地基处理中塑料排水板新型施工工艺的应用

赵英哲;金鑫

【摘 要】By combining with the construction of plastic drain board in Jingtang Port Shougang Pier Foundation Treatment Project, through analyzing and comparing different technical measures, we bring forward and improve new-style construction technology of plastic drain board under special geologic condition, which will guarantee the quality and schedule of foundation treatment construction, and provide references for the construction of plastic drain board under similar geologic condition.%结合京唐港首钢码头地基处理工程在塑料排水板施工中的问题,通过对多种技术措施的分析对比,提出在此特殊地质条件下塑料排水板的新型施工工艺,有效保证了地基处理的施工质量和工期,可为类似地质条件下的塑料排水板施工提供参考. 【期刊名称】《港工技术》 【年(卷),期】2012(049)005 【总页数】3页(P50-52)

【关键词】特殊工程地质条件;塑料排水板;袋装砂井;管靴 【作 者】赵英哲;金鑫

【作者单位】京唐港首钢码头有限公司,河北唐山063611 【正文语种】中 文 【中图分类】TU472.33

沿海港口软基处理中广泛应用的塑料排水板一般由芯板和滤膜组成，起竖向排水通道的作用。在处理淤泥或淤泥质粘土等软弱地基时，塑料排水板能改善原有的地基排水边界条件，增加孔隙水排出的通路，缩短软粘土地基的固结时间[1]。京唐港首钢码头有限公司地基处理工程中的塑料排水板需要穿透较厚的粉细砂和淤泥质粘土层，部分粉细砂层土质较硬，淤泥质土层软硬不均，在施工塑料排水板的过程中经常出现撕裂断板、不夹板、回带过长和泥砂倒灌等问题。

本工程专业化矿石堆场面积约110 hm2，设6条堆取料机轨道基础，矿石堆垛的高度为14.0 m，均布荷载最高可达350 kPa。堆场区原地面高程为-2.0～1.0 m，吹填陆域的平均高程约4.5 m。堆场区表层为厚度约10.0m的砂土层，中部为平均厚度约5.0m的淤泥质粘土层，下部为粉土和细砂层。工程区域内灰褐色的表层冲填土以粉砂为主，松散—稍密状、局部中密状，含贝壳土质不均，局部为淤泥质土，土层厚度3.0～8.2 m，平均标贯击数＜10.0；灰褐色的粉细砂层，松散—中密状，土质和密实程度不均，土层厚度0.5～9.6 m，平均标贯击数16.2，最大标贯击数＞30.0；灰褐色的淤泥质粘土层，软塑状，中塑性，土质不均，夹带较多粉砂和粉土薄层，土层厚度1.2～8.2 m，土层含水率高、压缩性大，工程性质较差，平均标贯击数4.9；灰褐色的粉质粘土层，可塑状、中塑性，含砂颗粒土质不均，土层厚度0.8～3.7m，平均标贯击数6.3；灰色、灰褐色的粉土层，稍密—中密状、局部密实状，土质不均且分布不连续，土层厚度0.6～5.0m，平均标贯击数14.0；浅灰色、黄褐色的细砂层，密实状，土质不均，平均标贯击数38.4。 按照设计要求，初期矿石堆场表层复合地基的承载力特征值要达到250 kPa，在堆场使用期间通过堆货荷载和已打设的塑料排水板继续促使软土层排水固结，逐步提高软土地基的抗剪强度，最终使地基承载力特征值达到350 kPa，满足堆场满载堆货的要求。本工程采用“塑料排水板+高真空击密”法进行初期地基处理，采用“高压旋喷桩”法进行轨道梁下方地基的二次处理，采用“强夯置换+局部碎石

桩”法进行堆场区域的二次处理。 2.1 施工塑料排水板时的主要技术问题

在堆场地基处理施工中，首先要在堆场区内部和四周开挖深度约1.0～2.0m、底宽1.0m左右的排水明沟，再整平场地（允许高差±20 cm）；然后打入塑料排水板，排水板间距为1.4m，呈正方形布置，其底部高程约-13.0m。排水板要穿透中部的淤泥质粘土层，形成人工排水通道，加速淤泥质粘土层的固结，提高土体抗剪强度和承载力[2]。在前期施工中采用6台DZ30Y型排水板机，施工中经常出现排水板撕裂断板、不夹板、回带过长、泥砂倒灌等问题。施工质量明显达不到设计和规范要求，补打效果也不理想。

通过现场施工情况与地质勘察报告的对比分析，在粉砂、粉土和粉质粘土等标贯击数＜10.0的松散土层中打入排水板比较容易，对于标贯击数＞20.0、土质密实的较厚粉细砂土层打入排水板则比较困难。从已打入排水板的区域地表泛水较多和压入管的插进速度来看，地表面以下约10.0m为含水率较高的淤泥层导致施工中的不夹板、回带现象严重；淤泥层上方为标贯击数较高的砂层，管靴进入时较为困难，激振压入管的时间过长管靴内的销子松动，导致砂子倒灌和断板。打入塑料排水板后的现场情况，见图1。 2.2 优化塑料排水板工艺的试验

