引孔插板技術(shù)在沿海灘涂區(qū)深厚淤泥層上的應(yīng)用

裴志超

(中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

526國(guó)道岱山段改建工程環(huán)繞岱山本島東、北兩側(cè)，位于海陸交界處，海灘和陸域海積平原區(qū)上部分布淤泥、淤泥質(zhì)土，具高含水量、高孔隙比、低承載力的特點(diǎn)，工程性質(zhì)差，厚度一般16.0～40.0m不等，路基多處于深厚淤泥層上，主線與支線部分段落采用堆載預(yù)壓排水固結(jié)法。由于深厚淤泥層承載力較低，在其上的填料必須達(dá)到一定厚度方能使工作墊層趨于穩(wěn)定，以使插板機(jī)、挖掘機(jī)、運(yùn)輸車輛等機(jī)械設(shè)備在工作墊層上正常作業(yè)。本工程工作墊層填料為清宕渣，試驗(yàn)段工作墊層填筑完成后，厚度檢測(cè)結(jié)果為1.7～2.1m，再加上40cm厚碎石排水層(下層)，最厚部位達(dá)2.5m。由于清宕渣粒徑不均勻，還有超粒徑情況，大小不一的清宕渣顆粒組成了較密實(shí)的結(jié)構(gòu)層，目前常用的插板設(shè)備很難將套管直接穿透此超厚工作墊層。因此，本文結(jié)合當(dāng)前面臨的實(shí)際問(wèn)題，在總結(jié)多年類似工程施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了引孔插板技術(shù)在沿海灘涂區(qū)深厚淤泥層上鋪設(shè)超厚工作墊層條件下的應(yīng)用過(guò)程，對(duì)今后類似工程施工具有指導(dǎo)意義。

1 引孔插板技術(shù)簡(jiǎn)述

引孔插板技術(shù)巧妙使用挖掘機(jī)配備三角形破碎錘，在釬桿上安裝自制引孔管組成引孔設(shè)備，引孔管長(zhǎng)度為2.5m，可以穿越最厚部位的工作墊層。插板前集中進(jìn)行引孔作業(yè)，引孔后做好標(biāo)記，插板時(shí)可以順利在標(biāo)記孔位插入塑料排水板。該技術(shù)不僅完美解決了在超厚工作墊層上插入塑料排水板的施工難題，而且大大節(jié)約了插板作業(yè)時(shí)間，插板與引孔工序形成流水作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)工期和費(fèi)用雙控的目標(biāo)。引孔設(shè)備見圖1。

圖1 引孔設(shè)備組裝示意

2 施工工藝流程

2.1 總體施工工藝流程

總體施工工藝流程見圖2。

圖2 總體施工工藝流程

2.2 引孔施工工藝流程

引孔施工工藝流程見圖3。

圖3 引孔施工工藝流程

2.3 塑料排水板施工工藝流程

塑料排水板施工工藝流程見圖4。

圖4 塑料排水板施工工藝流程

3 施工方法

3.1 路基邊線測(cè)量放樣

灘涂面測(cè)量放線工作比較困難，需要做好技術(shù)交底和崗前培訓(xùn)工作，提前制作好泥船，雇當(dāng)?shù)鼐用褙?fù)責(zé)定樁拉線，采用全站儀在灘涂面上放樣出路基施工邊線，插線旗做好標(biāo)記。

3.2 灘涂面清除雜草

灘涂面上通常會(huì)長(zhǎng)滿蘆葦、雜草或其他水生植物，采用水陸兩用長(zhǎng)臂式挖掘機(jī)進(jìn)行清表作業(yè)，該挖掘機(jī)配備了中空浮箱式底盤，從而使其具有在沼澤、灘涂等松軟地面上行走和停駐的能力。清除的雜草暫時(shí)堆放在施工邊線兩側(cè)，具有臨時(shí)反壓作用，施作反壓護(hù)道前將雜草挖出外運(yùn)。

3.3 泥面上鋪設(shè)復(fù)合土工布

清表作業(yè)完成并驗(yàn)收合格后，利用潮汐規(guī)律人工鋪設(shè)復(fù)合土工布。本工程漲潮時(shí)作業(yè)面水深約50cm，可采用泥面人工鋪設(shè)方法，沿垂直道路軸線方向?qū)⑤p木板漂浮在水面上，每卷土工布寬幅4m，縱向擺放3根輕木板，將土工布在輕木板上展開，輕木板交替使用。每卷土工布鋪展后固定牢固，沿四邊每4m插上立桿，完成一塊土工布攤鋪后緊接著鋪設(shè)下一塊，鋪設(shè)土工布時(shí)接頭采用“前壓后”原則，即前鋪土工布要壓住后鋪土工布，以確保清宕渣填料進(jìn)占時(shí)搭接處不會(huì)被翻起，土工布搭接采用高強(qiáng)度尼龍繩進(jìn)行縫接處理，搭接寬度不小于30cm。

