淺層地基加固中塑料排水板打設方法改進探討

楊京方，諸葛愛軍，侯晉芳

（1.長沙理工大學，湖南 長沙 410004；2.中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術交通行業重點實驗室，天津港口巖土工程技術重點實驗室，天津 300222）

1 引言

隨著我國東部沿海地區港口的大力發展，吹填造陸工程大面積開展。由于新近吹填的土層含水率高，壓縮性大，承載力極低，因而在使用之前必須進行地基加固。打設塑料排水板預壓法是目前地基加固常用的方法，在長期的應用實踐中積累了豐富的經驗，已形成成套的施工工藝和技術[1]。塑料板排水預壓法是淺層地基加固常用的方法，按預壓荷載不同，分為塑料板排水堆載預壓法、塑料板排水真空預壓法及塑料板排水真空-堆載聯合預壓法[2]，均需要在飽和軟粘土地基中打設塑料排水板。一般地，塑料排水板需打入硬土層以減少“回帶”。但是隨著圍海造陸工程的不斷推進，吹填的淤泥越來越厚，軟土層深度超過20 m，要想進入硬土層，需打入20m以上的深度。而多數工程只要求對10m左右的淺層進行加固即可，但是排水板一旦打設到10m的軟土層中，“回帶”現象就非常嚴重，打設的成功率極低，若打入硬土層又會造成巨大的浪費，因此，塑料排水板“回帶”成為困擾軟土地基加固工程順利進行的難題，亟待解決。由此可見，普通的塑料排水板打設技術已經不能滿足此類工程的需要。因此，經過經驗總結和試驗論證，本文介紹了改進的塑料排水板打設技術，很好地解決了塑料排水板在軟土中的“回帶”問題，并結合實際的工程應用，對塑料排水板打設方法改進后的效果進行了評價。

2 常用的塑料排水板打設的改進方法

針對“回帶”問題，專業技術人員進行了長期的摸索和積累，根據不同的土質等情況，工程實踐中試用了多種方法，一定程度上解決了塑料排水板的“回帶”問題。常用的方法有：

（1）管內灌注水法。具體操作為：在打樁機鉆桿上端，塑料排水板進口處焊接水管，用軟管與地面水泵連接，一邊打設排水板一邊向鉆桿內注水，其結構如圖1所示。排水板打設到位后，開振動錘約15 s，使鉆桿內的水沖出鉆桿，同時提升鉆桿，塑料排水板打設到軟土層中。經過工程試驗證明該方法確實可以解決“回帶”問題，但是每次打設均需開關水泵，操作不方便。

圖1 管內灌注水法打設塑料排水板

（2）采用鐵板作為打設頭的方法，結構見圖2。鐵板自重大，帶著塑料排水板留入泥中，可以克服提升鉆桿的摩阻力，解決了“回帶”問題。該法操作簡單，但是每打設1根排水板均需要1個鐵板，工程造價很高，而且鐵板不可回收，造成了極大的浪費。

圖2 鐵板打設頭（單位：mm）

（3）加長連接鏈條法。該法將連接鏈條加長，如圖3。在提升過程中，由于連接打設頭的鏈條較長，排水板露出長度較長，與周圍的軟土摩阻力增大，這樣就可起到減少“回帶”的作用。

圖3 加長連接鏈條

（4）長江口深水航道治理二期工程中采用改進打設頭的方法。該法根據工程實際的需要，結合土質情況，在打設桿端部增加50 cm長的扁口段利于拔桿時快速回復抱帶[3]，如圖4所示。通過在打設頭前端設置刀口，有效地穿透砂被和軟土排的多層土工布和加筋帶[3]，見圖5。該法有效地解決了“回帶”問題，而且打設頭可重復使用，操作簡單。

圖4 打設桿端部（單位：mm）

圖5 打設頭（單位：mm）

3 新改進方法

上述的方法并不是一成不變的，需要根據工程的土質、深度等實際情況來選用并改進。目前，在天津港某軟基加固工程中就遇到了塑料排水板打設“回帶”嚴重的問題，該工程的各層土物理力學性質見表1。由于軟土層較厚，含水率低，而工程只要求加固到10m左右，開始打設時，普通打設方法根本無法順利打設到指定位置，“回帶”非常嚴重。綜合考慮了幾種常用的方法，結合淺層加固的要求及實際土質情況，提出了在方法4的基礎上進行改進的方法。

由于土非常軟，拔桿時很快即可回復抱帶，因此將打設桿端部扁口段長度設置為200mm，扁口尺寸也減小為130mm×45mm×10mm，見圖6。打設頭結構見圖7，結合方法2鐵板完全可以在吹填軟土中打入指定位置的工程經驗，打設頭設計為平板形式，中間直立鐵板厚度減少到20mm。該打設頭通過鏈條與打設桿連接，每打設1根塑料排水板均可隨打設桿拔出地面，能重復使用。

表1 各層土質物理力學指標

圖6 打設桿端部

圖7 改進后的打設頭尺寸（單位：mm）

4 實際應用效果

依照新改進的打設技術，該工程共打設塑料排水板約27 000多根，未出現塑料排水板“回帶”現象，其中超過22 000根打設到了指定位置，打設成功率超過80%，操作簡單，大大提高打設效率，且打設頭均可隨打設桿拔出地面，可重復使用，造價經濟。因此，對于類似的吹填土淺層地基加固工程的塑料排水板打設，該法具有較強的優勢和適用性。

5 結論

（1）改進后的塑料排水板打設技術適合于吹填土地基的淺層地基加固工程。

（2）改進后的塑料排水板打設技術完全解決了吹填土淺層地基加固中的“回帶”問題，打設成功率可達80%以上。

[1] 趙培生.塑料排水板在天津港工程建設中的應用[J].水道港口，2003，24（2）：88-93.

[2] 耿勇志，樊文躍.塑料排水板加固軟基的施工[J].路基工程，1997，（6）：69-71.

[3] 劉亞平，劉太剛，于連平.塑料排水板特殊打設頭的研制[J].中國港灣建設，2004，（4）：18-19.