8-塑料排水板软土地基处理施工工艺080704

'塑料排水板软基处理施工工艺塑料排水板软基处理是20世纪80年代初在我国发展起来的一项软基处理加固新技术，目前已广泛应用于公路、铁路等工程，属于软基处理的排水固结范畴。1工艺特点（1）塑料排水板滤水性好，能确保排水效果并有一定的强度和延伸率，具备适应地基变形的能力。（2）排水板质量容易控制，成本较低。（3）断面小，插放时对地基扰动小，施工方便，在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况。（4）打设机械轻，可用于较软的地基。2适用范围适用于含水量高、压缩性大、透水性差和强度低的软弱饱和粘性土地基加固。特别适用于存在连续薄砂层的地基。3工艺原理及设计要求3.1加固原理塑料排水板法的加固原理是：利用插板机械在含水量大、孔隙比大、压缩性高、深厚的软土地基中插设具有良好透水性的塑料排水板，从而在软土地基中形成竖向的排水通道，在其上铺设砂垫层而形成水平排水通道，增加了土层的排水通道。在上部辅加荷载（如预压堆载、砂垫层，或者真空预压等）的作用下，在软土地基中产生附加应力。软土地基中的孔隙水应力和附加应力引起的超孔隙水应力随着孔隙水通过塑料排水板和砂垫层排出而降低，地基的孔隙水含水量也随之降低，从而增加了土体密实度。根据太沙基的有效应力原理（σ′=σ-u；其中：σ′表示有效应力，σ表示总应力，u表示孔隙水应力）可知，由土颗粒间传递的有效应力σ′会随着地基中孔隙水应力降低（即孔隙水的消散）等量增加，进而加速地基的固结和地基土的承载力的提高，使软土地基在较短时间内达到较高的固结度。天然地基A点和设排水板后地基A点的排水路径比较见图1。图1地基中A点的排水路径比较示意图 3.2设计要求3.2.1竖向排水板的平面布置由于建筑物基础外一定范围内的地基中仍有建筑物荷载引起的压应力和剪应力，塑料排水板的布置面积应稍大于建筑基础外围面积，以利于基础外地基土的固结，提高地基土的稳定性。向外扩大的范围可为基础的轮廓线以外2～4m。塑料排水板在平面上可布置成正方形或等边三角形两种排列形式。3.2.2竖向排水板的深度塑料排水板的长度应根据软土层的厚薄综合考虑。如软土层较厚，则应根据建筑物对地基的稳定及沉降要求决定塑料排水板的长度。从稳定方面考虑，塑料排水板应穿越地基可能的滑动面2m以上；从沉降方面考虑，塑料排水板应穿越主要的受压层。如软土层厚度不大且下卧有透水的砂或砾石层时，通常可把塑料排水板打至砾石层上；如软土层很厚（如大于20m）时，由于径向平均固结效应很小，打穿软土层的意义并不很大。3.2.3横向排水的布置塑料排水板顶部应铺设排水砂垫层。在缺乏砂料的情况下，可采用砂沟代替垫层，以引出塑料排水板中渗流出来的孔隙水。砂垫层的厚度宜大于0.4m，水上施工宜加厚一些。砂垫层的宽度一般伸出塑料排水板区外边线不小于2倍的塑料排水板直径。3.2.4地基的固结度计算塑料板总的平均固结度为：当软土层较厚，而塑料排水板长度能够满足或沉降要求时，塑料排水板可不穿透整个软土层。建议塑料排水板的固结度可分为塑料排水板深度范围内地基和塑料排水板以下部分地基两部分计算。塑料排水板深度范围内地基按准三维固结理论计算，塑料排水板以下部分按一维固结理论计算。其计算式为：式中——长度比；——塑料排水板范围土层厚度；——塑料排水板以下压缩层范围内土层厚度；——塑料排水板穿过范围内土层的平均固结度；——塑料排水板以下部分土层平均固结度。当软土层很厚时（如H>20m），竖向排水固结作用已很小，因而可忽略竖向固结的作用。