塑料排水板處理軟土地基施工技術(shù)

淺談塑料排水板處理軟土地基的施工技術(shù)中鐵十四局樂宜高速項(xiàng)目部 張子杰 張守國摘要：地基濕軟直接影響路基穩(wěn)定和持力層強(qiáng)度，目前軟土地基處理方法較多，但在軟土層較厚，地下、地表水發(fā)育的情況下采用塑料板固結(jié)軟基效果好、質(zhì)量穩(wěn)定、施工快、成本低。本文結(jié)合正在建設(shè)中的四川省樂山至宜賓的高速公路施工實(shí)踐，介紹了塑料排水板處理軟土地基的適用范圍、材料和設(shè)備要求、施工工藝及要點(diǎn)、質(zhì)量控制等。關(guān)鍵詞：軟土地基處理施工技術(shù) 塑料排水板1 工程概況樂宜高速公路第十合同段位于四川省樂山至宜賓交界處，標(biāo)段內(nèi)沖溝較多，分布第四系坡洪積、沖洪積層，多為冬水田或水旱輪作耕地，大多為深層軟弱地基，地基承載力低，含水量高，抗剪強(qiáng)度小，填方路基穩(wěn)定性差，沉降不能滿足要求，四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)采用豎向塑料排水板與土工格柵相組合的方法進(jìn)行地基處理。本標(biāo)段共有軟土地基11段，塑料排水板工程量共計(jì)98860m。（典型橫斷面圖見附圖1）2 技術(shù)特點(diǎn)分析塑料排水板處理軟地基的原理主要是利用深插入軟土地基的塑料排水板，避免地基外側(cè)地表水進(jìn)入路基范圍，把地基下部的地下水排出路基，插好塑料排水板后，開始填筑路基，荷載不斷作用于軟基，地下水由于不斷受到擠壓和毛細(xì)做用沿塑料排水板上升至砂礫層，由砂礫層向兩側(cè)排出，軟基中的土顆粒的有效應(yīng)力不斷增加，加速地基固結(jié)沉降，達(dá)到提高地基承載力強(qiáng)度的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：排水板是工廠生產(chǎn)的，質(zhì)量容易控制，成本較低；在施工過程中沒有排水孔斷面不均勻和受堵塞的情況；斷面小，對(duì)地基擾動(dòng)?。淮蛟O(shè)機(jī)械輕，可用于較軟的地基。3 主要材料及機(jī)械設(shè)備3.1塑料排水板 塑料排水板是由芯體和包圍芯體的合成材料透水膜構(gòu)成的復(fù)合體，其芯板采用聚乙烯或丙烯新料（非再生塑料）制成，濾膜采用黏合型滌綸無紡?fù)凉げ迹?0g/m2）,塑料排水板有A型、B型、C型。塑料排水板應(yīng)該具有良好的耐腐蝕性和足夠的柔性，每一批塑料排水板應(yīng)經(jīng)指定的檢驗(yàn)部門的檢驗(yàn)，且附有出廠合格證及試驗(yàn)、檢驗(yàn)報(bào)告。在使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查塑料排水板的外套薄膜是否完好無損。塑料排水板應(yīng)符合塑料排水板施工規(guī)范（JTJ/T256-96）規(guī)定，其性能指標(biāo)見表1表1 塑料排水板性能指標(biāo)項(xiàng) 目A型B型C型條 件復(fù)合體抗拉強(qiáng)度（干態(tài)）/（KN/100mm）1.01.31.5延伸率10濾膜抗拉強(qiáng)度/ (N/100mm）縱向干態(tài)1.52.53.0延伸率10橫向濕態(tài)1.02.02.5延伸率10，試件在水中泡24h縱向通水量（mm3/s）151032510340103側(cè)壓350kpa試件在水中泡24h濾膜滲透系數(shù)（mm/s）濾膜等效孔徑mm3.2 土工合成材料土工合成材料的選用應(yīng)該符合公路土工復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，足夠的抗拉強(qiáng)度，較高的抗刺破強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度和握持強(qiáng)度等，選擇尺寸應(yīng)合適、延伸率小、耐磨、耐熱、耐酸、耐老化、滲透性良好的編織布，加筋土工格柵一般要求：縱向拉伸強(qiáng)度80KN/m, 橫向拉伸強(qiáng)度50KN/m, 延伸率15，要求土工格柵的幅寬4m。