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塑料排水板 在洋山一期地基加固工程中的試驗 摘要：洋山一期地基加固工程中，在鑊蓋塘以南、碼頭以北存在一塊淤泥軟臥層，對該區(qū)域的處理，設(shè)計要求進行40米深度的塑料排水板施工。項目部選擇兩種機型進行了塑料排水板的試驗，最大深度達33米，在對該區(qū)域進行地質(zhì)檢測后，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件有所變化，經(jīng)與設(shè)計聯(lián)系后，采用了其它地基處理方式。但本次的塑排試驗，為后期同類型的地基加固積累了寶貴的經(jīng)驗。 關(guān)鍵詞：單套管、雙套管、含水量、壓縮性、沉降 一、簡述 洋山一期塑料排水板施工區(qū)主要位于鑊蓋塘南側(cè)下方, 此區(qū)域原為海域, 泥面標高約為-21.0～-25.0m, 后經(jīng)吹填形成陸域至+6m標高，吹填砂是指粒徑大于0.075mm 、顆粒重量超過80%的砂土，主要由砂質(zhì)粉土和粉砂組成。吹填砂厚度為27~31米，主要以粉細砂為主，含貝殼碎片，局部混較多粘性土，為粉細砂混粘性土或粉質(zhì)粘土混粉細砂。具體砂質(zhì)分為三段：第一段標貫擊數(shù)N<10擊，為松散的粉細砂層，第二段的土層為稍密—中密狀的吹填粉細砂，標貫擊數(shù)1015擊，第三段土層為中密狀粉細砂，標貫擊數(shù)15機械設(shè)備 打設(shè)塑料排水板的設(shè)備有兩種形式：一種為履帶式打樁機，一種為門架式插板機(帶導(dǎo)軌) 。要求用能打入設(shè)計深度的靜力式或振動式設(shè)備，不可用錘擊式或水沖式。套管插入桿為扁平狀或圓形，內(nèi)徑大于排水板的尺寸，長度大于排水板設(shè)計長度，在打設(shè)中保護排水板不 被損壞。 本次試驗，我們共改造、組織兩臺履帶式打樁機進行試驗。一臺機架總高度為43.5米, 重約45T, 配備不同型號振動錘, 主插管長42米、采用壁厚10㎜，管徑<=160mm的無縫鋼管焊接而成，鋼管材料為錳鋼、其強度較高。插管下端焊接一個10㎜×50㎜×160mm 的矩形端頭，利用φ<=30mm的插銷固定塑料排水板端頭。整臺打樁機配備一臺150KW 的發(fā)電機，以提供機械行走和打排水板用電。另一臺樁架高度為27米，重約23T ，采用不同型號振動錘，主插管為雙套管形式，外管長度為23米。內(nèi)管φ<=130mm、外管φ<=160mm，內(nèi)外管的連接采用4顆φ<=25mm插銷連接，插銷間距為20～30㎝左右。整臺打樁機配備一臺120KW 的發(fā)電機。 四、施工工藝 1、測量放樣 (1)根據(jù)設(shè)計資料提供的起訖樁號打出控制樁，再每隔10～20m 放出路線中心樁。 (2)按照打設(shè)的寬度放出邊樁及護樁。 2、地面清理及整平 將施工范圍內(nèi)的雜物清理干凈，并將施工場地大致整平，若設(shè)計有整平標高時，應(yīng)按設(shè)計標高整平，并進行壓實(壓實度＞85%)。 3、砂墊層鋪設(shè) 一般天然泥面須鋪設(shè)砂墊層，形成排水通道，砂墊層總厚度要求大于30cm(壓實) 。攤鋪做到均勻、平整，形成雙向橫坡。同時注意避免泥土、雜物混入砂層。壓實應(yīng)用靜壓式壓路機進行，不得振碾。由于本次施工地表已有吹填砂，不需再鋪設(shè)砂墊層。 4、樁位放樣 (1)首先根據(jù)設(shè)計給定的處理長度、寬度計算出布設(shè)的排數(shù)和列數(shù)。 (2)根據(jù)計算結(jié)果畫出布樁圖，標明排列的編號。每排樁的軸線應(yīng)垂直于路線中心線，曲線上應(yīng)為法線方向。同時應(yīng)繪制一張較大的布樁圖交施工人員打設(shè)時使用，每施打一根在圖上相應(yīng)位置標出，以免遺漏。由于有些處理段落位于不規(guī)則的邊界區(qū)域，應(yīng)注意不要超布或遺? 漏。 (3)根據(jù)布樁圖在鋪設(shè)好的砂墊層上放出具體的樁位，做出鮮明的標志。一般可用15cm 長的塑料排水板（已剖開的）插在樁位上，放樁位時一般一次不宜過多，可先在半幅內(nèi)布設(shè)。以免施工時丟失。施工中應(yīng)經(jīng)常注意檢查和保護，丟失的及時補上。 5、塑料排水板施工 1）施工準備 在進行施工放樣等工序的同時，應(yīng)做好施工準備。主要是塔架的拼裝，機件的安設(shè)調(diào)試，可在待處理地段端部的場地上進行。然后試打2～5根檢驗機器的性能、地質(zhì)情況及工藝。 2）施打排水板 A 、機器調(diào)試正常后移入場內(nèi)。 B 、將排水板裝入卷筒，并穿過振動錘將排水板引入插桿中。 C 、將排水板從插入桿端頭引出、折回，夾上短鋼筋，用訂板機訂好。 D 、拉緊排水板，將插入桿對準樁位。 E 、開啟振動將插入桿壓入地基。 F 、到達設(shè)計深度后將插入桿拔出，則排水板被短鋼筋錨固于孔底。 