可測深式塑料排水板處理公路軟基施工技術(shù)

樓 敏

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司 湖州 313000)

引 言

塑料排水板廣泛應(yīng)用于公路軟基處理。塑料排水板處理軟基，主要是將排水板豎向打設(shè)到軟基地層內(nèi)，經(jīng)軟基上方有序加載后，地層中的孔隙水在擠壓和毛細(xì)作用下，沿著排水板芯層自下而上排出，促使軟基地層排水、沉降、固結(jié)，提高地基強度。

塑料排水板的打設(shè)深度是決定軟基處理效果的主要參數(shù)，是施工質(zhì)量驗收評定關(guān)鍵項目。但普通塑料排水板無法在工后有效檢測驗證實際打設(shè)深度，只能由操作人員在施工中通過觀測數(shù)字刻度或使用自動記錄儀來控制，加之地層地質(zhì)的不確定性和非均勻性，打設(shè)過程對人員操作技術(shù)要求高、受人為主觀因素影響大，打設(shè)深度不足問題比較普遍，以致軟基在預(yù)壓期內(nèi)沉降減少，固結(jié)度達(dá)不到預(yù)定要求，工后沉降增大，地基承載力偏低，最終造成路面起伏、凹陷、破壞等不良后果。

臺縉高速公路東延段DS5標(biāo)k16+204.0～k16+363.8軟基處理段設(shè)計采用先插設(shè)塑料排水板，再填土預(yù)壓的方法進(jìn)行排水固結(jié)處理，填土預(yù)壓期10個月。塑料排水板總量84265延米/4151根，平均處理深度20m，板間距1.3m，梅花形布置，砂墊層平均厚度50cm。后經(jīng)優(yōu)化變更，應(yīng)用可測深式塑料排水板替代了原設(shè)計的普通塑料排水板，有效減少了人為影響因素，確保了打設(shè)深度，使軟基處理質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果。

1 主要材料、設(shè)備和測深儀

1.1 主要材料及型號

a.可測深式塑料排水板:芯板為聚乙烯或聚丙烯新料(非再生塑料);濾膜為黏合型滌綸無紡?fù)凉げ迹行Э讖?0～120um，滲透系數(shù)不小于5.0×10-3cm/s，抗拉力干態(tài)(延伸率10%時)大于40N/cm，濕態(tài)(延伸率15%時)大于50N/cm;測絲為置于濾膜內(nèi)的兩根平行、獨立、外裹絕緣涂層的銅絲，直徑不小于1.0mm，見圖1;復(fù)合板體截面尺寸寬 100±2mm、厚 4.5±0.2mm，縱向通水量不小于50cm3/s。

圖1 可測深式塑料排水板(中間為測絲)

b.土工布:采用CEF2006型有紡?fù)凉げ肌?/p>

c.砂墊層:砂采用天然級配的中粗砂，含泥量不大于3%，滲透系數(shù)6×10-3～6×10-2cm/s。

1.2 插板機選型

插板機械的走行部一般有履帶式、步履式、軌道式三種，本標(biāo)段根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)和施工地段分布情況，選用了履帶式，該機進(jìn)退、定位迅速準(zhǔn)確，操作安全，轉(zhuǎn)場方便，見圖2;插板機的套管一般有扁形、菱形、圓形三種，其斷面形狀和尺寸應(yīng)滿足打設(shè)豎直度、深度等對套管強度及剛度的要求，套管打設(shè)端應(yīng)盡可能細(xì)小些，使得拔管時土層盡快回縮夾住排水板，防止回帶;插板機應(yīng)配備能打入設(shè)計深度的液壓式或振動式打設(shè)動力，不得采用錘擊式和水沖式。

圖2 履帶式插板機

1.3 測深儀及其工作原理

檢測工后深度采用專業(yè)電子測深儀，見圖3。主要是通過和利用預(yù)埋在排水板內(nèi)的兩根金屬測絲，在打設(shè)前將其底端端頭測絲聯(lián)通，在打設(shè)后用電子測深儀檢測其頂端端頭測絲回路電阻值，并自動換算出實際打設(shè)深度。

