塑料排水板在灘涂軟基處理施工中的應(yīng)用分析

丁錦彥

（中國鐵建港航局集團有限公司海外分公司，廣東珠海 519000）

1 引言

“一帶一路”為國內(nèi)水利工程等基礎(chǔ)工程項目的建設(shè)帶來了更大的挑戰(zhàn)，對濱海、淺灘等區(qū)域的灘涂軟基處理技術(shù)也有了更高的要求。在灘涂軟基上方開展水利工程建設(shè)時，往往會出現(xiàn)地基沉降、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等影響工程建筑物穩(wěn)定性的問題。為此，工程單位需要利用施工技術(shù)對灘涂軟基進行處理，而塑料排水板則是加固軟基的重要技術(shù)手段，其具有施工簡單、排水固結(jié)效果良好、效率高、成本低、耐久性強等特點，在國內(nèi)眾多于灘涂軟基上方開展的水利工程中得到廣泛應(yīng)用。

2 塑料排水板施工方法概述

塑料排水板施工技術(shù)是對灘涂軟基進行排水固結(jié)處理的重要技術(shù)手段，主要通過操作插板機，結(jié)構(gòu)如圖1 所示，對特制的排水板進行振沖，將其插設(shè)于孔隙比高、壓縮性高、土層深厚且含水量高的軟土地基內(nèi)部，通過將砂墊層鋪設(shè)于上層完成水平方向的排水操作。通過對砂墊層上施加應(yīng)力，進而產(chǎn)生超孔隙水壓力。超孔隙水壓力與地基中孔隙水壓力共同作用，將土壤孔隙中的水分從砂墊層和塑料排水板中排出，從而導(dǎo)致孔隙水應(yīng)力降低。依據(jù)太沙基理論可以得出，軟土地基中的土顆粒之間持續(xù)的有效應(yīng)力傳遞促使孔隙水應(yīng)力降低并轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，提高了軟基的排水固結(jié)效率和地基的承載能力。

圖1 塑料排水板插板機示意圖

3 影響塑料排水板施工效果的關(guān)鍵因素

3.1 塑料排水板布置間距

灘涂軟基加固效率和固結(jié)程度與排水板的間距布置情況有關(guān)，在一定的土質(zhì)條件下，間距越小，排水固結(jié)效果越明顯。相關(guān)研究表明，在一定范圍之內(nèi)，塑料排水板間距縮短可以有效提高排水固結(jié)的效率。但是，間距降低到0.7 m 之內(nèi)時，排水板布置間距這一因素難以發(fā)揮出明顯的效果。為此，現(xiàn)場施工人員需要綜合軟土地質(zhì)、施工技術(shù)要求、工期等實際情況對布置間距進行合理選擇，有效提升塑料排水板這一技術(shù)的應(yīng)用效果。

3.2 打設(shè)深度

在打設(shè)塑料排水板的過程中，施工人員需要結(jié)合附加應(yīng)力、土層分布等對打設(shè)深度進行合理控制，有效提升排水固結(jié)效果。例如，廣珠準高速鐵路項目中，某項針對軟土路堤的測試發(fā)現(xiàn)，當軟土地基固結(jié)程度不高時，打設(shè)深度的影響效果不明顯，但在固結(jié)完畢之后，影響效果明顯。在工程建設(shè)期間，施工人員可以為排水板設(shè)置測量裝置，對打設(shè)深度進行有效控制，從而提升排水固結(jié)效果。

3.3 井阻及涂抹作用

在利用塑料排水板對灘涂軟基進行加固處理時，涂抹效應(yīng)以及井阻效應(yīng)會對土體滲流效率產(chǎn)生阻礙效果，影響排水固結(jié)效率。針對較長的塑料排水板，施工人員需要重點考慮井阻效應(yīng)對排水板滲流效果的影響，在施工過程中對排水板濾膜以及截面類型進行合理控制，確保排水板通水效果符合施工要求。此外，涂抹效應(yīng)與土體特性存在一定關(guān)聯(lián)，排水固結(jié)效果與涂抹比以及滲透系數(shù)存在較大關(guān)聯(lián)，而且相關(guān)參數(shù)越高，則涂抹效應(yīng)產(chǎn)生的影響越大。同時，排水板間距也可以對涂抹效應(yīng)產(chǎn)生一定影響，間距越小則涂抹效應(yīng)影響越大。

4 塑料排水板施工材料及設(shè)備應(yīng)用

建設(shè)單位需要在施工前對塑料排水板材料進行嚴格的質(zhì)量檢查，確保排水板不存在扭結(jié)、濾膜臟污、濾膜破損以及芯板斷裂等問題，避免將質(zhì)量不合格的材料應(yīng)用到排水固結(jié)施工中。在存放排水板時，施工人員需要使用庫房存儲或覆蓋相應(yīng)的防護材料，避免排水板長時間接觸空氣而出現(xiàn)老化等影響材料性能的問題。一般而言，在利用塑料排水板對灘涂軟基進行排水固結(jié)施工時，施工單位提出使用插板船以及插板機2 種類型的機具，分別用于水下和干地施工。當前，國內(nèi)主要有龍門架式、履帶式、挖掘機改裝式以及軌道式等多種不同類型的插板機，施工人員需要結(jié)合軟基地質(zhì)條件、施工區(qū)域大小、技術(shù)要求等合理選擇機械類型。插板機主要有圓形、扁形以及菱形3 種套管，斷面的尺寸和形狀需要符合排水板打設(shè)深度、剛度、豎直度等參數(shù)要求。插板機套管的打設(shè)端需要選擇細小類型的，避免拔管過程中出現(xiàn)回帶問題。在灘涂軟基處理施工中，施工人員通常需要選擇圓形或扁形套管的龍門架式插板機或者軌道式插板機。

