工規(guī)程》（JTJ/T256-96）以及設(shè)計(jì)要求,必須經(jīng)過進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后方可投入使用。4

施工質(zhì)量控制技術(shù)為了確保工程的施工質(zhì)量,確保軟基處理的效果,在施工過程中主要從以下幾個(gè)方面對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制:(1)首先進(jìn)行清表,填筑預(yù)拱土并且按設(shè)計(jì)分區(qū)開挖排水溝,為了利于排水,中間部分比四周高出20cm。(2)在預(yù)拱土上鋪設(shè)30cm厚的砂墊層并碾壓,提供合格的操作場(chǎng)地。為了保證砂墊層具有良好的透水性能和在插板過程中的支承性能,砂墊層應(yīng)采用含泥量小于5%的中粗砂,且不含有機(jī)雜質(zhì),碾壓密實(shí)至中密以上。(3)采購(gòu)進(jìn)場(chǎng)存放在現(xiàn)場(chǎng)的塑料排水板應(yīng)加以遮蓋,應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射和長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中老化。(4)塑料排水板進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)和打設(shè)前由專人檢查其主要質(zhì)量指標(biāo),發(fā)現(xiàn)破損和污染部分應(yīng)剪除。使用前還必須按規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求后方可施工使用。(5)嚴(yán)格按施工圖設(shè)計(jì)的位置、間距進(jìn)行測(cè)放塑料排水板插設(shè)位置,并作好標(biāo)示,嚴(yán)格控制塑料排水板間距，嚴(yán)禁隨意施插。(6)樁尖與套管要配套,避免淤泥進(jìn)入套管。一經(jīng)發(fā)現(xiàn),必須及時(shí)清除,以免塑料板與套管壁間的摩擦力增大以致帶出塑料板。(7)為了避免淤泥進(jìn)入板芯以致堵塞排水通道,影響排水效果,防止塑料排水板被帶出,底部端頭的塑料排水板應(yīng)反折回一定長(zhǎng)度,與“-”或“H”形錨銷可靠連接,并且錨銷與導(dǎo)管下端口密封要嚴(yán)。施工中,為了防止打設(shè)過程中土層與插板直接接觸,損傷排水板可采用“H”形錨銷。(8)為確保塑料排水板打設(shè)深度,在插板機(jī)塔架上應(yīng)設(shè)有明顯的進(jìn)尺標(biāo)記,以控制排水板的打設(shè)深度。(9)打設(shè)過程中,當(dāng)塑料排水板長(zhǎng)度不夠而需要接長(zhǎng)時(shí),接長(zhǎng)塑料排水板必須符合《塑料排水板施工規(guī)程》（JTJ/T256-96）附錄C的規(guī)定,以確保排水性能。(10)嚴(yán)格控制塑料排水板的打入深度。打入深度應(yīng)考慮上拔時(shí)的跟帶(排水板被導(dǎo)管往上帶)長(zhǎng)度，如果打入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或跟帶長(zhǎng)度在50cm以上的排水板應(yīng)廢棄，并在距廢棄排水板附近及時(shí)補(bǔ)打。(11)塑料排水板在插設(shè)過程中,必須有專人做好各項(xiàng)記錄、施工日志等。塑料排水板施工質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢查方法如表1。表1.

塑料排水板打設(shè)允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法

序號(hào)項(xiàng)目允許偏差檢驗(yàn)單元數(shù)量單元測(cè)點(diǎn)檢驗(yàn)方法1平面位置±100mm每根排水板檢查10%

1用經(jīng)緯儀、拉線線和鋼尺量量縱橫兩個(gè)個(gè)方向，取取大值（水水上：打設(shè)設(shè)時(shí)測(cè)量套套管位置與與船位）2外露長(zhǎng)度陸上±50mm水上±100mm陸上：逐件檢查查水上：抽查100%用鋼尺量3垂直度±1.5%抽查10%用經(jīng)緯儀、吊線線河鋼尺量量打設(shè)套管管的傾斜度度

(12)每根排水板插設(shè)完畢后外露的排水板不得遭污染。檢查合格后應(yīng)及時(shí)清除排水板周圍帶出的泥土并用砂將井眼填實(shí)。然后，將砂墊層表面刮平,然后將高出砂墊層的排水板割斷,使之與砂墊層頂面持平，保證塑料排水板的頂部伸入砂墊層至少30cm,使其與砂墊層溝通,保證排水暢通。施工結(jié)束后,施工單位需及時(shí)提交以下竣工資料:現(xiàn)場(chǎng)施工原始記錄、施工日志、竣工平面圖和斷面圖、分項(xiàng)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定表、塑料排水板試驗(yàn)報(bào)告、工程竣工總結(jié)等。5施工中存在的問題及原因分析通過本工程的實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)塑料排水板法進(jìn)行集裝箱堆場(chǎng)軟基處理施工工藝在施工中仍存在一些質(zhì)量控制的難點(diǎn),如跟帶長(zhǎng)度過長(zhǎng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察、分析,其主要原因是套管中進(jìn)入淤泥,增大了塑料板與套管壁的摩擦力以致造成塑料板帶出,因此,在塑料排水板打設(shè)過程中,需根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行套管內(nèi)壁附著的淤泥清理。實(shí)踐表明,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的由反鏟機(jī)改進(jìn)的插板機(jī),采用液壓系統(tǒng)利用靜壓法打設(shè),現(xiàn)場(chǎng)使用情況良好,行走方便,插入速度快,施工質(zhì)量易保證。而采用打設(shè)砂井的機(jī)械來打設(shè)塑料排水板,由于利用振動(dòng)打設(shè),振動(dòng)力過大會(huì)造成樁尖與套管閉合不緊密,容易導(dǎo)致淤泥進(jìn)入套管。此外,施工人員的操作熟練程度與技能也將直接影響塑料排水板的施工質(zhì)量。6結(jié)論在本集裝箱堆場(chǎng)工程塑料排水板軟基處理工程中，由于施工準(zhǔn)備充足,制度健全,施工過程控制的技術(shù)措施嚴(yán)密，從而在施工中充分體現(xiàn)了這