圖3 電子測深儀檢測打設(shè)深度

2 施工工藝及主要技術(shù)措施

可測深式塑料排水板處理軟基施工工藝流程見圖4。

圖4 可測深式塑料排水板處理軟基施工工藝流程

2.1 測量放樣

根據(jù)設(shè)計資料提供的起訖樁號打出控制樁，每隔10～20m布置一個線路中心樁;再按照施工段落寬度放出邊樁及護(hù)樁。

2.2 基底處理

將施工段落原地面內(nèi)的樹木、雜物清除干凈，并挖除樹根;有較深水塘?xí)r，應(yīng)先清除塘底淤泥，再在塘內(nèi)用砂黏土回填至周邊原地面同等高度，并壓實，壓實度與周邊原狀土壓實度基本相同。

將施工段落基底大面整平，做出大于1%的雙向橫坡，應(yīng)采用輕型靜壓式壓路機壓實，壓實度不小于85%。如設(shè)計有整平標(biāo)高時，應(yīng)按設(shè)計標(biāo)高整平。

施作好施工段落周邊側(cè)溝，與基底橫坡組成完善的防排水系統(tǒng)。

2.3 鋪筑砂墊層

砂墊層設(shè)計厚度50cm(壓實)，分三層鋪筑:第一層先鋪筑20cm(壓實)，作為插板機打設(shè)排水板時的工作墊層，待排水板打設(shè)完畢后，再均分兩層鋪筑其余的30cm(壓實)。

運砂車輛應(yīng)盡可能選用小噸位，宜先將砂堆放于施工段落以外，再用小型運輸工具倒運至施工地段，應(yīng)均勻、平整攤鋪，形成雙向橫坡，采用輕型靜壓式壓路機壓實，壓實度不小于90%，注意防止泥土、雜物混入。

2.4 板位放樣

根據(jù)設(shè)計要求的處理長度、寬度及板距，計算出布設(shè)的排數(shù)和列數(shù)。因設(shè)計采用梅花形布置，則:排數(shù)=長度/板距×Sin60°+1;列數(shù)=寬度/板距+1。

根據(jù)計算結(jié)果繪制布板圖，并標(biāo)注排、列編號。每排板的軸線應(yīng)垂直于線路中心線，曲線上應(yīng)為法線方向。一些處理段落位于斜交結(jié)構(gòu)物兩側(cè)時，應(yīng)注意兩個三角形地帶的布樁，避免超布或遺漏。把繪制好的布板圖作為安全技術(shù)交底書的附件，在開工前向作業(yè)人員交底。

根據(jù)布板圖在鋪設(shè)好的砂墊層(底層)上放出具體板位(板位偏差不大于±30mm)，并設(shè)置鮮明標(biāo)記。一般可用φ6mm、長15cm左右的短鋼筋插在板位上，頂部用油漆抹紅(短鋼筋在插板時用作防止拔管回帶的裝置)。應(yīng)按插板機分布及進(jìn)度放板位、設(shè)標(biāo)記，一次不宜過多，以免丟失浪費。

2.5 打設(shè)排水板

可測深式塑料排水板應(yīng)在鋪設(shè)砂墊層(底層)后按照下列順序及要求進(jìn)行打設(shè):

a.根據(jù)打設(shè)板位標(biāo)記進(jìn)行插板機定位，應(yīng)隨時注意控制套管豎直度，其偏差應(yīng)不大于±1.5%。

b.將排水板裝機，通過門架上的滑輪將排水板引入套管中，并從端部引出。

c.聯(lián)接好排水板端頭測絲，回折，夾上短鋼筋(即板位標(biāo)記)后用訂板機訂好，嚴(yán)禁訂斷測絲。

d.安裝管靴，拉緊排水板，將管靴對準(zhǔn)板位，管靴與板位偏差應(yīng)不大于±70mm。

f.開機打設(shè)至設(shè)計深度，不得出現(xiàn)淺向偏差。

g.提升套管，套管上拔帶出的淤泥不得棄于砂墊層上，回帶長度應(yīng)不大于500mm。

h.在砂墊層(底層)以上不小于20cm處切斷排水板。

i.檢查打設(shè)情況，板距、豎直度、深度、回帶長度等應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)范要求，否則應(yīng)重新打設(shè)，重打板位與原板位應(yīng)不大于板距的15%，做好施工記錄并在布板圖對應(yīng)板位上做標(biāo)記，以免遺漏。

j.移動插板機至下一個板位。

2.6 孔洞灌砂及填坑

打設(shè)形成的孔洞應(yīng)用砂回填，不得用土塊堵塞;坑凹應(yīng)用砂填平，并將排水板扶正。將排水板端頭向路線外側(cè)壓倒、平貼于砂墊層上并用小砂堆覆蓋，防止后續(xù)機械碾壓破壞。

