塑料排水板聯合堆載預壓軟基處理工藝及檢測

文/胡鵬 中交武漢港灣工程設計研究院有限公司 湖北武漢 430012

海工結構新材料及維護加固技術湖北省重點實驗室 湖北武漢 430012

劉國寶　中交二航局第一工程有限公司 湖北武漢 430012

1、工程概況

福州港三都澳港區漳灣作業區10號泊位工程位于三都澳西北部、寧德市區東北方向約15km處， 9號泊位東側的延長線上。

本工程新建4萬噸級通用泊位1個及相應的配套設施。前方場地陸域用地總面積為1.91萬m2，后方場地陸域用地總面積為7.56萬m2。地基處理施工范圍為前方陸域和后方陸域，深層軟基采用塑料排水板聯合堆載預壓工藝處理。

據現場調查和鉆孔揭露，除上部沖填土外，本場地主要地層有：第四系全新統沖海積層，巖性主要為淤泥、粉砂、中砂；第四系上更新統沖海積、沖洪積層，巖性主要為淤泥質土、粉質粘土、卵石、中細砂；第四系更新統殘積層，巖性為殘積(砂質)粘性土；底部為燕山期侵入巖花崗巖及其風化層。

2、主要施工工藝

本工程軟基處理采用平鋪100cm中粗砂墊層做水平排水通道，垂直施打B型塑料排水板做構筑豎向排水通道（排水板正方形布置，間距100cm），然后在砂墊層上部分級堆載一定厚度（5.50m厚）的土石方等壓載材料，下部土體加速沉降，快速排水固結，達到相對穩定，具有一定的承載力。

施工工藝流程如下：

施工準備→鋪設水平砂墊層→排水板施工→堆載預壓→施工監測→卸載

2.1　施工材料和設備

砂墊層：中粗砂；不低于100cm厚

塑料排水板：B型，滿足相關規范要求；正方形布置，間距100cm，施打深度15-25m。

堆載預壓材料：開山土石方

施工設備：液壓插板機、履帶振動式插板機、2500液壓引孔機。

2.2　塑料排水板施工

（1）測量定位：用全站儀放線，確定邊線控制點，并用鋼尺標記每根塑料排水板的位置；

（2）插板機就位：根據標記，將插板機移至相應樁位；調整插板機套管垂直度；并在相應位置做好排水板插打深度標記；

（3）安裝管靴和排水板：將塑料排水板穿過插板機套管，從套管下部引出，用專用管靴連接。

（4）插打與拔管：將插板機套管連同樁靴、排水板一同插入地下，當排水板達到設計深度后，拔出套管，排水板下端錨固與土體內。

（5）移機：插板機套管拔出后，預留50cm，剪斷排水板，將插板機移至下一樁位施工。

（6）檢查：檢查排水板平面位置、插打深度、垂直度、外露長度等符合規范要求，并將外露的排水板端頭埋入砂墊層內。

2.3　堆載預壓與卸載

后方及前方陸域：分三級堆載，第一級堆載厚度2m，第二級堆載厚度2m，第三級堆載厚度1.5m。

回填料選用開山石，要采用20t自卸汽車運輸拋填，現場配推土機、挖機及裝載機等設備輔助整平，回填和堆載分區、分層進行，石料堆載高度5.5m，分級堆載間歇時間共計250天，堆場區按80KP堆載預壓。在分級回填及堆載預壓過程中，嚴格按照設計圖紙的壓載高程和間歇時間進行控制。待沉降穩定地基固結度達到90%以上時，卸載至+8.81m。

