淺析碎石樁+塑料排水板處理西南地區軟土地基的應用

楊波

（山西機械化建設集團有限公司）

1 該工藝特點

（1）采用了碎石樁和塑料排水板的組合施工工藝，能充分發揮碎石樁和塑料排水板各自進行地基處理的優點，進行優勢互補，避免單一地基處理方法的缺陷。

（2）縮短填筑體沉降穩定周期，加快機場道面施工進度。

（3）采用在盲溝上鋪設排水墊層的方法，保證了場地的排水通暢。

2 該工藝適用范圍

該工藝適用于西南地區機場對淤泥質黏土、軟塑狀黏土和可塑狀黏土進行地基加固處理的機場地基處理工程。

3 工藝原理

碎石樁采用振動沉管法，梅花形布樁，樁長應穿透軟弱土層和硬塑夾層，達到持力層。待碎石樁施工完畢并檢測合格后，對樁頂碎石進行碾壓，在樁頂鋪設底層土工布，再鋪設級配碎石褥墊層，用插板機在樁間形心插塑料排水板。使碎石樁、塑料排水板和原土層構成復合地基，顯著提高地基承載力，降低壓縮性。排水板檢測后，再鋪設級配碎石褥墊層和上層土工布覆蓋塑料排水板。

排水盲溝穿越碎石樁+塑料排水板區域時，應先施工盲溝，后施工碎石樁及插板，最后在盲溝頂部鋪設排水墊層。在上部預壓荷載作用下，軟土地基中的孔隙水由塑料排水板排到上部鋪設的碎石墊層中，再通過場地的盲溝系統排出，加速軟基排水固結。

4 施工工藝及操作要點

4.1 施工工藝流程

鋪設施工墊層→碎石樁施工→檢驗、驗收→鋪設排水墊層底部土工布→鋪設第一層排水墊層→塑料排水板施工→測量、驗收→鋪設第二層排水墊層覆蓋排水板和盲溝頂部→鋪設排水墊層頂部土工布。

4.2 操作要點

4.2.1 鋪設施工墊層

場地清表后，鋪設50cm厚中風化砂巖墊層并平整，用振動壓路機壓實，要求壓實度≥90%，以滿足樁機行走。

4.2.2 碎石樁施工

（1）工藝流程

試驗性施工→布點和樁機定位→樁尖到達持力層→樁管裝入碎石→擠密碎石成樁→拔管至原地面。

（2）試驗性施工

正式施工前，應結合地質情況選取代表性位置進行成樁工藝和成樁擠密試驗。需確定的施工參數包括：持力層最大電流、充盈系數、反插次數、留振時間等。碎石樁施工完成21d后，進行樁身重型動力觸探檢驗和樁間土標貫檢測，檢驗是否滿足設計要求。

（3）布點和樁機定位

碎石樁的布點采用等邊三角形布點，間距1.8m，布樁誤差控制在±5cm內。

待樁機就位后，合攏合瓣樁尖，將樁管向下垂直，校正樁管垂直度≤1.5%，使樁尖對準樁位標記，利用樁尖徐徐靜壓1～2min后，開啟振動錘使樁管下沉。

（4）樁尖到達持力層

啟動振動錘，使樁尖下沉到持力層，要求達到持力層電流值≥150A，并持續振動1～2min，確保穿透軟弱土層和硬塑夾層。

（5）樁管裝入碎石

停止振動，稍提升樁管使樁尖打開，立即將碎石由加料口注入樁管內，灌入量按樁身理論體積與充盈系數計算。嚴格控制碎石灌入量，充盈系數一般控制在1.2～1.4。

（6）擠密碎石成樁

①振動拔管：管內灌入碎石高度需大于2/3管長，方可開始振動拔管；拔管速度應均勻，不宜過快，宜控制在1m/min，每提管50cm留振20s。

②每拔管達到1m向下反插深度不小于30cm至穩定電流，在距離地表2～6m范圍內，反插深度不小于50cm，進行數次反插直至樁管內碎石全部灌入。

③拔管過程中，應經常敲擊沉管，確保沉管內碎石流入樁孔內，避免縮頸現象發生。

④投料時要分批加入，并有專人負責記錄碎石灌入量，直至該樁設計碎石用量全部投完為止，以防超灌或少灌。

（7）拔管至原地面

①樁尖拔出地面后，啟動振動，進行最后一次反插。

②孔口加壓至前機架抬起時，完成一根樁施工。

③移動樁機至另一點位，重復以上操作。

4.2.3 檢驗、驗收

（1）樁身重型動力觸探檢驗

動力觸探檢測應符合以下要求：最小值不小于3擊，平均值不小于8擊，加固面以下1～6m范圍平均值（超過10擊時應予以剔除）不小于5擊。檢驗數量不少于樁孔數2%，且每個碎石樁作業區至少3點。

