塑板在軟土地基工程中的應(yīng)用

馬良宏

摘 要:軟土公路路基工程面積較大,特別是高等級道路對路基沉降有嚴(yán)格的要求,軟基處理工程量也是很大的。在路基工程中推廣應(yīng)用塑板樁,產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)大的。本文首先介紹了塑板對提高地基穩(wěn)定性的作用,然后對塑料排水板施工方法及常見的施工問題進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞:塑料排水板軟土地基公路

中圖分類號:TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0135-01

塑料排水板(簡稱塑板)是土工合成材料的一種。它是用聚乙烯做成方齒形或其他形式的排水管、芯,外面包有透水材料無紡布。在軟基處理工程中,塑板作為豎向排水的一種形式,已經(jīng)很廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

1 塑板對提高地基穩(wěn)定性的作用

塑板在軟基處理中一般只作為豎向排水通道,加速地基固結(jié)沉降,在設(shè)計(jì)中只用于沉降分析,而在穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí),則不加考慮,其原因是由于塑板是柔性體,加之塑板與地基土之間的摩擦力極小,在地基內(nèi)側(cè)向受力時(shí),則隨地基土一起變形,所以不能產(chǎn)生抵抗力矩。采用塑板(或砂井)的方法處理,對提高地基施工期穩(wěn)定性是不可估測的。

塑料排水板,由于具有性能好、質(zhì)量可靠、施工方便、功效高、費(fèi)用低、對土擾動小等諸多技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于軟土地基處理中。尤其是施工簡單,省時(shí)省工,成本也不高。假如能用高強(qiáng)度塑板,采用加密間距的方法提高路基穩(wěn)定性,取代砂樁或反壓護(hù)道,則經(jīng)濟(jì)效益是很樂觀的。在公路軟基處理中塑料排水扳的應(yīng)用主要包括以下方面:(1)塑料排水板結(jié)合—般預(yù)壓,用于沉降量較大,地質(zhì)條件較差的一般路段。(2)塑料排水板結(jié)合超載(等載)預(yù)壓,用于填土高度較高,軟土層較厚的橋頭段。(3)塑料排水管結(jié)合真空預(yù)壓, 用于軟土較厚,填土高度較大,水泥攪拌難以處理,其他處理方法造價(jià)又高的橋頭路段。由于該方法施工速度快、造價(jià)低,所以目前這種方法得到推廣。

2 塑料排水板施工

2.1 材料要求

塑料排水帶是由塑料芯板與無紡布濾膜兩部分組成的。目前常用的無紡布濾膜一般是采用短纖維,通過膠粘而成。芯板應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度和垂直排水能力,其抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于130N/cm。當(dāng)周圍土體壓力在15m深度范圍內(nèi)不大于250kN/m2或在大于15m范圍內(nèi)不大于350kN/m2條件下,其排水能力應(yīng)不低于30cm3/m。芯板應(yīng)具有耐腐性和足夠的柔性,從而保證塑料板在地下的耐久性,并在土體固結(jié)變形時(shí)不會被折斷或破裂。

2.2 施工機(jī)械

插板機(jī)主要是塑料排水板法的施工機(jī)具,也可與袋裝砂井打設(shè)機(jī)具共用,但應(yīng)將圓形套管換成矩形套管。應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況,從機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工效、適用程度等方面來確定,選擇排水板施工機(jī)械。

2.3 施工工藝

塑料排水板施工前要對軟基處進(jìn)行預(yù)先處理,塑料排水板的施工工藝如下:①移動插板機(jī)就位,調(diào)正套管垂直度,對準(zhǔn)樁位;②以振動加壓的方式將套管沉入土層,要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度;③撥出空心套管;④留出塑板埋入砂墊層的長度(約30cm),將塑板剪斷,移動導(dǎo)管至下一校位,繼續(xù)下一樁的施工。

