軟基加固中的塑料排水板施工技術(shù)

范遠(yuǎn)族

（四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司，四川 成都 424000）

1 工程概況

國內(nèi)某港口工程的后方集裝箱堆場面積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。長期抗剪強(qiáng)度只有一般抗剪強(qiáng)度的0.4～0.8倍。

基于地基土的以上特點(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82 500m2，占軟基總面積的75％，為本工程軟基處理的主要方法。以下簡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。

圖1 塑料排水板法施工流程圖

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，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（σ′=σ-u；其中：σ′表示有效應(yīng)力，σ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的工后沉降。

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，使施工工藝大大簡化，工效成倍增長，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)械簡單，施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度小，施工場地整潔。

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）采購進(jìn)場存放在現(xiàn)場的塑料排水板應(yīng)加以遮蓋，應(yīng)避免陽光直接照射和長時(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)塑料排水板長度不夠而需要接長時(shí)，接長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）長度，如果打入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或跟帶長度在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所示。

表1 塑料排水板打設(shè)允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法

（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)，如跟帶長度過長。經(jīng)現(xiàn)場觀察、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)了這一方法具有的勞動(dòng)強(qiáng)度小、施工速度快等特點(diǎn)。因此，若能選用合適的靜壓打設(shè)機(jī)械，并嚴(yán)格按照施工工藝要求組織施工，則塑料排水板施工效率更高，經(jīng)濟(jì)效益更好，施工質(zhì)量更有保證。

［1］鄭俊杰.地基處理技術(shù)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004

［2］錢家歡.土力學(xué)［M］.南京：河海大學(xué)出版社，1990

［3］JTJ/T256-96，塑料排水板施工規(guī)程［S］.