2.7 鋪設(shè)土工布

在砂墊層(頂層)鋪筑壓實并經(jīng)驗收合格后，鋪設(shè)土工布。土工布橫向鋪設(shè)，不得過于緊繃，也不得折皺、扭曲。土工布沿路線方向的鋪設(shè)方法視鋪筑第一層填料的推進(jìn)方向而定，如填料由西向東鋪筑，則土工布由東向西搭接，即后一層壓在前一層之上，搭接長度不小于30cm。土工布鋪設(shè)好后，應(yīng)盡快填筑第一層填料，避免長時間日曬雨淋，如必須延長填料填筑時間時，土工布上應(yīng)先鋪30cm土進(jìn)行保護(hù)，禁止施工車輛直接在土工布上行駛。

2.地租部分。由于對比非糧作物，種糧的經(jīng)濟(jì)效益比較低，在農(nóng)地流轉(zhuǎn)規(guī)模化加快的過程中，農(nóng)地“非糧化”日趨明顯。同時，由于過度施用化肥等原因，造成我國種糧耕地質(zhì)量嚴(yán)重退化。兩個因素不斷作用，使“種糧農(nóng)地”越發(fā)稀有，地租價格節(jié)節(jié)攀升，而我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)保險并不覆蓋這部分成本，保障水平已經(jīng)嚴(yán)重脫離農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營實際，達(dá)不到提供有效的風(fēng)險保障服務(wù)的目的。發(fā)展覆蓋“直接物化成本+地租”的農(nóng)業(yè)大災(zāi)保險，勢在必行。

2.8 設(shè)沉降觀測板并作好觀測

根據(jù)設(shè)計要求在路基中心、路肩的基底設(shè)置沉降板。沉降板底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm，測桿直徑以4cm為宜，外套直徑15cm的鋼套管。隨著填土的增高，測桿和套管應(yīng)相應(yīng)接長，但每節(jié)長度不宜超過50cm。認(rèn)真保護(hù)好沉降板，設(shè)立圍護(hù)裝置和明顯標(biāo)志，防止施工中被碰撞而損壞。

嚴(yán)格落實沉降觀測，并作好記錄。沉降板埋設(shè)完測量一次，以后每填一層土觀測一次。預(yù)壓期繼續(xù)觀測，第一個月每周一次，第二、三月每半月一次，第四個月開始每月一次。

3 可測率保證措施

綜上所述，可測深式塑料排水板處理軟基施工工藝較之普通塑料排水板，唯一區(qū)別是增加了穿板后，打設(shè)前聯(lián)接測絲這一道工序。總體上看，該工藝成熟，操作簡單，質(zhì)量易控。但在實際施工中，一些排水板出現(xiàn)了打設(shè)過程無異常，而在工后卻無法測得有效數(shù)據(jù)的問題。如在本標(biāo)段施工伊始，局部地段排水板的可測率僅有60%左右，這不僅讓各方在質(zhì)量評定工作中產(chǎn)生分歧，而且對此類新材料的推廣應(yīng)用產(chǎn)生質(zhì)疑。若不能保證工后有效檢測，可測深式塑料排水板的應(yīng)用將失去意義。

經(jīng)多次分析、研究和實踐后，采取了下列措施，使可測率提高到90%以上。

3.1 嚴(yán)格進(jìn)場驗收

進(jìn)場的排水板應(yīng)具有出廠合格證和技術(shù)性能鑒定書，其外包裝應(yīng)牢固完好并具有防紫外線輻射的能力;其次，應(yīng)按照抽檢頻率進(jìn)行取樣檢測，各項指標(biāo)合格后方可投入使用。

