塑料排水板堆載預壓法在路基工程中的應用

李芳靜

（中交建筑集團有限公司，北京 100000）

0 引言

現階段，在工程中常用的一種排水物為塑料排水板。根據工程實際情況，將其插至土中形成橫向或豎向排水管道，地基中的水分可以借助排水管道及時排出。堆載預壓法是配合塑料排水板施工的方法，在地基上施加壓力，將地基中的水分壓出，可以更好地提升路基工程的施工質量。

1 工程概況

項目位于肇慶四會市城區內，共包含閱湖路、景興路、廣強南路、桔興路四條市政道路，總長約為2.49km。根據地質勘察結果，道路所在地基自上而下劃分如下：

上部覆層主要為人工填土、沖積粉質土、粉質黏土和中粗砂。

平原填土：棕黃色、褐色，濕潤，微密（微壓實）狀態，主要由黏土和砂土組成，局部摻有少量碎石、石子，填埋時間小于10年。

粉質黏土：灰黃色，塑性狀態，局部軟塑性狀態，含少量砂粒，中等韌性。

粉質土：深灰色、灰黑色，飽和，流體塑性狀態，含少量有機質，微臭，含大量細砂或一薄層細砂，局部含大量腐爛植物。

中粗砂：灰黃色、灰色，微密—中密狀態，主要礦物成分為石英、長石等，含細粒較多。

道路沿線沒有主要的斷層構造，也沒有新的構造活動的跡象。地區穩定良好。無滑坡、塌陷、天坑、地裂、泥石流等不良地質現象，無采空區、喀斯特等不利地質條件，無溝壑、墓穴、防空洞、隔離巖等對工程不利的埋藏物。道路沿古河道沖積沉積層而建，場地相對穩定，為軟土。該建筑工地是地震不利區。

2 塑料排水板堆載預壓施工工藝

在塑料排水板施工之前，需要按照樁頂標高對施工現場場地進行整平壓實處理，確保車輛可正常通行；借助載重運輸車運輸碎石，并將其運輸至指定區域，使用推土機對碎石進行整平處理；借助26t 單鋼輪壓路機對地基進行靜壓1～2 次。塑料排水板鋪設時，采用履帶式振動插板機按照1.1m 間距呈梅花形垂直鋪設，將其打設于淤泥層內。按照設計要求預留樁長，最大樁長不得超過25m。塑料排水板施工完成之后，需要在碎石墊層中間、頂面設置兩層土工格柵，人工進行土工格柵攤鋪。堆載填土工藝和路基填筑工藝相同，當所有參數符合設計要求后，才能進行后續操作[1]。堆載預壓施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 堆載預壓施工工藝流程圖

3 塑料排水板堆載預壓施工方法

3.1 塑料排水板施工

3.1.1 施工準備

測量放樣。施工人員需要對中線、邊線的控制點進行明確化。對于路基所在的區域，需要安排專人進行清理、整平，清除表面的浮泥和雜草，開挖縱向、橫向排水溝。

3.1.2 鋪設下層碎石墊層

（1）使用脫水性強、級配良好的碎石作為排水墊層。碎石粒徑控制在50mm 內。

（2）排水墊層鋪設厚度為50cm。先鋪設30cm 的碎石墊層，鋪設塑料排水板后再鋪設土工格柵，然后鋪設20cm 的碎石墊層，最后鋪設第二個土工格柵。

（3）碎石墊層施工主要采用機械疊鋪法。在實際施工過程中，要減少對軟土表面的擾動。

（4）鋪設完成后，墊面應平整，塑料排水板排出的水應從墊層迅速排出。

3.1.3 測量定位

施工之前，施工人員需要嚴格按照設計要求和圖紙來進行樁位布置，按照等邊三角形的方式來進行塑料排水板布置，排水板之間的間隔距離控制在1.1m，且呈梅花形。標記好每個塑料排水板的打設點位置，并且使用白灰對樁點中心進行標識，定位偏差不得超過30mm。