關(guān)鍵工序控制如下:在塑料排水板施工前,要對場地進(jìn)行清表、整平和初步碾壓,做好土拱坡,鋪設(shè)好砂墊層(砂墊層的質(zhì)量要求同袋裝砂井法),為了保持工作面的整潔,根據(jù)地形要挖好排水溝,以利排水。放樣時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)情況準(zhǔn)確定位,并在每個(gè)孔位都插好標(biāo)記,所用的標(biāo)記通常有石灰、油布、細(xì)條塑料板芯等,做到明顯且不易被損壞為宜。定位要準(zhǔn)確。穿靴,將塑料排水板端部穿過預(yù)制靴頭固定架,對折帶子長約10cm,固定聯(lián)結(jié)。一般預(yù)制靴頭可采用鐵質(zhì)或混凝土靴頭。將靴頭套在空心套管端部,固定塑料排水板,并使其在下沉過程中能阻止泥砂進(jìn)入套管。

注意打設(shè)塑料排水板不得采用錘擊法或水沖法施工。板頭應(yīng)露出地面井深入砂墊層不小于0.3m。塑料排水板的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在排水帶打入深度范圍內(nèi)存在一個(gè)有效打設(shè)深度的問題。有效打設(shè)深度與填土的作用面積和高度、地基土層的結(jié)構(gòu)、軟土的強(qiáng)度等因素有關(guān)。在確定塑料排水帶打入深度時(shí),應(yīng)該綜合考慮這些因素,不然不僅會造成浪費(fèi),而且會產(chǎn)生過大的工后沉降。對于填土很高、軟基很厚且強(qiáng)度很低的路段,僅僅采用塑料排水帶處理往往不能滿足工后沉降的要求,造成不少采用塑料排水帶處理軟基的高速公路開通后的沉降遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)的工后沉降。因此,當(dāng)填土高度超過6m,淤泥厚度大于15～20m時(shí),原則上不采用塑料排水帶處理,而考慮采用其他處理方法。

3 施工中常出現(xiàn)的問題與質(zhì)量控制

塑料板排水法加固軟土地基在我國雖然得到了廣泛的應(yīng)用,取得了很大的發(fā)展,但許多問題仍需進(jìn)一步研究。施工中常出現(xiàn)的問題包括:插板施工中,套管為圓形時(shí),距井口一定范圍內(nèi)插孔不宜縮孔;提拔導(dǎo)管時(shí)發(fā)生“跟帶”現(xiàn)象;樁管進(jìn)入泥水污染排水板;遇到較干硬的粘土層時(shí),則進(jìn)度就會減慢。然而在解決這些問題時(shí),插孔不宜縮孔。一是采用盡可能細(xì)的套管或采用扁狀套管;二是用中粗砂填灌插孔,這樣就在塑料排水板的上端形成了砂井與塑料排水板的復(fù)合體。塑料板排水法處理軟土地基的工程質(zhì)量控制主要有兩個(gè)方面:一是排水板本身的質(zhì)量;另一方面是施工質(zhì)量。排水板本身的質(zhì)量可根據(jù)相關(guān)規(guī)定,通過現(xiàn)場采取樣品和室內(nèi)試驗(yàn)來保證,其檢測工作均已規(guī)范化,只要檢測樣本能代表實(shí)際使用的產(chǎn)品,就能確保排水板本身的質(zhì)量。由于塑料排水板施工是一項(xiàng)隱蔽性工程,排水板的施工質(zhì)量主要從打設(shè)垂直度、平面位置的偏差和打設(shè)深度這三個(gè)方面來控制,垂直度與平面位置的控制在目前的施工中能較好地監(jiān)控。打設(shè)深度是排水板施工質(zhì)量最重要的控制指標(biāo),也是最難控制的指標(biāo)。目前國內(nèi)施工控制很多采用的方法是在插管外做一定標(biāo)記,用目測進(jìn)行記錄與控制,但這也只能保證插管是否到位,對于提管回帶及土中排水板的實(shí)際長度無法確定,因而很難保證施工質(zhì)量,且人為的因素較多;另一方面,目前工程的競標(biāo)壓價(jià)的現(xiàn)象較為普遍,有些建設(shè)單位過于追求報(bào)價(jià),而不顧工程實(shí)施的可行性,且轉(zhuǎn)包層次過多,致使直接施工者根本無利可得,無心改進(jìn)施工質(zhì)量,甚至依靠偷工減料來維持,因此,完善監(jiān)理制度和采用科學(xué)有效的打設(shè)深度檢測方法是確保施工質(zhì)量的可靠保證。

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