通过现场调查取样，解决排水板的回带问题需要加长压入管的长度，使排水板底部达到淤泥层下方的第2个硬层。压入管在短时间内顺利穿透硬层可有效解决排水板施工中的断板问题，一要改进管靴防止砂子进入；二要加大压入管引孔的管径，在穿透硬层后再施工排水板；三要加大排水板机的功率，改用DZ40Y型（锤重3.3 t，电机功率37 kW），缩短压入管穿透硬层时的激振时间。经过对上述技术难点的分析，提出了5种优化塑料排水板施工工艺的试验方案：

1）试验方案1：打入塑料排水板时仍采用DZ30Y型排水板机，对管靴的结构进

行改进。一是在管靴下端的销子处增加套管，将原来的滑动摩擦改为滚动摩擦，以减少断板的现象；二是改变管靴的形状，缩小靴缝并将管靴下端的销子改为靴子，以防止进砂，但上述试验效果均不理想。在打入技术方面，通过向钻杆管内冲水降低排水板与管内壁的摩擦力，但是试验效果不明显，仍不能达到设计和规范要求，试验发现关键问题不在管靴。

2）试验方案2：打入塑料排水板时仍采用DZ30Y型排水板机，增加引孔数量、加大引孔直径，在穿透硬层后再施工排水板，但实际施工中引孔很快就被泥沙淤死，而且在原引孔位置上再次打入时很难保证压入管能完全依照原有的引孔轨迹插入，依旧有80%左右的孔位发生断板现象。

上述2种试验方案均未达到预期的改善效果，说明只对管靴和引孔加以改进不能完全解决主要的技术问题。经过认真研究后我们调整思路，从加大排水板机的功率入手，实践已经证明DZ30Y型排水板机不适合在标贯击数＞20.0且厚度较大的砂层中施工，需要引进更大功率的排水板打入设备进行试验。

3）试验方案3以袋装砂井替代排水板，采用DZ40Y型排水板机，去掉管靴，管底部为圆口并加装活动封盖。这样虽然可以解决断带问题，但袋装砂需用河砂，进场运输条件非常困难；人工灌装砂袋的工效较低，不能满足工期要求；由于淤泥会进入砂桩内部，使砂桩的排水效果变差。袋装砂试验的施工场景，见图2。 4）试验方案4通过采用DZ40Y型排水板机加长压入管的长度，使排水板深入淤泥层下方较硬的土层，解决打入塑料排水板后的回带问题。由于地质勘察报告中揭示淤泥层下方的较硬土层分布并不均匀，要将排水板全部打入较硬土层，就要求使压入管有足够的长度，但这也会加长塑料排水板，造成浪费，且压入管也不可能无限加长，效果还是不甚理想。

5）试验方案5的施工设备选用电机功率37 kW、锤重3.3 t的DZ40Y型排水板机，管底部为圆口并加装活动封盖，排水板下端用1.0 m长的砂袋作为坠物，为

减小排水板、砂袋与管内壁的摩擦力，需在压入管内做冲水处理。为满足设计要求、保证施工质量，将压入管再加长1.0～2.0 m，使大部分砂袋能够插入较硬土层，由于有砂袋作为坠物，回带现象明显减少，在采取上述措施后排水板不夹板和回带过长的问题得以明显改善[3]。压入管底部的活动封盖，见图 3；排水板下端的砂袋，见图4。

2.3 塑料排水板的优化施工方案

鉴于本工程堆场区较特殊的地质条件，根据上述试验方案的对比，优化塑料排水板的施工工艺。堆场区内打入的排水板采用间距1.4m×1.4m的正方形布置，排水板打至高程约-15.0 m，且至少打入淤泥质粘土以下的较硬土层中1.0 m；施工中采用功率较大的DZ40Y型排水板机，压入管底部为圆口并加装活动封盖；塑料排水板与袋装砂井相结合，即塑料排水板下端用1.0m长的砂袋作为坠物。优化后的软基处理结构断面示意，见图5。

在京唐港首钢码头有限公司一期工程的地基处理施工中，塑料排水板是先行工序，对整体工程的质量和工期都起着关键性作用，如果排水板不能正常施工将严重影响后续施工。从现场情况和相关检测报告来看，塑料排水板与袋装砂井相结合的施工工艺可使打入塑料排水板的合格率达到90%以上，地基处理的施工质量符合设计要求，大大提高了塑料排水板的施工效率，保证了建设工期。我们为探求适合本工程特殊地质条件的新型地基处理施工工艺进行了反复摸索和试验，在塑料排水板的施工工法方面进行了有益尝试，可供类似地质条件下的地基处理施工参考。

【相关文献】

[1]龚晓南.地基处理手册[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2008：69-162. [2]郑俊杰.地基处理技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2004. [3]钱家欢.土力学[M].南京：河海大学出版社，1990.

[4]JGJ79—2002建筑地基处理规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002：19-25. [5]JTS206—1—2009水运工程塑料排水板应用技术规程[S].北京：人民交通出版社，2009.