3.1.4 垂直鋪設塑料排水板

（1）機械定位。施工中使用的機械設備進入加筋段時，不得損壞鋪設并壓實的碎石層，以免局部坍塌。在定位時，要保證樁錘中心與地面在同一點，借助垂直球控制樁錘或塔的垂直度。安裝套管時，應在套管頂部設置提升鉤，將控制標高刻度標記在套管上。如果套管需要加長，應在鋪設套管前進行試驗，以確保連接端口通暢、密封良好。

（2）塑料排水板與樁端連接。塑料排水板與插板機套筒連接，再從插板機套筒下端與專用管靴連接，最后固定在樁端。

（3）沉管插入塑料排水板。襯套垂直度不超過1.5%。下沉作業是利用振動錘的錘力和絞車的張力進行。作業開始時，應緩慢沉管，避免套管偏轉；當套管距設計深度2m 時，應放慢沉管速度，密切觀察，避免超深或接觸基巖[3]。

（4）拔管切塑料排水板。當沉管到設計后即可拔管。拔管時，要放慢速度，緩慢進行。在吊裝過程中一定不能放松吊裝繩，以免因套管滑動而損壞塑料排水板。套管拔出后，應在碎石層以上20～30cm 處剪斷塑料排水板。當塑料排水板高度超過開口長度時，碎石墊層厚度不得小于50cm。

3.1.5 鋪設上層碎石墊層、土工格柵、軟式透水管，砂井設置

（1）塑料排水板施工完成并符合設計要求后，可在下層碎石墊層上部鋪設雙層土工格柵，再鋪設碎石墊層，厚度不小于20cm。最后，可以鋪設第二層土工格柵。道路按照橫向方向鋪設直徑為150mm 的軟式透水管，間隔距離為20m，將透水管鋪設于碎石反濾層中。

（2）土工格柵鋪設前，下方區域需平整，厚度不得超過15mm，壓實度應符合要求，表面不得有硬物。土工格柵幅邊搭接寬度不得少于30cm，并且使用鐵絲或者塑料扣對其進行綁扎。

（3）土工格柵所使用的填筑料需要借助輕型推土機上料，后再借助輕型壓實機來對路拱進行壓實，所有的施工車輛只能沿著線軸方向行駛，嚴禁掉頭。

（4）對于路基寬度超過50m 的路段，需要在堆土寬度中心線位置設置直徑為50cm 的砂井。砂井的作用是在填土、堆載預壓期間借助潛水泵抽水和排水。砂井設置的間隔距離控制在50m，深度為碎石墊層下1m 位置。在砂井中埋設直徑為6cm 的PVC 管。在碎石墊層面上50cm 內的PVC 管應鉆孔。濾孔直徑不超過8mm，濾孔之間的距離不超過4cm。濾管以上應采用無紡布土工布包裹[4]。

3.2 堆載預壓

其一，預壓填土所使用的施工材料、施工工序和路基填土的施工材料、施工工序相同。

其二，堆載操作時，需要對加荷的速率進行嚴格控制，并且按照要求逐級增加荷載。根據堆載物料的密度將其轉化為散裝物料，保證基礎在荷載作用下的穩定性，避免局部荷載過大對基礎造成破壞。

其三，荷載的邊緣應超出基礎處理的底部，并超出彈筒區。

其四，填土施工時，插入的塑料排水板不得損壞，更不得拔出塑料排水板。

3.3 施工監測與檢驗

3.3.1 地面沉降監測

（1）沉降板選用500mm×500mm×8mm 鋼板；測量桿與沉降板焊接為一體；套管為塑料管，其剛度和強度必須滿足設計要求。

（2）隨著充填高度的增加，測量桿和套管的高度也會增加，每段長度不得大于50cm。連接高度后，桿頂面要高于套管口，套管頂部要密封，蓋板頂部要高于基礎50cm。在沉降監測中，需要設置避免碰撞的警示標志。

