無砂墊層二次處理關(guān)鍵工藝研究

趙鵬飛，吳 沙

（華北水利水電工程集團(tuán)有限公司，天津 300170）

1 概況

臺(tái)州東部新區(qū)涂面整理工程主要建設(shè)內(nèi)容為吹填和軟基處理，其中軟基處理區(qū)域?yàn)樵摴こ讨形鲄^(qū)，面積約147 萬m2。中西區(qū)內(nèi)地塊區(qū)進(jìn)行淺層一次處理，道路區(qū)在淺層處理后上砂墊層再進(jìn)行深層處理。河道區(qū)和星湖區(qū)在進(jìn)行淺層一次處理后，再進(jìn)行無砂墊層深層處理，總面積約8 萬m2，如圖1所示。

圖1 河道區(qū)和星湖區(qū)示意

圖中填充陰影處為河道區(qū)及星湖區(qū)無砂墊層二次處理軟基處理區(qū)域，空白處為河道及星湖，在后期施工中將對(duì)未處理區(qū)域進(jìn)行水力沖挖。

相較于上砂墊層后的深層軟基處理，無砂墊層深層軟基處理省去了砂墊層，使得成本大大降低，且無需等待砂資源供應(yīng)，使工程不會(huì)因砂資源緊缺而影響施工推進(jìn)。但由于缺少了砂墊層，一次處理后區(qū)塊承載力較差，所以增加了后續(xù)工藝性施工難度。

工藝性施工是軟基處理的關(guān)鍵，直接影響到后期真空維護(hù)的難度及處理后的結(jié)果，施工步驟如圖2所示。

圖2 無砂墊層深層軟基處理工藝性施工步驟

2 插板機(jī)比選

2.1 機(jī)型介紹

由于缺少砂墊層，一次處理后區(qū)塊的地基承載力較弱，區(qū)塊內(nèi)變得高低起伏，非常不平整，且區(qū)塊表面較為濕滑，因此對(duì)機(jī)械插板施工提出了較高的安全要求。本項(xiàng)目采用軌道式插板機(jī)和履帶式插板機(jī)2種插板機(jī)械，如圖3所示。

圖3 軌道式插板機(jī)（左）和履帶式插板機(jī)（右）

軌道式插板機(jī)機(jī)身輕便，組裝簡(jiǎn)單，插板效率較高，振動(dòng)錘能有效穿透硬層，底座面積較大，穩(wěn)定性高。根據(jù)機(jī)械主架類型不同，又分為井字架式和門架式插板機(jī)。井字架式插板機(jī)采用矩形主架，機(jī)身較門架式輕便。門架式插板機(jī)機(jī)身相對(duì)較重，機(jī)械結(jié)構(gòu)較井字架式復(fù)雜，該施工區(qū)域采用井字架式插板機(jī)。

履帶式插板機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)為柴油機(jī)，插板采用液壓驅(qū)動(dòng)，行動(dòng)較為靈活，但插板傾斜度不易控制，在軟弱地基上穩(wěn)定性不高，需鋪設(shè)鋼板，以減小對(duì)區(qū)塊的壓強(qiáng)。在鋪設(shè)鋼板之后，履帶式插板機(jī)在軟土地基上的穩(wěn)定性要優(yōu)于軌道式插板機(jī)。

2.2 插板施工注意事項(xiàng)

現(xiàn)場(chǎng)施工由2 種機(jī)械配合進(jìn)行，較軟區(qū)域及靠近密封溝的區(qū)域采用履帶式插板機(jī)施工，其余施工條件較好的區(qū)域采用軌道式插板機(jī)施工。在施工過程中，需注意以下幾點(diǎn)。

（1）由于沒有砂墊層，區(qū)塊表面較為濕滑且不平整，軌道式插板機(jī)往前推進(jìn)更換軌道時(shí)，在行走過程中，作業(yè)人員一定要注意安全。

