PVD排水板在軟土地基處理中的應用

何永興，王留濤，李明濤，曹 鵬，王德臣

1中國石油管道局工程有限公司國際事業部，河北 廊坊

2中國石油管道局工程有限公司第五工程公司，河北 任丘

1.引言

豎向PVD排水板排水法是排水固結法的一種形式。該方法使地基的沉降在加載預壓期間大部分或基本完成，從而提高地基的承載力和穩定性。使構筑物在使用期間不產生不利的沉降或沉降差[1][2]。PVD排水板排水法以其施工工期短，沉降量小、穩定性好、造價低等優勢在軟土基處理工程中占據了舉足輕重的地位[3]。

緬甸成品油庫項目為場區標高6.0 m以下為淤泥層，淤泥深度為22~24 m；標高6.0~10.0 m為沙回填層，需要地基處理場區面積約為10 × 104m2。采用PVD排水板和沙墊層組合的施工方法加速了地基固結速度，有效提高了地基的承載力和穩定性，縮短了施工工期，取得了良好的效果。

2.技術原理及特點

2.1.技術原理

利用插板機械在含水量大、孔隙比大、壓縮性高、深厚的軟土地基中插設具有良好透水性的PVD排水板，在軟土地基中形成豎向的排水通道，在排水管道上部鋪設沙墊層形成水平排水通道增加排水性能。在上部附加荷載(如預壓堆載、沙墊層等)的作用下，在軟土地基中產生附加應力。軟土地基中的孔隙水應力和附加應力引起的超孔隙水應力隨著孔隙水排出而降低，地基的孔隙水含水量也隨之降低，從而增加了土體密實度，使軟土地基在較短的時間內達到較高的固結度，大大減小地基處理后構筑物的沉降。

2.2.技術特點

1)PVD排水板可在超軟弱地基上進行施工，適用于淤泥、粉土及飽和性土等軟土地基。

2)PVD排水板施工快、工期短，每臺插板機每日可插板35000 m以上。尤其對于深厚的軟土地基進行加固時，可大大縮短施工工期。

3)PVD排水板由廠家批量生產，質量均勻易控制，具有良好的濾水、透水和排水性能，適應地基變形的能力強，不影響排水性能；材料重量輕，搬運方便，施工質量易控制和檢查；PVD排水板的斷面尺寸小，插入時對地基土擾動小，連續性好；施工機械簡單，施工速度快，施工場地整潔。

3.操作要點

3.1.施工準備

3.1.1.回填沙場地驗收

按照場地標高設計要求，對回填沙用設備進行平整，回填沙頂部標高滿足設計要求。

3.1.2.技術準備和測量放線

1)根據設計給定的處理長度、寬度及板距計算出布設的排數和列數。

2)劃分各施工區域，用全站儀測放各區域控制點，各區控制點插紅色小旗同時打下木樁并標明控制點編號。

3)在已放樣確定的范圍內，用經緯儀和50 m鋼尺按圖紙布置測放出PVD排水板打設板位(測放誤差控制在 ± 50 mm以內)，邊角處排水板可根據實際情況作適當調整，并用竹簽或排水板芯等插入沙墊層作標記。

4)做排水板布樁圖和施工記錄表格，向現場施工人員進行技術交底和要求，做好施工記錄，防止遺漏。

3.1.3.插板設備組裝調試

緬甸成品油庫項目插板設備采用挖掘機改裝液壓靜壓式插板機，將普通挖掘機卸掉小臂后，加配高25 m的專用活動插板架，利用挖掘機自身的液壓傳動系統驅動插板機側面鏈條傳動，插板機上的樁管芯將PVD排水板送入地下，達到設計深度后，插板機前下腳會離地，證明已插到硬土層。上拔樁套管，割斷PVD板，移機轉入下一根樁位。

3.1.4.場區沉降觀測點設置

在PVD排水板安裝前需提前埋設沉降觀測點，排水期間，沉降量小于15 mm時，每3天觀測1次，沉降量大于15 mm時，需每天觀測，每月定期進行月沉降報告總結，驗證PVD插板后場地沉降效果是否滿足設計要求。

3.1.5.集水井安裝和場區排水溝

PVD排水板處理軟土地基需要裝大量的集水井，并開挖縱、橫向排水明溝，溝底鋪PVD布防滲，及時將井內的積水抽出。集水井底標高為6 m，間距50 m (長度和寬度方向各50 m)，井深4 m，井直徑為600 mm，采用透水性良好的混凝土管組裝，外側用紗網包裹。

3.2.打設PVD排水板

PVD排水板施工順序為：定位 → 將PVD排水板通過導管從管靴穿出 → 將PVD排水板與樁尖連接貼緊管靴并對準樁位 → 插入PVD排水板 → 拔管剪斷PVD排水板。

1)PVD排水板導管靴與樁尖均采用圓形。樁尖平端與導管靴配合要適當，避免錯縫，防止淤泥在打設過程中進入導管，增大對PVD排水板的阻力。

2)PVD排水板入土深度以穿透淤泥層為準，實際打入深度不得小于設計深度。PVD排水板接長時，采用濾膜內芯板平搭接的連接方式，搭接長度應大于20 cm。打設后的PVD排水板的垂直度偏差應控制在1.5%以內，打設過程中應保證排水帶不扭曲，透水膜不被撕破和污染。

3)PVD排水板打設完畢后，剪斷多余的部分，剪斷時應保證沙墊層以上的外露長度至少為20 cm，使其與沙墊層貫通，保證排水順暢。

3.3.堆載預壓

為取得良好的固結沉降效果，在回填沙過程中，堆沙的高度超出設計場地標高2 m，超出設計標高的回填沙作為上部壓載的荷載。堆載預壓時間一般不少于30 d，上部荷載的移除時間應結合地基沉降的數據是否滿足設計沉降要求來確定。

3.4.插板完成區域排水

插板完成后，及時對區域內的集水井進行抽排水，淤泥層中的水通過PVD插板排至沙層內，通過集水井將水抽出匯至縱橫向排水明溝內，加速地基固結沉降。

4.質量控制措施

1)為保證沙墊層具有良好的透水性能，在插板過程中提供足夠的支承性能，沙墊層應采用含泥量小于5%的中粗沙，且不含有機雜質，碾壓密實。

2)嚴格按施工圖設計的位置、間距進行測放PVD排水板插設位置，并作好標識，嚴禁隨意施插。

3)樁尖與套管要配套，避免淤泥進入套管。一經發現，必須及時清除，以免塑料板與套管壁間的摩擦力增大帶出塑料板。

4)嚴格檢查PVD排水板的回帶長度，當其超過50 cm時，必須在相鄰板位處補打一根，且回帶的根數不宜超過打設總根數的5%。

5)為確保PVD排水板打設深度，插板機塔架上應設有明顯的進尺標記，以控制排水板的打設深度。

5.結語

緬甸成品油庫項目經沉降觀測表明，在插板1年后，沉降量達到720 mm，符合預期理論計算結果。相較于換填法、靜置固結法，節省了工期，大大降低了施工成本。PVD排水板在該項目的成功應用為今后類似軟土地基處理提供了技術借鑒和參考。