（2）樁間土標貫檢驗

樁間土檢驗點應位于樁間形心，檢驗深度不小于樁長，每2000m2檢驗1點，且每個碎石樁作業區至少3點，檢測位置應靠近樁身重型動力觸探檢驗點。

（3）檢驗宜在碎石樁施工21d后進行。

4.2.4 鋪設排水墊層底部土工布

碎石樁施工并檢測完成后，對場地進行清理、平整，用振動壓路機對樁頂進行碾壓2遍，在樁頂鋪設一層滲水土工布，土工布規格為200g/m2。

4.2.5 鋪設第一層排水墊層

在土工布上鋪設25cm厚級配碎石墊層，墊層材料要求最大粒徑≤5cm，含泥量≤3%。以便塑料排水板可以埋入碎石墊層，并且填筑體加載荷后，可以形成排水通道。

4.2.6 塑料排水板施工

（1）工藝流程

排水板試驗性施工→插板點位放樣→插板機定位→振動插入排水板→拔管并剪斷排水板→插板機移位。

（2）排水板試驗性施工

鋪設排水墊層后，再進行插板施工。在正式施工前，應結合地質情況選取代表性位置進行試驗性插板施工，保證排水板入土長度穿透軟弱土層，試驗后對排水板進行入土長度檢測和排水板間距檢測。

（3）插板點位放樣

塑料排水板的布點在碎石樁間形心，平面定位允許偏差≤5cm。（4）插板機定位

將排水板與樁尖連接貼緊管靴并對準放樣點位。

（5）振動插入排水板

排水板入土深度以穿透軟弱土層到達持力層為準，實際打入深度不得小于設計深度，并參考碎石樁入土長度，施工要求插板進入持力層1～2m。

（6）拔管并剪斷排水板

到達設計深度后，開始拔管，要求塑料排水板頂端埋入碎石褥墊層內的長度不應小于0.5m，并進行剪斷。

（7）插板機移位

移動機架至另一點位，重復以上操作。

4.2.7 測量、驗收

（1）塑料排水板入土長度檢測，不得低于設計值，要求板長穿透軟弱土層到達持力層，檢測數量不低于插板根數的30%。

（2）塑料排水板間距檢測，檢測數量不低于插板根數的4%，允許偏差±150mm。

4.2.8 鋪設第二層排水墊層覆蓋排水板和盲溝頂部

插板完成并檢測后，然后再鋪設25cm的碎石墊層以覆蓋排水板和盲溝頂部，確保塑料排水板外露部分埋入碎石排水墊層中。盲溝內碎石用滲水土工布包裹，盲溝土工布規格為300g/m2。

4.2.9 鋪設排水墊層頂部土工布

對排水墊層進行平整，用振動壓路機對墊層進行碾壓2遍，再鋪設排水墊層頂部滲水土工布，土工布規格為200g/m2。

排水盲溝穿越碎石樁+塑料排水板區域時，應先施工盲溝，參考盲溝設計圖紙和實際地形開挖盲溝，結合軟弱土地基處理的排水墊層，布置于原地基。盲溝出水口應延伸至邊坡以外，并與坡外排水溝相連接。

5 材料與設備

5.1 材料

（1）樁體碎石和碎石墊層規格。

碎石飽和單軸抗壓強度fr≥30MPa，連續級配，粒徑≤5cm，含泥量≤3%。

（2）盲溝碎石規格。

碎石飽和單軸抗壓強度fr≥30MPa，連續級配，粒徑3～7cm，含泥量≤3%。

（3）墊層土工布規格：200g/m2。

（4）盲溝土工布規格：300g/m2。

（5）塑料排水板規格型號：SPB-B型。

5.2 施工設備

碎石樁機、塑料插板機、裝載機、壓路機、GPS、鋼卷尺、灑水車。

6 質量控制

6.1 碎石樁施工質量控制

（1）根據碎石樁成樁質量分析及現場地質狀況，碎石樁沉管電機應采用雙電機，且每臺電機功率為55kW；樁底到達持力層的電流值不小于150A，才能確保樁體穿過設計要求的軟塑、可塑土層達到硬塑層，確保樁體著底深度（樁長）達到要求。

（2）樁底到達持力層后，應并持續振動1～2min，確保能穿透硬塑夾層。

（3）拔管速度和反插次數嚴格按工藝要求實施。拔管速度應均勻，宜控制在1m/min，不能過快，否則會導致成樁直徑較小，甚至產生縮徑或斷樁。

（4）碎石樁拔管過程中，應經常敲擊沉管，確保沉管內碎石流入樁孔內，避免縮頸現象發生。

（5）注意填料時要分批加入，不宜一次加料過多。應有專人負責記錄碎石灌入量，以防超灌或少灌。

6.2 塑料排水板質量控制

（1）要求插板穿透軟弱土層到達持力層，并進入持力層1～2m。

（2）塑料排水板接長時，采用濾膜內芯板平搭接的連接方式，搭接長度宜大于20cm。

（3）排水板定位偏差≤50mm，打設過程中套管的垂直度偏差≤1.5%。

7 效益分析

采用碎石樁+塑料排水板的組合施工工藝對軟弱土地基進行處理。該工藝既能顯著的提高軟土地基的地基承載力和抗剪切能力，很好的控制地基深層水平位移，減少工后沉降；又能縮短軟弱土地基的排水固結時間，提高地基軟弱土的強度。對比換填處理，節約施工成本，具有良好的社會效益和經濟效益。