塑料排水板在沿海外江堤防工程中的應用

楊俊峰

廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東 東莞 523710

引言

塑料排水板又稱塑料排水帶，有波浪型及口琴型等多種形狀形式。中間是擠出成型的塑料芯板，是排水帶的骨架和通道，其斷面呈并聯十字[1]，兩面以非織造土工織物包裹作濾層，芯帶起支撐作用并將濾層滲透進來的水向上排出，是淤泥、淤質土、沖填土等飽和黏性及雜填土利用排水固結法進行軟基處理的良好垂直通道，極大縮短軟土固結的時間。

1 工程概況

某加固堤防長約8.21km，設計防洪（潮）標準為200年一遇，海堤工程級別為1級，堤頂高程為8.80m，防浪墻頂高程為9.30m，堤頂寬度8.0m。主要施工內容包括土石方工程，砌筑工程，鋼筋砼工程，瀝青砼路面，土工布等。在堤基下采用100×4.5mm的塑料排水板處理，排水板間排距為1.0m，深度為16m。堤基表面鋪設碎石盲溝及中粗砂墊層及土工格柵，以提高地基承載力、增強抗滑能力，減少堤基的不均勻沉降。

圖1 塑料排水板基礎處理斷面圖

2 材料選擇

塑料排水板SPB-A、B、C型系列土工聚合物排水帶的簡稱，是軟土和超軟基加固的新型材料。它對軟土基加固的機理、設計、施工設備等基本與袋裝砂井相同。排水帶是帶狀復合型結構，中間是擠出成型的塑料芯板，是排水帶的骨架和通道，其斷面呈并聯十字，由35條筋、34條槽組成，寬100mm，厚3.5～6.0mm，芯板外部包復化纖無紡布，起著隔土濾膜作用[2]。

塑料排水板采用SPB-C型，截面100*4.5mm，芯板應具有足夠的抗拉強度和垂直排水能力，芯板指標：板厚≥4.5mm，寬度100±2mm，抗拉強度應≥150N/cm；若周邊土體15m深度范圍內抗拉強度≤250KN/m2，或者超過15m范圍后抗拉強度≤350KN/m2，則必須保證其排水能力≥40cm3/s。塑料板需要長埋于地下，因此需要有足夠的抗腐蝕性，同時土體在后期會發生形變，因此塑料板也要有足夠的柔性和抗壓性。濾套選用無紡織物，同時應注意所選材料必須具備一定的隔離滲透功能，等效孔徑應小于0.075mm孔隙，滲透系數不應小于5×10-4cm/s；在干態、濕態的狀態下，其抗拉強度應不低于30N/cm、25N/cm。

3 機械選型

塑料排水板的施工機械，目前所應用的兩種打設方式為振動式和液壓式。振動打入式優點是打設能力強，根據每次打設土層變化改變錘擊振力大小，可以順利通過表面墊層及地基中的硬層，缺點一是可能會對地基產生過大振動并最終影響地基處理效果；缺點二是移動不靈活，定位對中較慢。而液壓打設式具有噪聲小，施工安全，進退、橫移靈活，定位迅速準確，操作簡單，打設速度甚快等優點，其缺點是不易通過那些表面硬殼層。

根據上述兩種打設機械性能比較和工程地質資料分析，宜選用液壓式打設機械，該打樁機是由標準打樁機架、液壓泵、樁管、CAT320挖掘機改裝而成，其導架高度、打設能力滿足設計打設深度要求。

4 施工方法

4.1 施工工藝流程

基礎開挖→鋪設下層砂墊層→孔位定位布設→打樁機就位→塑料排水板穿靴→下插塑料排水板→拔出套管→割斷排水板→機具移位至下一樁位→完成排水板打設→上層砂墊層攤鋪→碎石盲溝施工→鋪設土工布→分層回填土堆載預壓。

4.2 基礎開挖

在排水板施工之前，應對現場進行清理操作，包括對地表雜物的清理、核實并保證開挖深度、確定場地碾壓深度和平整度，應提前在現場設置好排水溝。

4.3 鋪設砂墊層

由于現場存在軟土地基的情況，基坑內表層土質穩定性不足，為了保障后期打樁機順利工作，在綜合計算承載需求后，使用混合料排水墊層進行處理，首先鋪設一層30cm透水性好的中粗砂，壓實方法根據地基情況選擇，采用碾壓法施工時，應控制最佳含水量。砂墊層應寬出基礎邊腳不小于30cm。砂墊層外坡腳及護道沿線路縱向鋪設1層透水土工布并在透水土工布上鋪設袋裝中粗砂進行防護，以免砂料流失，后期將采用無砂混凝土砌塊作為擋墻及透水通道。

4.4 孔位定位布設

待砂墊層壓實之后進行測量放樣，嚴格比對設計圖紙，根據設計需求布置點位，同時分區域制作插板點位布置圖，在現場用石灰、標簽、油布等制作明顯的標記，并且對點位進行保護，本工程采用細條塑料板芯作為標識。