4工艺流程塑料排水板软基处理工艺流程见图2。 5操作要点5.1施工准备（1）对参与施工的人员进行岗前培训及施工前的技术交底。循环清理工作面填筑预拱土以行走机械铺设砂垫层测放塑料排水板桩位移机就位插设塑料排水板塑料排水板桩头处理铺设土工格栅铺设砂垫层堆载预压或者真空预压埋设观测水杯和位移观测桩。如果采用真空预压还要布设闭气设施图2塑料排水板软基处理工艺流程（2）参照设计资料，对施工前土的物理力学性质指标进行相关试验，对软基土层的地质情况进一步确认，确保施工的连续性。（3）塑料排水板的选择。根据设计要求,工程采用的塑料排水板应具有耐腐蚀性和足够的柔性,卷曲、回折时不脆裂。其技术指标必须符合《塑料排水板施工规程》（JTJ/T256-96）及设计要求，经质量检验合格后方可投入使用。（4）根据工程数量及设计资料选择适宜的机械设备，进行施工前的维修，并进行塑料排水板试打。（5）插板作业前，应先了解地下有无障碍物，然后清表除淤、平整场地，铲除草根、杂草。（6）在塑料排水板插打之前对其进行测量放样，将每根塑料排水板的具体桩位测设出来并做好标记，所用的标记通常有石灰细条塑料板芯等，要求明显且不易被损坏。5.2施工工艺5.2.1填筑工作垫层为了进一步保证插板机施工的部位的准确性及施工过程的连续性，要再次对施工场地进行平整。5.2.2铺设砂垫层排水垫层的作用是使在预压过程中从土体进入垫层的渗流水迅速排出，使土层的固结能正常进行，防止土颗粒堵塞排水系统。因而垫层的质量将直接关系到加固效果和预压时间的长短。5.2.3埋设沉降设备沉降板埋置于路中心、路肩和坡趾的基底。底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm，测杆直径以4cm为宜。随着填土的增高，测杆和套管应相应接高，每节长度不宜超过50cm；接高后的测杆顶面应略高于套管上口，套管上口应加盖封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度。盖顶高出碾压面高度不宜大于50cm。5.2.4插板机就位插板机进场进行机具组装完成后，将其移至测量标记位置，并使其套管对准标记。 5.2.5排水板装入导管、安装靴头将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架，对折带子长约10cm，固定联结。一般预制靴头可采用铁质或混凝土靴头。将靴头套在空心套管端部，固定塑料排水板，使其在下沉过程中能阻止泥沙进入套管，并避免提管时脱开将塑料板带出。5.2.6导管下沉插板插板机就位后，通过振动锤驱动套管对准孔位下沉，排水板从套管内穿过，与端头管靴相连并顶住排水板插到设计深度。5.2.7拔导管插板机提升过程中，普遍存在不同程度的跟带，严重时会影响加固效果。因此施工规范规定，跟带长度不得超过40cm，跟带的根数不宜超过设计总根数的5%。在打设过程中，应保证垂直度符合要求，以满足加固地基在深度方向上的均匀性。5.2.8剪断板头排水板外露长度不小于25cm，并埋入砂垫层中并做出标记，以防止塑料板随地基沉降而降至砂垫层以下，形成排水系统的脱节，同时也便于检查打设的数量和间距。5.2.9插板隙回填砂（1）打设形成的孔洞应用砂回填，不得用土块堵塞。（2）将施工中形成的坑凹填平，填坑时应将排水板扶正。（3）将排水板端头向路线外侧压倒平贴于砂垫层上并用砂覆盖。由于此项工作稍滞后排水板施工，又需待全部排水板施打完后才铺设上层砂垫层，因此可先做成小砂堆。