塑料排水板在層山圍堤工程軟基處理中的應用

石鳳仙

（益陽市資陽區水利局 益陽市 413000）

黃光佑

（湖南水利水電工程監理承包總公司 長沙市 410007）

1 工程概況

層山安全區位于洞庭湖區錢糧湖垸內，北靠華容河，西南為錢糧湖南垸，東為東洞庭湖區，行政隸屬湖南省岳陽市君山區。據2004年統計資料，區內固定資產21.25億元，國民生產總值11.9億元。

層山安全區圍堤工程是洞庭湖區三垸蓄洪工程的重要組成部分，是洞庭湖區三垸蓄洪工程選定的先期實施的試點項目。規劃安全區面積為14.24 km2，圍堤總長為29.094km，其中新建堤防長度為12.394km，加固堤防為16.70 km；安全區新建穿堤建筑物為8座，重建穿堤建筑物2座。洪水標準按1954年最高洪水位確定，工程等級為3級。

工程區普遍發育有淤泥質土和軟塑狀粘性土兩類軟弱土層，其埋深均較淺，有些地方直接出露地表，一般埋深（0~3）m，厚度（5~14）m 不等，軟土層含水量高，一般為38%~56%，液限為40%~60%，液性指數1.00~1.28，大部分呈軟塑狀，少量流塑狀，孔隙比為1.01~1.53，壓縮系數一般為0.54~1.05，具高壓縮性，天然快剪強度指標Φ值3°~8°，C 值（5~10）kPa，現場標準貫入試驗 N63.5=2.4~4.3擊，承載力較低，作為堤防及穿堤建筑物地基易產生不均勻沉降變形及抗滑穩定性差等工程問題。

堤基分布的軟土層可導致大堤不均勻沉陷，使堤身開裂，構成大堤的安全隱患。涵閘閘基中分布軟土層可導致穿堤涵管沉降變形而開裂。

本工程分別在工程地質條件差的6+673.7~6+873.8，8+390~8+930，10+695~12+394堤段采取排水固結，在堤身自重作用下，使土孔隙水慢慢排去，孔隙比減小，土體發生固結變形，隨著超靜水壓力逐漸消失，土的有效應力增大，土的強度逐漸增強。排水系統采取了插設塑料排水板的工程處理措施。

2 塑料排水板的性能與選用

（1）塑料排水板的選用。

設計采用以高壓聚乙烯為主體材料，作為加速土體固結的垂直排水通道，外包合成纖維濾膜制成的塑料排水板，起隔土滲水濾膜的作用。本工程選用江蘇省海安縣塑化工廠生產的SPB-B型塑料排水板。

（2）塑料排水板的質量標準如下：

●塑料排水板尺寸。

① 寬度及公差：95±0.5 mm；

② 厚度及公差：4.0±0.5 mm；

③ 每卷長度：200 m，長度極差±2 m。

●主要性能指標。

① 縱向通水量：≥25 cm3/s（側壓350 MPa時）。

② 抗拉強度：≥1.3 kN/10 cm，此時延伸率為10%，復合體伸長率為10%（抗力為1 kN/10 cm時）。

③ 每米重102 g。

●濾膜重要性能指標。

① 干樣抗拉強度≥125 N/5 cm（應變10%時）；

② 濕樣抗拉強度≥100 N/5 cm（應變10%時）；

③ 滲透系數K20≥5×10-4（每組5層試樣）；

④ 等效孔徑O95（隔土性）<0.075 mm。

3 塑料排水板施工

3.1 施工程序

清基、整平、回填、碾壓→先鋪設一層（5~10）cm厚砂墊排水層并整平碾實→機具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→再鋪設砂墊排水層至設計厚度40 cm并整平碾實→堤身填筑。

3.2 施工工藝

（1）先進行原地面的清基處理。將施工范圍內樹木，雜草清理干凈，并挖除樹根，將施工場地平整，坡比為2%，再鋪設一層（5~10）cm砂墊層，壓實到要求的壓實度，然后按設計圖紙用白灰在砂墊層上放出打設位置。

（2）根據打設板位進行打設定位，將塑料帶通過導管穿出，安裝管靴，沉設導管。先測試塑料板在套管拔起時的回提長度，開機打設至設計標高，打入深度為設計深度+排水砂層厚度+回提長度，提升導管，剪斷塑料排水板，檢查并記錄板位等打設情況，移動打設機至下一板位。

（3）塑料排水板打設完畢后，及時加鋪砂墊層至設計厚度40 cm并整平壓實，以增加排水函道加速固結。

（4）每隔50 m鋪設一條砂溝至堤腳外，作為出水通道，砂溝深40 cm，底寬0.6 m，面寬1.4 m，出口處設長度分別為1 m的礫石層和碎石層。

3.3 質量控制

（1）施工時應嚴格按照施工圖紙給出的位置、深度和間距打設定位。

（2）施工現場堆放的塑料排水板盤帶應加以覆蓋保護，以防暴露在空氣中老化。

（3）塑料排水板在插入地基的過程中導軌應垂直，鋼套管不得彎曲，透水膜無破損和無污染，排水板的底部應有可靠的錨固措施，以免在撥出保護套管時將芯板帶出。

（4）排水板穿板時不能碰傷，劃破濾膜，不符合要求的不能使用。打設速度與間距按設計要求調整好。塑料排水板需要接長時，應剝開濾膜使芯板順槽搭接，搭接長度不小于0.3 m。然后包好濾膜再用釘板機釘牢。保持搭接處不進淤泥，芯子搭接不堵塞通道。插完后排水板應保證深入砂墊層長度不小于0.4 m，露出砂墊層表面的塑料排水板端部應曲線折回入砂墊層。

（5）間距誤差不大于0.2 m。回帶誤差不大于0.3 m，回帶率小于5%，如果超過，除檢查樁靴是否磨損需要更換外，應在旁補打一根。

（6）應隨時調整樁機沉管垂直度，控制垂直度偏差≤1.5%。

4 工效與經濟分析

本工程采用施工機械為振動式插板機。由于結構笨重，機械性能較差，操作不便，工效較低，一般為70根/臺班。但由于激振力較大，在地基較硬時，有較好的穿透力。如果采用液壓式插板機由于結構簡單，操作靈活，機械性能好，工效一般為振動式插板機的2~3倍。但由于采用靜壓方式，當碰到較硬的地基時，施工困難。

塑料排水板成本價為2元/m左右，加上機械，人工費用施工利潤等費用也就4元/m左右，較為經濟實用。

5 結語

塑料排水板施工是層山圍堤工程中最主要的軟基處理方案，通過一年多來的觀測證明，這是一種非常有效的軟基處理方案，取得了預期的效果，層山圍堤工程1999年修建的2 500 m新堤中曾發生8處滑坡塌陷現象，新修近10 km大堤沒有一處出現滑坡塌陷現象，足以證明對大面積、大工程量的軟基處理工程，塑料排水板施工是一種行之有效且值得推廣的施工方法，為今后類似的地基處理工程提供了可供借鑒的成功經驗。