（3）埋設時，需將板底平整并鋪設砂墊，規格為60cm×60cm×20cm。

根據施工設計要求，安排專業人員進行沉降監測工作。自埋土之日起，裝填作業期間每天觀察一次，裝填結束后每三天觀察一次。

3.3.2 深層土體水平位移監測

（1）測斜管選用直徑70mm 的塑料管，其截面尺寸必須正確，有一定剛度，能承受較高的周圍壓力。測斜管中的導槽必須平直光滑，管端界面必須密封良好。測斜管鋪設在路堤斜坡上。埋地時，需要鉆床開孔。當測斜管底部在100cm 處進入硬土層時，管道內的十字導槽應與路基的垂直和水平方向對齊。同時，需要將測斜管抬高到地面以上，并保護其開口。在沉降監測中，可使用傾角儀以500mm 為間隔進行數據測試，并可根據填土的加載情況增加監測頻率。

（2）在路堤兩側埋設位移邊柱，分別埋設在坡腳處和排水溝外側。側樁由鋼筋混凝土制成，沉降標在墊層鋪設施工前埋設,待墊層鋪設完成后讀取標高數據。

3.3.3 孔隙水壓力監測和深層沉降監測

插入塑料排水板后，埋設沉降監測儀和孔隙水壓力表，再進行填土。各軟基加固區壓力計應安排兩至三組。借助鉆孔來對分層沉降標進行埋設，埋設后波紋管高度高于地面20cm，并且借助混凝土對其進行固定。外露的導管需要隨著填土高度的增加，再接入保護管。

3.3.4 原位測試和室內土工試驗

在加固地基之前、預壓穩定之后需要在同等位置進行鉆探取樣，每間隔100～200m 設置一個鉆孔，直至穿過淤泥層2m 為最終孔洞。開孔完成之后，每間隔2m 需要取原土體進行試驗，并且將相關的數據信息做好登記。

3.4 卸載

當地基符合設計要求的預壓時間或者沉降量要求時，按照施工設計要求可以將其逐級卸載。并且對地基沉降、回彈情況等進行密切觀測。卸載完成之后，需要對地基進行靜荷載試驗，按照施工要求對地基進行試驗操作。

3.5 應用效果

其一，該項目路基為軟土基地，采用“塑料排水板+碎石墊層+堆載預壓”施工技術，通過在軟土中打設排水板和設置水平排水系統，加快淤泥層在荷載作用下的排水固結，并通過堆載預壓的方法，在較短時間內減少或消除淤泥層的工后沉降，提高淤泥層的抗剪強度和承載力。

其二，該項目采用塑料排水板+堆載預壓法處理后，地基平均固結度已超過80%，在堆載后期日沉降速率均小于1mm/d，且地基總沉降量已達1～1.4m，十字板抗剪強度也較原地基土提高2.5～3 倍，結果均滿足設計要求。

其三，對該項目典型斷面進行了為期12 個月的監測，監測期間內荷載變化較為平穩，荷載值≤60kPa；各監測點在監測期間的地表沉降累計≤1000mm，各監測點在監測期間的沉降變化速率在前6 個月存在較大波動，5 個月后速率基本處于平緩狀態，完全滿足橋臺與路堤相鄰處、涵洞及綜合管廊處和一般路段的要求。

4 結語

總而言之，通過工程實例對塑料排水板在施工過程中的具體操作流程進行論述?？梢缘贸鼋Y論：其一，可在超軟地基上插入塑料排水板；其二，塑料排水板濾水效果好，排水順暢，排水效果有保證；其三，塑料排水板截面尺寸小，鋪設排水板過程中對地基擾動小；其四，塑料排水板材料強度和延展性好；其五，塑料排水板施工速度快，每臺插板機每天可插塑料排水板15000m 以上，成本比袋裝砂井低。在采用排水固結法加固深層軟土地基時，使用塑料排水板經濟有效，具有可行性。