塑料排水板+堆載預(yù)壓技術(shù)在圍填造地工程軟基處理應(yīng)用實踐

文｜珠海航空城白龍河建設(shè)控股有限公司 井長富

一、工程概況

珠海泥灣門水道西側(cè)白龍河尾入海處進行圍填造地形成陸域面積，達到航空產(chǎn)業(yè)園配套生活居住建設(shè)最基本的用地要求。

珠海航空產(chǎn)業(yè)園白龍河尾圍填造地工程（A標(biāo)段）的陸域形成及圍堤地基處理工程。其中陸域形成工程包含總長度2318.0m的臨時內(nèi)圍堤加固，1351.9m的分隔圍堰及整個工程場區(qū)的陸域形成。圍堤地基處理工程總面積81638.6平方米，采用堆載預(yù)壓進行處理。

項目所屬地區(qū)現(xiàn)狀主要為灘涂，底標(biāo)高在-2.9～-0.1m之間。工程所在地質(zhì)中淤泥層較厚，多呈現(xiàn)灰黑色，飽和，含腐殖質(zhì)，味稍臭，流塑～軟塑狀粘性較好，層的下部含許多腐木碎屑和細(xì)中砂，部分夾雜薄層粉細(xì)砂。淤泥層厚度31.50～57.00m。頂板埋深0.50～3.00m，底高程-30.20～-56.78m，力學(xué)性質(zhì)變化大。上部土層性質(zhì)較差，作為天然基礎(chǔ)難以滿足產(chǎn)業(yè)園配套生活居住要求，需要進行地基處理。（見圖1）。

圖1

二、地基處理技術(shù)要求

根據(jù)圍堤運營期穩(wěn)定圓弧確定堆載預(yù)壓加固范圍，地基處理的范圍為圍堤前沿線向場地內(nèi)30m以及圍堤前沿線向海側(cè)30m的范圍，處理寬度為60m，地基處理面積8.2萬平方米。

三、場區(qū)軟基處理方案

為提高圍堤下臥軟土層強度及減少沉降，采用堆載預(yù)壓+塑料排水板的方式加固軟土地基。另外，軟土地基堆載壓力應(yīng)超過其營運期所受附加應(yīng)力，且固結(jié)度達到90%以上方可卸載，以保證運營期圍堤的穩(wěn)定，同時也消除大部分插板范圍軟土的沉降。

四、軟土地基處理工序

①鋪設(shè)子圍堰處以及充填砂袋處土工布和土工格柵（可將土工布及土工格柵加工成為整體再進行鋪設(shè)）；②施工子圍堰砂袋至+2.0m，同步施工海側(cè)充填砂袋至+2.0m；③在子圍堰及新建充填砂袋間回填中細(xì)砂至+2.0m；④新充填砂袋后方局部區(qū)域插板；⑤填筑中粗砂墊層至+3.0m；⑥打設(shè)塑料排水板；⑦分級堆載預(yù)壓，每級厚度為1.0m，共3級；⑧固結(jié)度達到90%時卸載。

五、中粗砂墊層技術(shù)要求

（1）本工程采用中粗砂為處理軟基的排水墊層。要根據(jù)施工圖紙規(guī)定的范圍與厚度進行攤鋪，避免“拱淤”現(xiàn)象。

（2）砂墊層采用的砂規(guī)格、覆蓋范圍和質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計要求。

（3）砂料容重要達到17kN/立方米或以上，含泥量控制在5%以內(nèi)；滲透系數(shù)要達到5×10-3cm/s或以上。如達不到相關(guān)要求，要征得設(shè)計部門認(rèn)何并按容重?fù)Q算增大砂墊層厚度。

六、塑料排水板施工技術(shù)要求

本工程塑料排水板采用C型板，材料總量230萬m，按正方形布置，間距1.0m。

塑料排水板寬100mm，厚達4mm或以上，排水性能、質(zhì)量、規(guī)格要滿足《水運工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JTS206-1-2009）的相關(guān)指標(biāo)。（見表1）。

表1 塑料排水板技術(shù)指標(biāo)

施工流程為：砂墊層(厚100cm)—排水板位測量放樣—插板機移機定位（保證樁管垂直度）—裝排水板樁靴—下插樁管至標(biāo)高—上拔樁管—切割排水板（外露30）—移機至下一排水板—續(xù)填30cm厚砂墊層。

（1）施工前做好測量放樣工作

按照設(shè)計圖紙及地質(zhì)資料，通過原控制點或加密點定好每個插板區(qū)域的邊線樁、控制樁進行填砂，待填砂完成后放出插板區(qū)邊線、軸樁線、塑料排水板的位置。

（2）現(xiàn)場調(diào)試插板及試插

在確定好的施工區(qū)域內(nèi)，要現(xiàn)場對塑料排水板進行調(diào)試和試插，通過試插深度，最終確定最終施工深度，并經(jīng)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理認(rèn)可后再進行全面施工。

（3）打設(shè)塑料排水板

①插板機定位

采用液壓插板機進行塑料排水板施工，如遇到砂層密實和較厚時，插板困難，要改裝插板機，包括對扁型導(dǎo)管、機架、液壓系統(tǒng)、反力等進行改裝，增強其插穿較厚砂層的能力。

