塑料排水插板在場道工程軟土地基處理的應(yīng)用研究

摘要：塑料排水插板排水固結(jié)是軟土地基中常用的處理方式，主要用于沿海地區(qū)及南方多雨地區(qū)大厚度軟土處理。結(jié)合綜合無錫丁蜀機場軟土地基處理實例，對塑料排水板的材料技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)要求、技術(shù)措施及質(zhì)量控制和機械設(shè)備等方面進行了探討，對塑料排水插板的施工工藝進行了論述，對存在的不足及改進做了闡述。

關(guān)鍵詞：塑料排水板；排水固結(jié)；軟土地基；場道工程；地基處理

0" "引言

在沿海地區(qū)，由于地質(zhì)因素的原因，很多機場跑道、滑行道及停機坪均建在軟土地基上。軟土地基處理的工程質(zhì)量，對機場跑道、滑行道、站坪等建筑結(jié)構(gòu)的正常使用和正常運營影響大。若軟土地基處理不當(dāng)，造成工后沉降，將導(dǎo)致跑道橫坡變小，道面排水速度減緩，飛機高速起降時可能會產(chǎn)生飄滑現(xiàn)象，影響運營安全。過大的工后沉降意味著發(fā)生差異沉降的可能性增大，會使跑道的縱坡發(fā)生一定改變，使跑道上高速運行的飛機產(chǎn)生明顯顛簸，平穩(wěn)舒適性下降，甚至帶來安全隱患。

對于軟土承載力較差的工程，需對其進行地基處理。本文結(jié)合綜合無錫丁蜀機場軟土地基處理實例，對塑料排水板的材料技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)要求、技術(shù)措施及質(zhì)量控制和機械設(shè)備等方面進行了探討，對塑料排水插板的施工工藝進行了論述，并對存在的不足及改進做了闡述。

1" "工程概況

1.1" " 工程基本情況

本工程地處宜興市丁蜀鎮(zhèn)東北部，占地面積約33萬m2，場地地形較平坦，地形起伏不大，地面高程一般在2.00～3.00m之間。根據(jù)地質(zhì)勘察報告得知，擬建場地分布有1-3層淤泥和2-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和9層淤泥質(zhì)黏土。1-3層淤泥主要分布于河塘底部，厚度0.5～1.5m不等，呈流塑狀，有機質(zhì)含量較高，工程地質(zhì)性質(zhì)差，施工時可將其清除，對本工程的影響較小。2-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土主要分布于跑道南側(cè)，9層淤泥質(zhì)黏土于整個場地普遍分布。

飛行區(qū)工程地基處理平面圖如圖1所示，其中陰影部分為軟土地基處理范圍。該兩層土含水率高，呈流塑狀態(tài)，屬高壓縮性土，工程地質(zhì)性質(zhì)較差，設(shè)計采用“排水插板聯(lián)合堆載預(yù)壓”進行本場區(qū)內(nèi)含水量較大的軟土地基處理。

1.2" " 設(shè)計參數(shù)

塑料排水板插設(shè)范圍為：道肩邊線外延2m。塑料排水板采用C型，對折5次不斷裂。板芯采用100%純新聚丙烯塑膠原料，濾膜采用高性能土工專用粗長纖維熱熔粘合無紡布濾膜。具體參數(shù)如表1所示。道面區(qū)塑料排水板采用正三角形布置，插板間距為1.5m，插板深度為30m。塑料排水板平面布置如圖2所示。塑料排水板豎向布置如圖3所示。

3" "工藝原理及流程

塑料排水板加固軟基的原理如下：將塑料排水板用插板機插入軟土地基，在上部預(yù)壓荷載作用下，土體內(nèi)的水被排出，孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力增加，土的抗剪強度也隨之增大。將軟土地基中設(shè)置的塑料排水板作為豎向排水體，板頂設(shè)置排水墊層，作為水平排水體，將孔隙水排到外側(cè)排水溝中，以達到加速軟基固結(jié)的目的。

施工工藝流程如下：測量放線→機組組裝→插板定位→安裝排水板→沉管插板→提升套管及回帶量測量→剪斷塑料排水板→檢查并記錄板位等打設(shè)情況→移動插板機至下一板位。

4" "材料要求

4.1" " 塑料排水板特點

塑料排水板的特點是單孔過水?dāng)嗝娲螅潘畷惩ǎ潘枇π。|(zhì)量輕、強度高、耐久性好，是一種較理想的堅向排水板。塑料排水板由芯板和濾膜組成，芯板由聚乙烯塑料加工而成兩面有間隔溝槽的板體，濾膜由化纖材料，無紡膠黏而成。土層中的固結(jié)滲流水通過濾膜滲入到芯板溝槽內(nèi)，并通過溝槽沿深度向上排入墊層中，再匯集于四周排水溝中，排到場外。

4.2" " 塑料排水板性能要求

塑料排水板是工廠的定型產(chǎn)品，一般斷面尺寸為100mm×4mm，成卷包裝，每卷長200m，質(zhì)量約25kg。產(chǎn)品檢驗項性能指標(biāo)主要包括抗拉強度、延伸率、抗撕裂度、透水性、滲透系數(shù)等，檢驗結(jié)果需符合設(shè)計要求。

5" "機械設(shè)備概述

5.1" " 施工機械設(shè)備類型

打設(shè)塑料排水板的設(shè)備有兩種形式：一種為履帶式插板機，另一種是門架式插板機（帶導(dǎo)軌），本次現(xiàn)場采用履帶式插板機。

5.2" " 機械設(shè)備人員配備及工效分析

每臺插板機的操作工作一般由4人組成：其中司機1人，負(fù)責(zé)操作和指揮工作；機下人員3人，其中2人負(fù)責(zé)裝靴、安裝、剪斷和連接塑料排水板等；另外1人做專職插板記錄工作。