（2）插板機(jī)在施工前需先進(jìn)行放樣，但因區(qū)塊表面有泥層，插板板芯在下雨后會(huì)被沖走或者滑移，導(dǎo)致放樣工作重復(fù)進(jìn)行，施工效率較低。經(jīng)研究，在軌道式插板機(jī)的橫梁兩端系一根繩子，再在繩子上按設(shè)計(jì)插板距離做好標(biāo)記，如圖4 所示。只需在軌道式插板機(jī)施工區(qū)域最邊上一側(cè)進(jìn)行垂直推進(jìn)方向的放樣，橫向插板便可按繩子上所做標(biāo)記施工，效率明顯提高。

圖4 軌道式插板機(jī)放樣方法

（3）插板機(jī)在經(jīng)過密封溝時(shí)，需在密封溝內(nèi)墊足量的泡沫板及竹芭，防止因其自重過大而壓彎甚至壓斷鋼軌，發(fā)生事故。

（4）由于河道和星湖區(qū)域未進(jìn)行處理，插板施工需從遠(yuǎn)離未處理區(qū)域的一側(cè)開始，防止區(qū)塊向未處理側(cè)擠壓。

3 黏土密封墻施工

黏土密封墻施工一般在區(qū)塊插板完成后進(jìn)行，以免造成已施工好的密封墻擾動(dòng)和擠淤，影響密封效果。由于缺少砂墊層，該施工區(qū)域承載力較弱，密封墻攪拌樁機(jī)需在底部墊鋼板才能施工。由于樁機(jī)本身無法挪移鋼板，需配合挖機(jī)施工，施工效率較低。插板后表層地基吸水回軟，即使墊上鋼板，挖機(jī)在表層行走對(duì)表層地基破壞仍較嚴(yán)重，甚至破壞已插好的排水板，對(duì)后期綁管乃至真空維護(hù)的影響都非常大，如圖5所示。

圖5 挖機(jī)行走后的區(qū)塊

為保證施工質(zhì)量和提高施工效率，經(jīng)研究后，決定使用長(zhǎng)臂挖機(jī)代替密封墻攪拌樁機(jī)施工。長(zhǎng)臂挖機(jī)有較長(zhǎng)的施工距離，挖深能滿足施工要求，充分?jǐn)嚢韬蟮拿芊鈮ν瑯泳哂辛己玫闹顾?、隔氣效果。挖機(jī)在密封墻邊施工，不會(huì)對(duì)已插好排水板的區(qū)域造成影響，如圖6所示。

圖6 長(zhǎng)臂挖機(jī)密封墻施工

4 其他施工注意事項(xiàng)

4.1 密封溝整理，濾管綁扎

由于沒有砂子，淺層處理時(shí)的密封溝在養(yǎng)水補(bǔ)泥處理后，仍可作為深層處理時(shí)的密封溝。但由于一次處理后區(qū)塊內(nèi)縮，淺層處理時(shí)沿邊的排水板和濾管暴露在密封溝內(nèi)，在鋪設(shè)無紡布時(shí)，需在四側(cè)拓寬鋪設(shè)范圍。具體拓寬長(zhǎng)度以能夠包裹住密封溝內(nèi)排水板和濾管為準(zhǔn)，防止后續(xù)鋪設(shè)的密封膜被密封溝內(nèi)裸露的排水板和濾管破壞。

將排水板綁扎至濾管時(shí)，由于排水板與支管方向垂直，并在插板時(shí)預(yù)留了足夠的板頭長(zhǎng)度，可先將排水板扭轉(zhuǎn)至與濾管平行，再綁扎到濾管上（在保證施工質(zhì)量的前提下，若施工難度較大，可考慮更換主管和支管方向，即主管按長(zhǎng)邊布置，支管按短邊布置，這樣則不需要扭轉(zhuǎn)排水板）。然后，用包頭布密實(shí)包扎排水板與濾管連接處，再用扎帶將包頭布綁扎，綁扎后排水板不能在濾管上滑動(dòng)。繩結(jié)要求在排水板側(cè)面，并為死結(jié)。在綁扎的過程中，需注意以下事項(xiàng)：由于缺少砂墊層，一次處理結(jié)束揭膜后，濾管暴露在表面，深層插板施工過程中，勢(shì)必會(huì)打斷濾管，濾管打斷后，部分?jǐn)嗫谌舨惶幚韺⒂锌赡軙?huì)在后續(xù)抽真空時(shí)將膜戳穿。因此，在二次處理綁管時(shí)，若發(fā)現(xiàn)有斷口朝上的破碎濾管，必須將斷口朝下，并埋入土內(nèi)。