排水板定位時板位偏差要控制在30mm以內(nèi)；管靴與板位標(biāo)記的偏差不能大于50mm，套管垂直度偏差有效范圍為±1.5%以內(nèi)。

②錨靴安裝

塑料排水板末端伸出導(dǎo)管底，在此末端安裝密封袋后，用錨靴將其固定在導(dǎo)管底端。插板機或?qū)Ч苌弦龊妹黠@標(biāo)記，以便控制打設(shè)深度，插入深度必須保證處理深度，插入深度=處理深度+回帶長度+砂墊層厚度。

③插塑料排水板到達預(yù)定深度

打設(shè)時排水板需要搭接采用濾套內(nèi)平接的方法，芯板對扣，凹凸對齊，搭接長度要達20cm，然后再把濾膜包好、裹緊，用專用訂書針釘包好。在打設(shè)過程中要確保排水板不扭曲、透水膜完好沒有污染。要保證板底部錨固可靠，防止抽出保護套管時把其同時帶出。打設(shè)時如出現(xiàn)斷裂、扭結(jié)嚴(yán)重、濾膜破裂等情況出現(xiàn)時，需要在插點附近進行補插。

④上拔樁管

拔管時如發(fā)現(xiàn)有回帶情況時，回帶長度控制在50cm以內(nèi)，否則要在樁位旁10cm處補打一根樁。施工中要及時抽查，盡量減少回帶長度。為保證塑板留在土中，起拔錨靴時速度要平緩，第一米的起拔速度要控制在5～10cm/s內(nèi)。

⑤排水板切割

剪板時，砂墊層以上預(yù)留長度要在20cm或以上，插板后把板頭埋到砂墊層里。完成打設(shè)后，要立即彎貼埋進砂墊層里，使其連接砂墊層排水層，排水良好。

⑥移機

移動插板機移到下一樁位后，要對套管垂直度進行調(diào)整，對準(zhǔn)樁位。把塑料排水板插入空心套管中，引到套管下部，將板穿入錨靴，之后再把板回插入套管扁嘴中，插入長約達到12～15cm時，把板拉緊，令錨靴貼緊套管下部，避免套管下沉?xí)r擠入泥沙，造成通道堵塞。

⑦塑料排水板施工允許誤差（見表2）。

表2

七、堆載預(yù)壓施工

本工程中堆載預(yù)壓區(qū)域由兩部分組成：堆載預(yù)壓區(qū)面積200547平方米和樁基保護區(qū)94866平方米。

其中堆載預(yù)壓區(qū)靜態(tài)頂高程為＋7.0～＋8.5m，底高程為+5.0m，樁基保護區(qū)考慮4個月內(nèi)位置堆載高程＋7.0m，底高程為+5.0m。共需堆載土方673207.8立方米。

（1）施工流程

堆載預(yù)壓施工流程如下：

（2）堆載預(yù)壓原理

本工程以土料作為荷載，對被加固地基進行預(yù)壓。軟土地基在此附加荷載作用下，產(chǎn)生正的超孔隙水應(yīng)力。

隨著時間的推移，超孔隙水應(yīng)力消失，土中有效應(yīng)力增加，地基土固結(jié)后，強度提高。為縮短固結(jié)過程，需要在地基中打入相應(yīng)深度的塑料排水板，作為豎直排水通道。

（3）堆載預(yù)壓施工

在插設(shè)塑料排水板后分級分層堆載砂，當(dāng)中中細(xì)砂，含泥量不大于10%，堆載料容重不小于17kN/立方米，堆載料覆蓋范圍和厚度要符合設(shè)計要求。本工程分級堆載按厚度控制，每級厚度1.0m，共3級。

（4）施工監(jiān)測

為及時監(jiān)測施工中沉降情況，確定合適的加載速度，保證施工質(zhì)量，依據(jù)設(shè)計要求，對現(xiàn)場原位進行動態(tài)監(jiān)測。

監(jiān)測項目包括表層沉降監(jiān)測、深層（分層）沉降監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、水位監(jiān)測、深層側(cè)向位移觀測（測斜）、邊樁監(jiān)測等。監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)如下：

①地表沉降：堆載區(qū)沉降率≤20mm/d。當(dāng)靠近樁基和加固區(qū)邊界處的表層沉降標(biāo)沉降≤10mm/d。

②測斜:位移速率≤1.5mm/d，總位移≤50mm。

③邊樁位移：位移速率預(yù)警值3mm/d,報警值4mm/d，最大累計位移≤200mm。

④孔隙水壓力： U/ P≤0.5-0.6。

堆載預(yù)壓地基質(zhì)量允許偏差范圍（見表 3）。

表3 堆載預(yù)壓地基質(zhì)量允許偏差范圍

（5）卸載條件

按設(shè)計要求,本工程滿載預(yù)壓約105天，在實測沉降曲線推算的固結(jié)度要達90%或以上、卸載前連續(xù)10天沉降速率≤1.5mm/d即可卸載。

八、應(yīng)用評價

通過采用上述技術(shù)進行軟基加固施工后，本工程地基得到明顯的改善，各項指標(biāo)符合產(chǎn)業(yè)園各項要求。施工質(zhì)量得到了有關(guān)權(quán)威檢測部門、業(yè)方、設(shè)計、監(jiān)理等單位高度認(rèn)可。

總結(jié)實踐，我們認(rèn)為，塑料排水板+堆載預(yù)壓技術(shù)具有操作簡單方便，施工時對地基擾動不大、可就地采用堆載預(yù)壓材料，造價經(jīng)濟等優(yōu)點。特別適應(yīng)于厚度較深的軟土地基采用。該技術(shù)施工質(zhì)量可靠、經(jīng)濟可行，值得推廣應(yīng)用。