3.3砂墊層砂應(yīng)用中粗砂，含泥量3%，滲透系數(shù)610-3610-2cm/s，也可用砂礫、石屑(不含石粉)替代。本合同段砂礫墊層采用天然砂礫，砂礫最大粒徑為50mm，通過5mm篩孔的粒料應(yīng)5%3.4 機(jī)械設(shè)備打設(shè)塑料排水板的設(shè)備有兩種形式：一種為履帶式打樁機(jī)，一種為門架式插板機(jī)(帶導(dǎo)軌)。要求用能打入設(shè)計(jì)度的靜力式或振動(dòng)式設(shè)備，不可用錘擊式或水沖式。套管插入桿為扁平狀或圓形，內(nèi)徑大于排水板的尺寸，長度大于排水板設(shè)計(jì)長度，在打設(shè)中保護(hù)排水板不被損壞。4 施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4.1塑料排水板(1)打入深度 不小于設(shè)計(jì)值(2)拔管跟帶長度 20cm(3)板距誤差 15cm(4)垂直度 1.5%4.2 砂墊層(1)壓實(shí)度 90%(2)厚度 50cm(3)寬度 不小于設(shè)計(jì)值5 施工工藝流程測量放樣地表清理及調(diào)平層鋪筑鋪墊泥質(zhì)巖找平層鋪設(shè)下層砂礫石墊層放出樁位施打塑料排水板灌砂及填孔鋪設(shè)砂墊層鋪土工格柵埋設(shè)沉降觀測樁6 施工工藝6.1測量放樣(1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑钠鹩櫂短?hào)打出控制樁，再每隔1020m放出路線中心樁。(2)按照打設(shè)的寬度放出邊樁及護(hù)樁。6.2 地表清理及調(diào)平層鋪筑(1)將施工范圍內(nèi)的樹木、雜物清理干凈，并開挖縱橫排水溝，將軟基排水疏干。(2)將施工場地大致整平，在上砂礫石之前，先在地表鋪設(shè)一層泥質(zhì)巖，并且預(yù)留一定的預(yù)拱度，以利用地基盆形沉降后排水，泥巖墊層厚度一般不大于100 cm且最大粒徑不大于10cm，以不影響塑料插板插設(shè)為宜。若設(shè)計(jì)有整平標(biāo)高時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)高整平，做成1.5%的雙向橫坡，并進(jìn)行壓實(shí)(壓實(shí)度85%)。6.3砂礫墊層鋪設(shè)砂墊層總厚度50cm(壓實(shí))分兩層鋪筑，第一層鋪設(shè)35cm，然后施工打排水板，最后再鋪設(shè)其余的15cm，并壓實(shí)到要求的密實(shí)度(90%)。由于地表較軟弱，運(yùn)輸車輛宜用輕型車輛，且盡量減少對(duì)地基的擾動(dòng)。最好將砂堆于處理地段以外，然后用小型運(yùn)輸工具運(yùn)入施工地段。攤鋪?zhàn)龅骄鶆?、平整，形成雙向橫坡。同時(shí)注意避免泥土、雜物混入砂層。壓實(shí)應(yīng)用靜壓式壓路機(jī)進(jìn)行，不得振碾。6.4 樁位放樣(1)首先根據(jù)設(shè)計(jì)給定的處理長度、寬度及板距計(jì)算出布設(shè)的排數(shù)和列數(shù)。