4.5 打樁機就位

針對淤泥地基，雖然鋪設了30cm砂墊層，為了防止插板機具下沉，鋪設鐵板行走防止沉陷，插帶樁機安置就位以后，先調整導架的垂直度到達設計值，再將塑料排水板穿入到空心套管中，要求孔位必須對正。

4.6 塑料排水板穿靴

一般預制靴頭可采用鐵制或混凝土靴頭等材料，本項目采用預制好的厚1mm小鐵板作為靴頭，靴頭上穿手拉式鋼條。穿靴工藝為：從插管的底部將排水板拉出后從鞋頭處的手拉式鋼條穿過，穿過長度達15～20cm后折回，使用大號訂書釘將拉回的排水板固定好，拉緊另一端的排水板，確定樁靴的底部與樁板保持貼緊狀態再進行后續插板操作。

4.7 下插塑料排水板

在下插塑料排水板的過程中，通過插板機振動錘讓套管在預定孔位處實現下沉，排水板經過套管穿出后直接與端部的錨靴連接，由套管頂住錨靴后直接將排水板下插到達設計深度，然后抽起套管，割斷塑料排水板，完成一個排水孔的插板操作。本工程設計深度為22m，打入深度通過在插板機機架上做長度記號記錄。

圖2 完成后的塑料排水板

4.8 割斷塑料排水板

人工割斷排水板，要求留有露出砂層面≥0.3m的“板頭”。插板機具隨機可以進行下一個排水孔的穿靴和插板施工。

4.9 上層砂墊層攤鋪

塑料排水板整片打設完成之后，回填上層砂墊層20cm，回填完之后，在“板頭”四周挖起砂土20cm深成碗狀的凹位再將漏出的板頭切去，填平，塑料排水板插板施工完成。

4.10 碎石盲溝施工

碎石盲溝施工，采用人工挖溝槽，人工回填碎石方式進行，設計斷面為梯形，上寬0.8m、下寬0.5m、深0.5m。

4.11 堆載預壓

堆載預壓在碎石盲溝施工完之后，面層鋪設土工布，然后分層回填土方并采用靜壓碾壓方式壓實，堆載面積應大于施工面積至少1m。

4.12 無砂混凝土排水溝側墻施工

堆載預壓完成之后，進行坡腳排水溝施工，排水溝靠堤防側采用無砂混凝土砌塊進行擋土和透水，土體滲下來的水直接排到場外排水溝。無砂混凝土水灰比為0.5，水泥用量290kg/m3，孔隙率18%～20%，抗壓強度不小于10MPa，采用預制塊砌筑方式施工。

5 質量保證措施

施工中應保護好排水板，防止排水板出現扭曲、變形、損壞和雜物進入導管。塑料排水板不得超長時間使用，若施工時拔管帶出超過50cm的排水板，則應及時在旁邊加插，打設完成后需要快速加蓋墊層。

檢查進場排水板的外觀。采取隨機抽樣的辦法，抽取至少5份完整的樣品，用游標卡尺對至少10個斷面的尺寸進行檢測，要求寬度誤差≤2mm，厚度誤差≤0.5mm，排水板芯應保持完整、光滑且無接頭。

對場地進行處理。對厚度不足30cm的松土和耕作土進行壓實處理，對厚度大于30cm的松土和耕作土采取分層回填和壓實操作，壓實系數（Kh）必須達到0.86以上。鋪設厚砂墊層時選擇含泥量在5%以下的中砂和粗砂[3]。

使用插板船進行定位操作，板位的確定依靠平面坐標系進行確定，將插板機移動至目標位置上，調整平面位置，誤差應≤70mm。

水深測量的頻率為0.5h/次，并檢查塑料排水板和套管的打入深度。測量水深設備選擇打水砣，使用預剪的辦法控制排水板長度，精準尺寸按照設計長度進行控制，在施打過程中應隨時觀察施工情況，尤其是樁機力度、套管及樁靴的回泥情況，一旦發現回泥異常或其他地質異常變化則需要及時調整施打作業參數。

穿靴。排水板從靴頭的固定架穿過至少10cm再進行對折固定，靴頭需要與空心套管的端部進行套接，以此防止套管下沉過程中有泥沙灌入套管中。

沉入。套管在插入時須全程保持導軌垂直度，套管不能出現變形和損壞，塑板的豎直度應保證≯1.5%，透水濾套應保證完整，不能出現扭結和撕裂等。排水板搭接時搭接長度應保證≥25cm，用濾套對外側面進行包覆并且以鉛絲進行固定，插入的深度應大于設計深度至少50cm。

拔起。在確定套管沉入至設計深度后進行上拔操作，操作人員應對現場情況進行觀察，如果發現“回帶”長度大于30cm則需要及時在板位旁進行補打，補打距離控制在離原板位45cm處。為保證排水，應將排水板貫通砂墊層，伸入的長度應≥50cm。

6 結束語

通過采用塑料排水板排水固結法施工技術能夠有效提高軟基的承載能力，使沉降逐步減小趨于穩定，在技術上施工簡單高效，后期維護投入較少，是軟基處理中一種比較可行的方法。