4.2 無紡布鋪設(shè)

無紡布宜順風(fēng)鋪設(shè)，縫合方向與濾管方向宜交叉成“井”字形。將縫制好的無紡布人工抬入?yún)^(qū)塊后平整展開，鋪布時(shí)嚴(yán)禁踩踏濾管。無紡布之間連接采用工業(yè)縫紉機(jī)縫合或綁扎繩綁扎，工業(yè)縫紉機(jī)縫合搭接寬度5 cm 左右；綁扎繩綁扎搭接寬度不大于20 cm，綁扎間距20 cm 左右。區(qū)塊邊緣處無紡布與濾管用綁扎繩綁扎牢固，如圖7所示。

圖7 無紡布鋪設(shè)

4.3 真空膜鋪設(shè)，抽真空系統(tǒng)安裝

工藝性施工進(jìn)入后期，須進(jìn)行鋪膜、抽真空的準(zhǔn)備工作。鋪膜和抽真空是緊密聯(lián)系的兩道工序，鋪膜之后必須馬上開泵抽真空，避免真空膜被風(fēng)吹起。

鋪膜之前，需先將真空膜抬入?yún)^(qū)塊內(nèi)，根據(jù)膜的尺寸和重量組織足夠工人，嚴(yán)禁拖地、損壞；同時(shí)，先由施工隊(duì)進(jìn)行自檢巡查，清理區(qū)塊表面硬物以及三通、四通處的鐵絲頭。若迎著微風(fēng)鋪膜，可將膜口適當(dāng)放低，以防被風(fēng)吹起撕裂。若無風(fēng)或者順風(fēng)鋪膜，則宜將膜拉到齊肩高以鼓入適量空氣方便真空膜拉開。

鋪設(shè)真空膜之后，要求當(dāng)天鋪膜當(dāng)天出水，必須馬上布泵并通電抽真空。

將合格的真空泵、水箱、配電箱等抬入?yún)^(qū)塊，將真空泵與預(yù)先安裝的出膜裝置連接，真空膜與出膜裝置必須包扎密實(shí)。水箱、電箱等不能直接接觸膜面，必須用無紡布等做好隔離保護(hù)工作。電路經(jīng)過電工檢驗(yàn)后通電，開泵抽真空，要求所用電纜線全部用毛竹三腳架架空（若泥漿較稀無法架空，可等土體初步固結(jié)后再架空）。

5 提升插板后場(chǎng)地平整度

由于施工區(qū)域?yàn)樾麓堤钔?，?jīng)過一次處理后，土地承載力仍然不高。如果深層插板機(jī)不借助輔助性工作墊層，受限于自重荷載，那么必然產(chǎn)生下陷現(xiàn)象，這對(duì)施工安全與場(chǎng)地平整度都是不利的。在不鋪設(shè)砂墊層的情況下，有效解決措施是增大插板機(jī)與工作面的接觸面積。

軌道式插板機(jī)行進(jìn)借助于人工移動(dòng)鋼軌，考慮到施工效率問題，宜采用比較輕型的輔助工作墊層，如硬質(zhì)泡沫板與枕木相結(jié)合的工作墊層。

履帶式插板機(jī)與工作面的受力面積相對(duì)于軌道式插板機(jī)要大，但在其行進(jìn)過程中，履帶對(duì)工作面表面的破壞比較嚴(yán)重，宜采用剛度較大的輔助工作墊層，如鋼板作為工作墊層。

在施工過程中，應(yīng)當(dāng)著重記錄好使用不同尺寸、不同材料的輔助施工墊層時(shí)插板機(jī)的施工效率與工作場(chǎng)地的平整度狀況，以得出最佳的輔助性工作墊層。同時(shí)，合理安排好插板的施工路線，避免對(duì)施工場(chǎng)地的二次擾動(dòng)，是保證施工場(chǎng)地平整度的另一舉措。