由于布設(shè)的原則按正三角形(梅花形)故：排數(shù)=處理長度設(shè)計(jì)板距sin60+1列數(shù)=處理寬度設(shè)計(jì)板距+1(2)根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出布樁圖，標(biāo)明排列的編號(hào)。每排樁的軸線應(yīng)垂直于路線中心線，曲線上應(yīng)為法線方向。同時(shí)應(yīng)繪制一張較大的布樁圖交施工人員打設(shè)時(shí)使用，每施打一根在圖上相應(yīng)位置標(biāo)出，以免遺漏。由于有些處理段落位于正、斜交結(jié)構(gòu)物兩側(cè)，應(yīng)注意兩個(gè)三角形地帶的布樁，不要超布或遺漏。(3)根據(jù)布樁圖在鋪設(shè)好的第一層砂墊層上放出具體的樁位，做出鮮明的標(biāo)志。一般可用20cm長的木樁插在樁位上，樁頂部最好用紅油漆抹紅(打設(shè)時(shí)用來卡住排水板端部，插入后將排水板錨固于孔底防止拔管時(shí)帶上排水板)。放樁位時(shí)一般一次不宜過多，可先在半幅內(nèi)布設(shè)。以免施工時(shí)丟失。施工中應(yīng)經(jīng)常注意檢查和保護(hù)，丟失的及時(shí)補(bǔ)上。6.5 塑料排水板施工（本工藝主要針對(duì)履帶門架式插板機(jī)）6.5.1施工準(zhǔn)備在進(jìn)行施工放樣等工序的同時(shí)，應(yīng)做好施工準(zhǔn)備。主要是插扳機(jī)的拼裝，機(jī)件的安設(shè)調(diào)試，可在待處理地段端部的場地上進(jìn)行。然后試打25根檢驗(yàn)機(jī)器的性能、地質(zhì)情況及工藝。6.5.2施打排水板(1)機(jī)械拼裝，將機(jī)器移入場內(nèi)。(2)將排水板裝入卷筒，并通過門架上的滑輪將排水板引入插桿中。(3)將排水板從插入桿端頭引出、折回，夾上短鋼筋(樁位放樣時(shí)插在樁位上)，用訂板機(jī)訂好(固定方法見圖2)。(4)拉緊排水板，將插入桿對(duì)準(zhǔn)樁位。(5)開啟振動(dòng)將插入桿壓入地基。(6)到達(dá)設(shè)計(jì)深度(預(yù)先在插入桿用紅漆劃上標(biāo)志)后將插入桿拔出。則排水板被短鋼筋錨固于孔底。(7)在砂墊層以上40cm處將排水板剪斷埋入砂中。(8)移至下一個(gè)樁位。圖26.5.3施工注意事項(xiàng)(1)軌道順路方向鋪設(shè)，鋪設(shè)軌道時(shí)應(yīng)使同一斷面保持水平，以保證施打時(shí)垂直度1.5%。(2)施打從護(hù)坡道向路中心推進(jìn)，每排可打設(shè)59根，打完一排再向前移動(dòng)，直至處理長度方向訖點(diǎn)。然后橫移門架，返回施打下一幅。(3)上拔插入桿時(shí)帶出的淤泥，不得棄于砂墊層上，以免堵塞排水通道。(4)排水板一般不允許接長。如果要接長時(shí)應(yīng)剝開濾膜使芯板接平(搭接長度20cm)然后包好濾膜，再用訂板機(jī)訂牢。接長的根數(shù)不宜超過打設(shè)根數(shù)的5%，一般最多只允許接長一次。接長的板宜調(diào)整到護(hù)坡道位置打設(shè)。(5)結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的沉降過渡段必須嚴(yán)格按照長度、間距、過渡的起訖范圍進(jìn)行打設(shè)。橋臺(tái)前錐坡2/3H(填筑高度)范圍內(nèi)也同樣處理。(6)施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢查，保證板距、垂直度、板長、跟帶長度等符合規(guī)范要求，否則應(yīng)予重打，重打的樁位與原樁位置不大于板距的15%。