地基達到設計要求的預壓時間或沉降量的要求后，按設計要求方可分期分級卸載，并應繼續觀測地基沉降和回彈情況。

3、質量控制要點

3.1　塑料排水板施工要點

（1）塑料排水板應堆放整齊并遮蓋嚴實，嚴禁太陽下曝曬老化。

（2）塑料排水板場內運輸時，嚴禁野蠻搬運，不得破壞濾膜；使用時先去掉外包裝塑料膜。

（3）塑料排水板長度隨軟層厚度而異，但必須打穿淤泥質土，護岸塑料排水板不得搭接，陸域塑料排水板可以搭接。

（4）打入地基的塑料排水板宜為整板，需要接長時每根塑料排水板不得多于1個接頭，且有接頭的塑料排水板根數不應超過總打設根數的10%，相鄰的排水板不得同時出現接頭。

（5）塑料排水板接長時需將待接排水板的濾膜完整地剝開，將板芯對插搭接，搭接長度不小于200 mm，再將濾膜包好、裹緊后，用大號釘書釘釘接。

（6）施工時應提交詳細施工記錄，包括插板深度、板位、垂直度、外露長度、回帶長度、回帶板根數、布打根數與位置，具體控制標準為：插板機定位時，管靴與板位標記的偏差應控制在70mm內，垂直度應控制在±1.5%。回帶長度一般不得超過0.5m，根數不得超過打設總根數的5%。如回帶長度超過0.5m時，應在插點附近補插。

（7）在施打塑料排水板過程中嚴禁出現扭結、斷裂和撕破濾膜等現象，如有應在插點附近補插。

（8）塑料排水板打設完畢，應及時驗收，剪斷塑料排水板后砂墊層以上的外露長度應大于200mm，合格后將排水板外露部分埋入砂墊層中，并將打設時在板周圍形成的孔洞用中粗砂填滿。

（9）塑料排水正式施工前應進行試插板施工，以確定所采用合適的施工工藝、施工設備等。

（10）必須按設計要求嚴格控制塑料排水板的打設底標高，不得出現淺向偏差；當發現地質變化大，無法按設計要求打設時，應立即與監理工程師聯系并征得設計代表和監理工程師同意后方可變更打設標高。

（11）插板施工工藝為陸上套管式施打，設備接地壓力與需處理地基相適應；導架高度、打設能力應滿足設計要求；機架垂直度、就位應調節方便、正確。

（12）插板機施打動力可采用液壓式或振動式，根據現場實際情況選擇適當設備。

3.2　堆載預壓施工要點

（1）開山土石回填及堆載預壓應分級進行，每層厚度不得大于1.0m。

（2）開山土石回填及堆載預壓每級施工天數為5天，在靜壓10天后再進行下一級加載并通過沉降速率、水平位移、孔隙水壓力等指標控制加載速率，要求加載期間地基沉降速率不大于15mm/天，護岸處水平位移不大于5mm/天，孔隙水壓力控制在Σ△U/△P≤50%，當超過以上數值時，應立即停止施工，待孔隙水壓力基本消失后方可施加下一級荷載。

（3）分級加載至設計堆載高度后，滿載預壓時間暫定為4個月，預壓過程中因沉降等因素引起的標高不足部分須進行補方。

4、施工檢測方法

為保證軟基處理在施工期及使用期間的整體安全和穩定，需要在施工期和使用期進行地基沉降觀測，進行長時間、連續的現場技術監測和分析工作，從而指導現場施工和優化設計，反饋和驗證設計參數取值，提供質量檢測和隱蔽驗收數據，保證施工進程和質量，為制定、執行有關施工專項方案和調整設計提供詳實的數據和技術支持，同時配合和支持工程竣工驗收、工程投資后評價等工作。

主要進行監測的工作項目有：表層沉降監測、深層土體水平位移監測（測斜管）、地下水位及孔隙水壓力監測、土工試驗及地基承載力檢測。

4.1　基準樁、校核基準樁

工作基準樁原則上沿處理區的輪廓線布設，每200m布一個，基準樁距處理區邊界的最小距離應大于堆載預壓引起的地基沉降的影響范圍或強夯影響范圍，且不小于20m，通視條件要好。

基準樁采用邊長20cm的鋼筋砼預制方樁或外圍永久觀測點，底端埋置于相對穩定的土層內，頂部露出地表15cm，且固定好基點測頭。校核基準樁選在更遠一點的相對穩定的地段，以便隔一段時間對工作基準點的高程進行校核，確保觀測精度。埋設方法同基準樁。