6主要机具设备塑料排水板法的施工机具主要是插板机，也可与袋装砂井打设机械共用，只是将圆形套管改为矩形套管。目前我国应用的两用打设机械，可根据每次打设根数、套管断面大小、入土长度及地基均匀程度具体决定其振动打设工艺、垂击振力大小。一般对均匀软粘土地基，振动锤击振力可参照表1选用。表1振动锤击振力参考值长度（m）导管直径（cm）振动锤击振力（kN）单管双管>10130～146408010～20130～14680120～160>20130～146120160～220选择排水板施工机械应根据工程实际情况，从机械的结构特点、工效、适用程度等方面来确定，包括地基的压力、稳定性、打设能力、机动性及打设速度等。7劳动力组织塑料排水板施工劳动组织根据设备的台班生产能力大小确定，每个施工工班通常6～8人，见表 2。工班人员以围绕打桩机为中心建立各自岗位责任制，在工班长统一指挥下进行工作。表2劳动力组织表序号工种人数工作内容1工班长1负责指挥及协调工作2机械司机1机械操作、维修、养护3电工1操作及维修发电机，保证工地用电安全4操作工2～4机械就位、塑料板与桩间连接等5合计6～88质量要求及质量控制要点8.1质量要求8.1.1基本要求（1）进场的塑料排水板必须符合设计要求，且经试验合格后方能使用。（2）塑料排水板在打插过程中，平面偏位及垂直度应符合设计及规范要求。（3）塑料排水板在插设过程中，应尽量避免跟带（排水板被导管往上带），跟带40cm以上时应废弃，并在距废弃排水板45cm处补打。（4）塑料排水板质量和板底标高必须符合设计要求，排水板下沉时不得出现扭结、断裂等现象，其顶端必须按规范要求伸入砂垫层，避免被粘土污染。8.1.2实测项目实测项目见表2。表2塑料排水板施工允许偏差项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1板间距（mm）±150抽查2%2板长度（m）不小于设计查施工记录3竖直度1.5%查施工记录8.2质量控制措施8.2.1排水板性能控制塑料排水板的的芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力，其抗拉强度不应小于130N/cm。当周围土体压力在15m深度范围内不大于250kN/m2或在大于15m范围内不大于350kN/m2时，其排水能力不低于30cm3/m。芯板应具有耐腐性和足够的柔性，保证塑料板在地下的耐久性，并在土体固结变形时不会被折断或破裂。滤膜一般由无纺织物制成，应具有一定的隔离土颗粒和渗透功能，应等效于0.025mm孔隙，其最小自由透水表面积宜为1500cm2/m，渗透系数应不小于5×10-3cm/s。8.2.2土拱坡、砂垫层层厚、密实度控制（1）垫层材料应采用透水性好的砂料，其渗透系数一般不低于10-3cm/s ，同时应能起到一定的反滤作用。通常采用级配良好的中粗砂，含泥量不大于3%，并应除尽其中杂土、植物等。一般不宜采用粉、细砂，也可采用连通塑料排水板的砂沟来代替整片砂垫层。（2）一般情况下陆上排水垫层厚度为0.5m左右，水下垫层为1.0m左右。对新填不久的或无硬壳层的粘土及水下施工时，应采用厚的或混合粒排水垫层。排水砂垫层宽度应宽出路基边脚0.5～1.0m，两侧端以片石护砌或采用其他方法防护，以免砂料流失。砂料不足时，可用砂沟代替砂垫层。砂沟的宽度为2～3倍塑料排水板宽度，一般深度为40～60cm。