(7)對(duì)于施工段地表的硬殼(一般約在0.51.0m)當(dāng)插入桿起后所留桿孔，不能用粘土塊或其他材料堵塞，必須用砂灌滿，以防堵塞排水通道使處理失敗。(8)施工時(shí)逐樁做好施工記錄。6.6灌砂及填坑(1)打設(shè)形成的孔洞應(yīng)用砂回填，不得用土塊堵塞。(2)將施工中形成的坑凹填平，填坑時(shí)應(yīng)將排水板扶正。(3)將排水板端頭向路線外側(cè)壓倒平貼于砂墊層上并用砂覆蓋。由于此項(xiàng)工作稍滯后排水板施工，又需待全部排水板施打完后才鋪設(shè)上層砂墊層，因此可先做成小砂堆。6.7鋪設(shè)土工格柵 根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)購?fù)凉じ駯?；土工格柵?yīng)采用雙排線折疊縫合連接，接縫處縫合總寬度不小于5cm；選擇路基拐彎較大處或直線轉(zhuǎn)角處作為起點(diǎn)開始鋪設(shè)，土工格柵兩側(cè)及中間安排不少于4人攤鋪，將土工格柵逐漸鋪開，然后用U型釘釘好。對(duì)路基拐彎較大處，需要將土工格柵剪開再搭接縫合，縫合最窄處不小于30cm。6.8沉降觀測軟基路段在進(jìn)行路堤填筑和竣工后應(yīng)進(jìn)行變形監(jiān)測，主要為地表豎向位移和水平位移監(jiān)測，豎向位移采用沉降板、水平位移采用側(cè)向變位樁進(jìn)行監(jiān)測。軟基監(jiān)測的一般原則如下：每處軟基的路段長度小于50米者，至少設(shè)一個(gè)觀測橫斷面；當(dāng)軟基路段長度大于50米，至少設(shè)兩個(gè)觀測橫斷面，主觀測橫斷面設(shè)在軟土最厚處且又是填土最高處；一個(gè)觀測面上的觀測點(diǎn)不少于7個(gè)，沉降觀測3個(gè)，水平位移觀測4個(gè)，按設(shè)計(jì)要求布設(shè)；施工期間位移觀測應(yīng)每填筑一層觀測一次，填筑間隔較長時(shí)應(yīng)每三天觀測一次；路堤填筑完成后，堆載預(yù)壓期間一般半月或每月觀測一次；路堤下部填筑時(shí)間設(shè)計(jì)為6個(gè)月，應(yīng)勻速填筑，嚴(yán)格控制填土速率，以免加載過快造成地基破壞。路堤施工期內(nèi)應(yīng)連續(xù)觀測路堤的沉降變形，控制標(biāo)準(zhǔn)為：路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于1cm；坡腳水平位移速率每晝夜不大于0.5cm。填筑速率應(yīng)以水平位移控制為主，若超過此限應(yīng)立即停止填筑。路堤填筑完成后，均應(yīng)預(yù)壓六個(gè)月，方進(jìn)行路面及邊坡防護(hù)施工。7 施工過程中的控制施工之前應(yīng)將塑料排水板堆放在現(xiàn)場，并加以覆蓋，以防暴露在空氣中老化。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙指出的位置、深度和間距布置。塑料排水板在插入地基的過程中應(yīng)保證板不扭曲、透水膜無破損和不被污染。板的底部應(yīng)有可靠的錨固措施，以免在抽出保護(hù)套管時(shí)將其帶出。塑料排水板插好后應(yīng)及時(shí)將露在墊層的多余部分切斷，并加以保護(hù)，以防因插板機(jī)移動(dòng)、車輛的進(jìn)出或下雨時(shí)受到損壞而降低排水效果。塑料排水板采用濾套內(nèi)平接的方法搭接，搭接長度不得小于200mm。土工織物按圖紙施工，在平整的下承層上全斷面鋪設(shè)。鋪設(shè)時(shí)，土工織物應(yīng)拉直平順，緊貼下承層。8 結(jié)束語加設(shè)塑料排水板，由于改善了粘土的排水條件，使粘土的固結(jié)度增大。雖然沉降量加大，但次固結(jié)量減小，可以有利