各分區監測點的測放采用全站儀進行。

4.2　表層沉降監測

沉降標主要由底板、測桿、塑料套管和護筒組成。底板采用不小于50cm×50cm×10mm的鋼板制成；測桿用直徑為4cm鋼筋，測桿與底板之間焊接，測桿接長采用焊接方式；塑料套管選用Ф80PVC管材；護筒采用直徑、高均為0.8m的鋼筋籠外裹彩條布制作而成，設于測桿周圍，以保護測桿。

埋設及觀測要點：

沉降板埋置于砂墊層下、軟基之上，測點布置見有關設計圖紙。埋設及安置要點如下：

（1）埋設時間：塑料排水板打設完成之前。

（2）放線定位：采用全站儀測放點位。埋設的位置偏差控制在20cm以內。

（3）基槽開挖：在砂墊層中按1:1放坡開挖一個底面積為1×1m的基槽，槽深1.0m。

（4）安放就位：整平基槽地面，安放沉降板，應保證底板處于水平狀態，測桿的傾斜度≯0.5%。

（5）回填固定：將塑料套管套住測桿，并盡量保證測桿位于套管中央，立即回填基槽。為了避免填土對沉降板移位的影響，基槽回填后，在砂墊層頂面，大面積填方前，應先對沉降板周邊3m范圍用人工或小型機械填筑第一層土。

（6）保護：測桿頂應高出填土面≯1.0m，高出塑料套管0.1m。在每次填筑新一層土之前，先在沉降板周邊3m范圍內用人工或小型機械填筑第一層土。然后在測桿周邊設置護筒，護筒外表面應選用要醒目的反光條，防止夜間施工破壞沉降板。

（7）初始讀數：基槽回填后，應立即測讀沉降板測桿的原始標高讀數，24小時以后再進行復核，并確定沉降板的初始標高。

（8）測桿的接長：隨著填土的進展，沉降板測桿應及時接長，測桿接長前后分別測出標高，并將新的測桿頂標高記錄在案作為以后觀測計算依據。測桿接長的同時應接長塑料套管。

（9）套管上口加蓋封住，避免填料落入管內影響測桿下沉的自由度，蓋頂高出碾壓面高度不大于50cm。

（10）沉降觀測采用二等精度的幾何水準測量，觀測精度小于1mm，每次測前對水準儀和水準尺進行檢驗，并定期進行檢定。對外業監測網進行嚴密的平差計算，并定期進行復測。

（11）施工加載過程通過垂直位移控制加載速率，控制標準為垂直沉降每晝夜小于15mm。

4.3　深層土體水平位移監測（測斜管）

采用鉆機導孔埋設，達到要求的深度后，埋置 Ф70mm 雙向測斜管，測斜管底部應封死。管壁孔隙可采用注水泥漿或灌砂固定。監測時，采用測斜儀測試，每500mm測讀一次數據，監測頻次按設計要求。

4.4　地下水位及孔隙水壓力監測

采用振弦式孔隙水壓力計觀測孔隙水壓力，孔隙水壓力計在插板后埋設，布置在加固區內。孔隙水壓力測點沿深度布設根據設計文件要求確定，一般每種土層均應有測點，埋置深度應及至壓縮層底。

4.5　土工試驗及地基承載力檢測

取得加固前后土體的靜力觸探指標及各土層承載力等力學指標，評價處理效果。在施工結束進行靜荷載試驗，得到處理后地基的實際承載能力，評價加固效果。

5、施工效果評價

福州港三都澳港區某濱海堆場軟基處理工程施工中采用B型塑料排水板、液壓式插板機和履帶式振動插板機，打設深度為12m～30m，管靴采用鋼筋，打設過程中嚴格控制回帶長度、數量、孔位偏差、垂直度等，施工過程中嚴格按照規范的要求組織實施，及時進行現場測試工作，根據試驗結果，通過對地基處理監測數據的分析整理，本工程的地基處理效果滿足設計和規范的要求。

結語：

與其他處理方法相比，對于淤泥層較厚（深）的場地，采用塑料排水板聯合堆載預壓方法進行軟基處理，工藝簡便，造價低，值得優先選擇。