8.2.3伸入砂垫层长度、打入过程排水板状况控制（1）塑料排水板留出孔口长度应保证伸入砂垫层不少于50cm，使其与砂垫层贯通；并将其保护好，以防机械、车辆进出时受损，影响排水效果。（2）插入过程中导轨应垂直，钢套管不得弯曲，透水滤套不得被撕破和污染；排水板底部应有可靠的锚固措施，以免拔出套管时将芯板带出；下料时应考虑上拔时的“跟带”长度，“跟带”不得超出40cm，否则报废重插，简单的检查方法是将塑料板带按打设深度作好记号，完成后根据剩余板带的长度测出“跟带”长度。8.2.4排水板储存要求施工现场堆放的塑料排水板盘带要加以覆盖，放置于洁净干燥处，防止污染和暴露在空气中老化。8.3质量通病的处理8.3.1施工中常见问题（1）提拔导管时发生“跟带”现象。（2）桩管进入泥水，污染排水板。（3）遇到较干硬的粘土层时，进度缓慢。8.3.2解决方法（1）提拔导管时经常发生“跟带”现象，这与套管端头结构、施工工艺和土层土质有关，其中套管端头结构是主要因素。导管顶部在保证刚度的前提下，应尽可能细小，使得拔管时土层能尽快将排水板夹住。（2）泥水进入套管除增加上拔时的“跟带”现象外，还会造成排水板的污染，因此应经常用清水清洗导管。（3）遇到干硬的粘土层进度缓慢时，可以选用功率较大的液压振动打桩机进行打设，也可以在导管中加入少量清水，增加润滑，减少摩擦。8.4施工注意事项（1）塑料排水板插入过程中防止淤泥进入板芯，堵塞输入通道而影响排水效果。（2）塑料板与桩尖连接一定要牢固，避免提管时脱落，将塑料板带出。凡带出2.0m以上的，均应作废补打。（3）严格控制间距与深度，桩尖与套管配合要适当，避免错缝，以防淤泥进入，增大塑料板与套管壁的摩擦力，易使塑料板带出。 （4）排水板一般不允许接长。如果必需接长时应剥开滤膜使芯板接平(搭接长度≮20cm)然后包好滤膜，再用订板机订牢。接长的根数不宜超过打设根数的5%，一般最多只允许接长一次。接长的板宜调整到护坡道位置打设。（5）对于施工段地表的硬壳(一般约在0.5～1.0m)当插入杆起后所留杆孔，不能用粘土块或其他材料堵塞，必须用砂灌满，以防堵塞排水通道使处理失败。9安全及环保措施9.1施工安全（1）禁止非操作人员上机操作，安排专业检查排水板机械，安拆插塑板机将无关人员清理出场并平整场地，防止因支架倒塌造成人员伤亡。（2）坚持工前检、工中督察和工后复查，在危险区设立安全标志和防护措施。（3）电线不得已放置地面时，要挖槽覆盖以免损坏漏电。（3）操作人员要佩戴安全帽，高处作业时要系好安全带，遇有六级以上大风时，禁止高处作业。（4）施工场地的临时便道，设专人维修养护，保持畅通。9.2环境保护（1）施工过程中对周围建筑物（包括文物）的保护及对工程弃渣、污水排放、机械噪声控制和生活垃圾处理，均应按国家环保部门的环保要求执行，各项控制指标均不超过规定的允许值。（2）装卸有粉尘的材料时，应洒水湿润或在仓库内进行，拆除临时设施时，及时洒水处理，降低、扬尘污染。（3）对插塑板桩头进行清理（桩头过长的要将其剪断）时，多余的小段插塑板材料不能乱放，并禁止在施工现场焚烧废弃的塑料板，一定要统一堆放及处理，以免造成环境污染。10工程实例广州市南沙开发区京珠大道北二标土建工程，地质情况比较复杂。标段所在路基全部属于软土地基。根据设计文件，本工程需打设塑料排水板109231根，总计长达1638477m，其间距和打设深度，由钻探地质资料而定。间距有1.5m和2m两种。呈梅花形布置，深度由8.0m～20.0m不等。对材料技术指标，在塑料排水板进入施工现场后，都要取样并委托作试验检测，各项指均应符合要求，从而保证了处理软基的效果。'