目前國家、行業(yè)對板內(nèi)金屬測絲的規(guī)格及型號尚未制訂明確的生產(chǎn)和檢驗標(biāo)準(zhǔn)，因此施工前應(yīng)在專業(yè)大廠生產(chǎn)的產(chǎn)品中多作比較，優(yōu)選銅絲直徑較大、絕緣涂層質(zhì)量好的產(chǎn)品。

3.2 妥善保存原材

排水板驗收合格后、使用前，應(yīng)集中放置在庫房內(nèi)，下方墊設(shè)枕木，倒臥平放，堆碼不宜超過5盤。當(dāng)存放期超過6個月或發(fā)現(xiàn)變質(zhì)時，使用前應(yīng)再次進(jìn)行抽檢。

排水板不得長時間存放于露天場所，臨時存放時也應(yīng)下墊上蓋、碼放整齊，防止日曬雨淋而使板體及測絲變質(zhì)脆化易斷。

3.3 實行首件制度

插板機進(jìn)場后必須進(jìn)行組裝和調(diào)試，一般在施工段落端頭場地上進(jìn)行。組裝完畢后，先打設(shè)3～5根首件，以檢驗插板機性能、人員實操技能、實際地質(zhì)、施工工藝等方面的相符性。

3.4 嚴(yán)格工前檢測

每盤排水板在裝機使用前，必須通過兩端端頭檢測全盤內(nèi)的測絲是否貫通，否則不得使用。排水板不得搭接使用。

3.5 聯(lián)接操作細(xì)致

聯(lián)接測絲時，必須先去除端頭外表絕緣層(經(jīng)實踐，用防風(fēng)打火機燒除方法最佳)，去除長度不小于2cm;再將處理好的端頭擰合成麻花狀接頭，不得過擰，一些排水板供應(yīng)廠商和工程技術(shù)人員強調(diào)應(yīng)采用點錫焊，但筆者經(jīng)實踐認(rèn)為點錫焊須使用錫焊機具，操作不便，影響工效，增加成本，效果一般，并有一定安全隱患，因此希望排水板生產(chǎn)廠商能設(shè)計制作并隨產(chǎn)品附送專用夾鉗，確保聯(lián)接質(zhì)量，加速產(chǎn)品推廣;聯(lián)接好的接頭應(yīng)放回濾膜內(nèi)，并應(yīng)盡量往內(nèi)藏，防止回拔時被拉斷。

3.6 認(rèn)真安裝管靴

打設(shè)時應(yīng)保證套管與管靴結(jié)合緊密，防止淤泥擠入導(dǎo)管內(nèi)而增大板體所受的摩擦力，使板體及測絲被拉斷。應(yīng)經(jīng)常檢查并空振套管，及時清除管內(nèi)淤泥。

3.7 及時確認(rèn)變更

當(dāng)?shù)刭|(zhì)發(fā)生變化無法按設(shè)計要求打設(shè)時，應(yīng)及時與設(shè)計、監(jiān)理人員聯(lián)系并征得同意后方可變更，不得盲目施工。

3.8 及時完成檢測

排水板打設(shè)完成后，應(yīng)及時用電子測深儀檢測，當(dāng)天打設(shè)的必須當(dāng)天檢測完畢，防止測絲被地下水長時間浸泡而影響檢測結(jié)果。

3.9 啟動“雙保險”

優(yōu)先選用帶刻度可測深式塑料排水板(既在板內(nèi)設(shè)置了兩根測絲，又在板外噴印了刻度)，打設(shè)深度以電子測深儀檢測為主，以刻度復(fù)核為輔。

4 結(jié)語

可測深式塑料排水板在臺縉高速公路DS5標(biāo)軟基處理段中得到了成功應(yīng)用。從目前沉降觀測資料分析，沉降曲線和沉降速率趨于收斂穩(wěn)定，沉降量亦與設(shè)計基本相符，這與施工過程中塑料排水板的打設(shè)深度得到有效控制是密不可分的。

1 JTJ/T 256—96，塑料排水板施工規(guī)程［S］.

2 JTGF 80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

3 JTGF 10—2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

4 陸建根，等.塑料排水板打設(shè)深度的質(zhì)量控制［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2005(7):36-37.

5 馮巍，等.塑料排水板處理軟土地基的施工技術(shù)分析［J］.遼寧交通科技，2003(2):33-34.