插板工效與原地面是否回填素土并壓實，施工場區(qū)持力層深度是否與設(shè)計插板深度一致，所采用的機械類型及完好率，以及土層類型等多種因素有關(guān)。根據(jù)大量相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得到各個環(huán)節(jié)功效分析如表2所示。

6" "現(xiàn)場施工

6.1" " 試驗段施工

在正式施工前，在指定區(qū)域內(nèi)分別鋪設(shè)碎石及米砂排水墊層各200m2，進行試驗段施工，以檢驗地質(zhì)勘察報告準(zhǔn)確性、插板機機械性能、排水墊層材料的排水效果，以及施工質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)是否合理。

6.1.1" "排水墊層施工

進行場地清理、溝塘處理及人工填土層處理后，進行場區(qū)平整，分層填土至3.0m標(biāo)高，鋪設(shè)50cm厚中粗砂或碎石排水層至3.5m標(biāo)高，平整及鋪設(shè)范圍為堆載體坡腳線外延1m區(qū)域。中粗砂含泥量不得大于3%，滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2 cm/s，砂墊層的干密度應(yīng)大于1.85g/cm3。

6.1.2" "插板深度統(tǒng)計

根據(jù)現(xiàn)場插板深度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，現(xiàn)場試驗段共插板77個點，可檢測深度的有效點為77個，平均深度僅為14.14m，且每一點位插板作業(yè)深度均達不到30m的設(shè)計要求。具體數(shù)據(jù)如表3所示。

6.1.3" "插板作業(yè)機械與人員配備

試驗段配備履帶式插板機1臺（功率75kW，油耗20L/h，行走速度5km/h，插板速度900m/h），每臺插板機組配備人員4人，其中司機1人，輔助人員3人。經(jīng)過測算，平均每日產(chǎn)量（按10h計算）達到8000m/臺，滿足施工進度要求。

6.2" " 設(shè)計參數(shù)調(diào)整

通過插板作業(yè)試驗段施工可知，部分設(shè)計指標(biāo)難以實現(xiàn)。項目管理人員根據(jù)經(jīng)驗及現(xiàn)場實測結(jié)果，對設(shè)計參數(shù)提出調(diào)整建議，設(shè)計人員根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果及驗算，對部分設(shè)計參數(shù)作了相應(yīng)調(diào)整。具體如下：

根據(jù)本工程的地質(zhì)勘察報告和現(xiàn)場實際情況，跑道和站坪均存在不同深度和厚度的黏土層，土質(zhì)較硬。明確本項目地基處理插板深度達到勘察報告中的 2-2 層底即可，最大深度控制在20m。為保證排水固結(jié)效果及整體工期，將跑道進行分區(qū)，打設(shè)深度由30m分別調(diào)整為17m、15m，間距由1.5m調(diào)整為1.1m。站坪打設(shè)深度由30m調(diào)整為18m，間距由1.5m調(diào)整為1.2m。

插板作業(yè)試驗段采用的兩種墊層材料米砂和碎石，均能滿足滲水性要求，經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計單位綜合考量，決定將50cm米砂變更為50cm碎石。要求碎石固體體積率不小于81%，含泥量不得大于5%，粒徑要求為2～6cm，且級配良好。

河道溝塘填筑區(qū)域由于回填壓實深度過大，直接進行塑料排水板插板作業(yè)入土困難，時間長，影響施工速度。經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理及設(shè)計單位同意，對于河道溝塘區(qū)域，需先采用水泥攪拌樁進行6m深度的鉆孔作業(yè)，再按設(shè)計要求進行后續(xù)施工。其他非溝塘填筑區(qū)域，則需采用引孔機進行引孔作業(yè)。通過現(xiàn)場試驗，引孔深度為3m時，每孔可節(jié)約插板時間2min，效果明顯。

7" "施工總結(jié)

7.1" " 調(diào)整設(shè)計參數(shù)后施工

通過調(diào)整設(shè)計參數(shù)，現(xiàn)場施工滿足調(diào)整后設(shè)計指標(biāo)，可正常進行排水插板施工及后續(xù)堆載預(yù)壓工作，具體后續(xù)堆載預(yù)壓參數(shù)及地基沉降、工后沉降結(jié)果，本文不再展開論述。

7.2" " 存在的問題

塑料排水板加固軟基雖得到了較為廣泛應(yīng)用，但實際工程應(yīng)用之中，塑料排水板工藝仍存有一定的問題，具體如下：塑料排水板的濾膜孔徑大小影響排水效果。孔徑過大，會使粘性細(xì)小顆粒隨孔隙水，遷移至排水板芯板內(nèi)的排水通道，堵塞豎向排水通道。孔徑過小，會使粘性細(xì)小顆粒隨孔隙水遷移至濾膜附近，堆積形成致密的黏土層，堵塞空隙水進入芯板排水通道的孔徑。因此由于工程地質(zhì)的差異性，這對選擇具體某一型號的塑料排水板是有難度的。

塑料排水板在預(yù)壓期能加速排水，加固軟基，而預(yù)壓期后，由于豎向排水通道的存在，其排水效果將加速沉降的產(chǎn)生，不利于工后沉降的控制。

7.3" " 改善措施

采用高性能防淤堵過濾布，其具有較大的等效半徑，在防止濾膜淤堵方面具有較為明顯的效果。采用可降解材料的濾膜或芯板，其在預(yù)壓期后自行降解，結(jié)合粘性顆粒及自身材料堵塞排水通道，消除塑料排水板引起的工后沉降的產(chǎn)生與發(fā)展。

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