3.4 填筑反壓護(hù)道及清宕渣工作墊層

先行對(duì)稱同步填筑路基兩側(cè)反壓護(hù)道，兼做進(jìn)場(chǎng)施工便道，為了保證清宕渣工作層厚度均勻，緊跟其后采用“橫向進(jìn)占法”鋪筑全斷面工作墊層，以使路基全斷面及時(shí)形成整體，反壓護(hù)道填筑斷面超前工作層填筑斷面小于10m。

為了減輕泥面頂部施工荷載，采用小型自卸車運(yùn)輸，小型推土機(jī)配合攤鋪。小型運(yùn)料車倒車將清宕渣料運(yùn)輸至填筑部位，將料卸在土工布旁，然后用推土機(jī)緩慢將料推至土工布上，并推平；保證汽車輪胎一直行使在新攤鋪清宕渣工作墊層上，既可以對(duì)新攤鋪層進(jìn)行初步預(yù)壓，還避免了汽車輪胎在復(fù)合土工布上直接碾壓造成復(fù)合土工布撕裂。如遇到流泥地段，在已鋪設(shè)清宕渣料上鋪墊專用鋼板，挖掘機(jī)在鋼板上工作，拋灑石料使墊層大面積均勻同步上升，分層均勻鋪填，防止泥面局部隆起。

3.5 攤鋪碎石排水層

碎石排水層設(shè)計(jì)總厚度為60cm，分兩層攤鋪，下層40cm，上層20cm，便于控制塑料排水板板頭預(yù)留不少于50cm在排水墊層內(nèi)。由于清宕渣工作層已隔離泥面，在其上攤鋪碎石排水層與陸上施工無(wú)區(qū)別，采用常規(guī)攤鋪方法即可。

3.6 引孔

由于清宕渣料粒徑無(wú)法保證單一且均勻，還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)超粒徑現(xiàn)象，大小不一的粒徑形成級(jí)配，在機(jī)械設(shè)備行走壓實(shí)后形成較密實(shí)結(jié)構(gòu)層，且填筑厚度普遍超過(guò)2m，無(wú)法直接將套管打穿工作墊層，這時(shí)就需要采用引孔技術(shù)將工作墊層穿透，實(shí)現(xiàn)在超厚工作墊層上引孔插板的目的。

挖掘機(jī)選用CAT320液壓挖掘機(jī)，三角形破碎錘選用諾森RM155瑞馬三角形破碎錘，釬桿直徑為155mm，工作壓力為160～180bar，總重量為3005kg。自制引孔管選用內(nèi)徑為160mm的鋼制套管,長(zhǎng)度為2.5m，頂部設(shè)置4根螺栓，用以將引孔管與釬頭固定牢固，底部制成圓錐頭，以便輕松穿透工作墊層。將引孔管套在釬桿上，擰緊4根固定螺栓，組成專用引孔設(shè)備。

引孔設(shè)備在作業(yè)區(qū)旁組裝完成，根據(jù)已放樣的孔位進(jìn)行有序引孔，引孔施工工藝見圖3。

3.7 塑料排水板施工

3.7.1 設(shè)備選型

由于施工部位處于深厚淤泥層上且設(shè)計(jì)插入深度較深，現(xiàn)場(chǎng)每天受潮水侵襲，施工條件極為復(fù)雜，經(jīng)過(guò)對(duì)履帶式插板機(jī)、步履式插板機(jī)、軌道式插板機(jī)、挖掘機(jī)改裝型插板機(jī)等進(jìn)行綜合比選，最終選定軌道式插板機(jī)應(yīng)用于本工程。該插板機(jī)井架高度為35m，最大插入深度可達(dá)28m；選用該型插板機(jī)還基于以下2點(diǎn)考慮：

a.軌道式插板機(jī)采用軌道移位，可在移位前調(diào)節(jié)好軌道水平精度，不僅可以縮短調(diào)平時(shí)間，提高工作效率，還可以使塑料排水板均勻分布，保證良好的垂直度，從而保證了軟基均勻排水固結(jié)效果。

b.軌道式插板機(jī)運(yùn)輸方便，拆裝簡(jiǎn)單，一般運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后開始安裝，2天后即可投入生產(chǎn)。

3.7.2 機(jī)具安裝、就位

軌道式插板機(jī)安裝大約需要2天，提前在施工地點(diǎn)附近安裝好，插板機(jī)就位后調(diào)整導(dǎo)向架，保證樁錘豎直度；插板機(jī)基礎(chǔ)設(shè)置穩(wěn)固，保證其平衡度滿足穩(wěn)定性要求。

3.7.3 塑板裝靴

將塑料排水板端部穿過(guò)預(yù)制靴頭固定架，對(duì)折帶子長(zhǎng)約10cm，固定連接。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(guò)程中能阻止泥沙進(jìn)入套管。