5 塑料排水板的主要應(yīng)用工藝

5.1 鋪設(shè)隔離層

在清理灘涂軟基上方的雜物垃圾外，施工人員還需要在軟基上鋪設(shè)土工布或編織布，形成砂墊層與灘涂軟土之間的有效隔離層，避免排水通道堵塞等問題。在鋪設(shè)隔離層期間，施工人員需要沿橫向鋪設(shè)土工布，并盡可能使用整片布料鋪設(shè)，避免搭接鋪設(shè)影響鋪設(shè)效率。在土工布搭接過程中，施工人員需要合理控制搭接量，避免搭接長度＜1 m。在鋪設(shè)完成后，施工人員需要對褶皺、扭曲、緊繃等問題快速處理，并將其固定牢靠，同時，還需要盡快覆蓋材料進行防護，避免隔離層暴露時長超過48 h。

5.2 攤鋪下層墊層

下層墊層的鋪設(shè)材料主要選擇碎石或卵石，按照設(shè)計要求對其厚度進行合理控制，起到透水、找平以及穩(wěn)固插板機的效果。一旦墊層攤鋪不均勻，在使用插板機施工時，將會出現(xiàn)隔離層受力不均勻，土工布鼓出的情況。針對這一問題，施工人員需要將鼓出的軟土挖出并在2 倍鼓出面積的區(qū)域內(nèi)依次鋪設(shè)土工布和碎石墊層。

5.3 排水板打設(shè)

施工人員需要在排水板打設(shè)之前確定打設(shè)深度，通過間隔10 m 選擇試點的方式打設(shè)3～5 塊塑料排水板，掌握排水板打設(shè)機械、技術(shù)在施工區(qū)域的應(yīng)用情況，便于后續(xù)開展大范圍的施工操作。施工人員需要按照平面布置圖對排水板打設(shè)位置進行合理控制，對于板位偏移幅度不小于30 mm 的排水板，施工人員需要進行補打。塑料排水板及其施工現(xiàn)場如圖2 和圖3 所示。

圖2 塑料排水板圖

圖3 塑料排水板施工圖

施工人員需要對打設(shè)深度和排水板布置間距合理控制，通過抽樣檢測的方式確認間距誤差，避免間距超出150 mm 誤差范圍。打設(shè)深度需要結(jié)合回帶允許長度、打設(shè)長度、外露長度進行合理控制。其中，外露長度需要大于20 cm，回帶允許長度需要小于50 cm。在控制打設(shè)深度時，施工人員可以采取查刻度數(shù)值法、測深儀檢測法以及油漆標記法進行控制。

工程實踐經(jīng)驗表明，在套管下插之前，施工人員將套管扶住并對準板位可以有效控制偏差問題。在拔出導(dǎo)管時，排水板容易被一同拔出，導(dǎo)致排水板處理深度與實際需求不符，影響灘涂軟基的排水固結(jié)效果。在導(dǎo)管拔出的過程中，施工人員需要對排水板回帶長度以及回帶處理進行嚴格控制，當回帶長度超出50 cm 或出現(xiàn)回帶現(xiàn)象的導(dǎo)管根數(shù)超過總導(dǎo)管數(shù)的5%時，需要補打排水板。一般而言，施工人員可以提升打設(shè)深度，使得排水板超出軟土區(qū)域進入硬殼層，確?；貛е蟮呐潘逡廊晃挥谠O(shè)計要求的位置。在施工區(qū)間，施工人員也需要做好排水板豎直度的控制工作，盡可能避免豎直度偏離完全垂直狀態(tài)1.5%以上的豎直度。針對豎直度控制期間缺乏控制標尺的情況，施工人員可以采取將垂球懸掛在導(dǎo)管架（插板機）的方式進行控制。一般而言，垂直度主要與下墊層平整度存在關(guān)聯(lián)，施工人員可以從這方面入手進行控制。

5.4 軟件加固期間的注意事項分析

排水板往上方排水期間，一些細土顆粒將會沿著包在排水板外部的濾膜侵入芯板，堵塞芯板，使得排水通道的功能受到影響。同時，濾膜中也會滯留一部分細小的土顆粒，降低排水板的滲透性能，減緩了排水板滲流土內(nèi)水分的速率。為了確保后續(xù)的沉降控制效果不會受到排水板淤堵問題的干擾，施工人員需要在濾布和芯板選取的過程中做好控制，盡可能應(yīng)用可降級的芯板以及防淤堵性能高的濾布，實現(xiàn)對上述問題的有效緩解。此外，施工人員也可以通過提高開孔率的方式強化濾布的性能，降低淤堵概率。

6 結(jié)語

塑料排水板技術(shù)可以有效提升灘涂軟基的排水固結(jié)效果。一般而言，在灘涂軟基處理施工時，施工人員應(yīng)該選擇圓形或扁形套管的龍門架式插板機或者軌道式插板機，嚴格按照要求對隔離層和砂墊層進行鋪設(shè)，避免出現(xiàn)鼓包等問題。在具體應(yīng)用過程中需要對打設(shè)深度、布置間距等合理控制，避免超出誤差允許范圍。