套管樁靴和套管應(yīng)配合適當(dāng)，結(jié)合緊密、無(wú)縫，以免淤泥進(jìn)入后增大塑料板與套管內(nèi)壁的摩擦力，導(dǎo)致塑料板回帶。

塑料排水板與樁靴的連接，宜在穿過(guò)樁靴上的固定架之后將板體對(duì)折不小于10cm，連同樁靴一起塞入空心套管內(nèi)；安裝好樁靴后，應(yīng)等套管下落至樁靴與地面接觸后方可松手，確保樁靴與套管緊密結(jié)合。

3.7.4 在引孔標(biāo)記處插入套管

采用錘擊法將套管連同塑料排水板頂住樁尖一起插入地基，通常錘擊通過(guò)工作層后就開始自落，進(jìn)入地基持力層時(shí)再開始捶打，套管入土深度距設(shè)計(jì)深度2m左右時(shí)放緩捶打頻率，緩慢捶打至設(shè)計(jì)深度。

打設(shè)過(guò)程中防止塑料排水板扭曲變形，透水膜不得損壞。

3.7.5 拔管、割帶

塑料排水板插入到設(shè)計(jì)深度后隨即拔管，拔管時(shí)要連續(xù)緩慢進(jìn)行，中途不得放松吊繩，防止因套管下沉而損壞塑料排水板；拔管時(shí)若塑料排水板被帶起長(zhǎng)度大于0.5m，則應(yīng)重新沉管插板。

塑料排水板的施插工序完成后用鐮刀割斷，保證端頭平齊，頂端埋入碎石排水層的長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.5m。

3.8 鋪設(shè)無(wú)紡?fù)凉げ?/h3>

無(wú)紡?fù)凉げ间佋O(shè)應(yīng)平鋪，拉直，不得卷曲、扭結(jié)，搭接長(zhǎng)度不小于30cm，沿橫向?qū)げ即罱硬捎酶邚?qiáng)度尼龍繩進(jìn)行縫接處理，縱向如有搭接，搭接寬度不小于30cm。

3.9 埋設(shè)沉降觀測(cè)板

3.9.1 沉降板制作

a.沉降板按圖5設(shè)計(jì)要求制作，沉降板由底板、底管(φ40鍍鋅鋼管)及保護(hù)套管(φ75PVC管)組成，底板尺寸為50cm×50cm，厚度5mm。鋼材選用及連續(xù)焊縫要求均滿足設(shè)計(jì)要求，焊縫高度不小于連接板厚度。

b.測(cè)點(diǎn)及觀測(cè)元器件的埋設(shè)位置應(yīng)標(biāo)設(shè)準(zhǔn)確，埋設(shè)穩(wěn)定。觀測(cè)期間應(yīng)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)采取有效的保護(hù)措施，旁邊掛設(shè)標(biāo)識(shí)牌防止施工機(jī)械的碰撞以及人為因素的破壞。

3.9.2 埋設(shè)方法

a.在埋設(shè)地點(diǎn)挖60cm×60cm×20cm左右的土坑，坑內(nèi)用厚3～5cm砂墊平壓實(shí)。

b.將沉降板平放在坑內(nèi)，四周用砂填實(shí)并校正水平，再回填土整平壓實(shí)。

c.填料時(shí)，應(yīng)先在沉降板周圍填料壓實(shí)，以保護(hù)沉降板，護(hù)套管埋設(shè)于離底板30cm處。

d.為防止施工時(shí)損壞沉降板與測(cè)桿，周圍采用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)，套管外側(cè)涂一層醒目顏色，蓋頂加插小紅旗，以示警誡。

e.沉降板測(cè)桿連接4m高度，傾斜度不大于1°。

3.10 填筑宕渣料堆載預(yù)壓

預(yù)壓荷載在路基填筑至路面標(biāo)高后進(jìn)行，宕渣堆載料采用常規(guī)路基填筑方法按設(shè)計(jì)要求分層攤鋪碾壓密實(shí)。

4 結(jié) 語(yǔ)

引孔插板技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)堆載預(yù)壓排水固結(jié)法施工工藝進(jìn)行的改進(jìn)和提升，使塑料排水板在超厚工作墊層上實(shí)現(xiàn)快速插板的效果；本文闡述了泥面上鋪設(shè)土工布的方法以及橫向進(jìn)占法攤鋪墊層過(guò)程，利用潮汐規(guī)律鋪展土工布節(jié)省了大量人工成本和土工布面積，橫向進(jìn)占法不僅解決了在深厚淤泥層上填筑工作墊層存在的厚度不均問(wèn)題，還節(jié)約了清宕渣填筑工程量。該技術(shù)所用施工設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝方法便捷，質(zhì)量可靠，可節(jié)省工期和費(fèi)用，值得在類似工程中推廣。