G 、在砂墊層以上30cm 處將排水板剪斷埋入砂中。 H 、移至下一個樁位。 具體設(shè)備及流程如下： 1） 單管式振動打設(shè)機 鋼管（D＝14-16cm， 塑料排水板 鋼管扶正器 振動錘 卷狀塑料排水板 鋼管扶正器 加壓裝置 初次打入鋼管2）套管式振動打設(shè)機 雙套管預(yù)備 提出內(nèi)套管 最終打入鋼管打入雙套管繼續(xù)打入套管 五、施工技術(shù)要求 根據(jù)施工圖設(shè)計要求，本場地地基處理要求如下： 1） 塑料排水板采用B 型和C 型排水板，板芯材料為透明型、濾膜為粘合型，主要技術(shù)參數(shù)見下表： 2）塑料排水板外露長度不小于500㎜。 3）施工時應(yīng)提交詳細施工記錄，包括插板深度、板位、垂直度、外露長度、回帶長度、回帶板根數(shù)、布打根數(shù)與位置，具體控制標準詳見如下： 板位標記偏差：＋70㎜; 回帶長度：≤500㎜（根數(shù)不得超過打設(shè)總根數(shù)的5%，大于1.5米時應(yīng)在插點附近補打）； 外露長度：-0、+500㎜（根數(shù)小于3%） 平面位置：+100㎜（根數(shù)小于10%） 垂直度：+1.5%（根數(shù)小于10%） 4）打塑料排水板時嚴禁出現(xiàn)扭曲、斷裂和撕破濾膜等現(xiàn)象，如果有此現(xiàn)象，應(yīng)在插點附近補插。 5）打設(shè)塑料排水板應(yīng)采用套管打法，并使用套靴；套管的斷面形狀、尺寸與管靴的材料、型式等應(yīng)滿足打設(shè)垂直度、深度等對套管強度及剛度要求，并減少對地基產(chǎn)生擾動。管靴材料可采用鋼板、鋼筋、混凝土或硬質(zhì)塑料等，型式可根據(jù)試驗確定。 六、施工說明 1）項目部自2004年4月5日到4月10日采用單套管進行了塑料排水板的試打工作, 振動錘采用30KW 、套管采用φ152鋼管，共進行了23個點的試驗，施工深度從14.5m ～24.5m 不等。從現(xiàn)場的試驗情況看，施工場地地表下24.5m 內(nèi)可分成三個小段。第一小段0m —13.5～17.5m 內(nèi)的土層，施工時間在2—3分鐘，電流表讀數(shù)在50A 以內(nèi)，這一段導(dǎo)管急速下沉；第二段13.5～17.5m —17.5～20m 內(nèi)的土層，施工時間一般在15分鐘以內(nèi)，電流表讀數(shù)在50—100A 間，這一段基本靠振動錘的震振動下沉；第三段17.5～20m —20.2～24.5m 內(nèi)的土層，施工時間一般大于20分鐘，且電流表讀數(shù)始終在100—120A 以上，電機已屬超負荷狀態(tài)，插管下沉速度緩慢，甚至停止下沉?？傮w看，試驗深度與設(shè)計要求相距較遠，基本沒有穿透25米厚的砂層，同時目前的設(shè)備也不能滿足試驗要求。 2）2004年6月5日至10日，在吸取第一次試打經(jīng)驗后，對管靴的? 形狀進行了改變，改平口狀為棱錐狀，增強了穿透能力。施插進入硬層后，如果阻力偏大，則提升插管1米后再進行施插。本次試驗是在第一次試驗孔中選取部分進行二次施插，一方面可檢查塌孔情況，另一方面為以后施工工藝提供借鑒，試驗結(jié)果表明取得了一定的效果： A 、根據(jù)與前一次相同施插深度所需時間比較，第二次施插時間明顯縮短； B 、施插深度比前一次增加了2.5m~3.8m，最深達28.3m ；說明管靴改進后有利于施插．但整體深度仍有欠缺。 C 、施插進入硬層后阻力偏大時，可采用先提升插管再施插的方法，結(jié)果表明電流讀數(shù)明顯不降，最后終止施插時，電流讀數(shù)一般仍穩(wěn)定在50~80A之間。 D 、在改進管靴的同時，我們也采用45KW 振動錘，套管仍采用φ152鋼管但增加了壁厚，最終施打最大深度為33.7m 。共施打塑料排水板15根，從施工情況看，一般完成一個排水板插設(shè)需10~15分鐘，但總體深度仍沒有完全滿足設(shè)計要求深度。

⑤“通”：即排水板與土層之間及整個排水系統(tǒng)要連通，排水板的濾膜不能有破損，板芯溝槽不能 堵死，否則起不到排水作用。 ⑥“快”：在保證質(zhì)量的前提下，盡量加快速度，縮短工期。 每根排水板插設(shè)完畢后，外露的排水板不得遭污染。在檢查合格后應(yīng)及時清除排水板周圍帶出的泥土，并用砂將井眼填實。再將砂墊層表面刮平, 然后將高出砂墊層的排水板割斷, 使之與砂墊層頂面持平，保證塑料排水板的頂部伸入砂墊層至少30cm, 使其與砂墊層保持排水暢通。 6 單根排水板打設(shè)主要工序流程： 1. 在達到設(shè)計標高的砂墊層上精確放樣，埋設(shè)定位樁和高程標志，誤差控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)。 2. 插板機進入施工現(xiàn)場并安裝完成，將套管定位。 3. 將排水板經(jīng)塔架頂部滾輪向下穿入套管內(nèi)，直至伸出套管下插口，將排水板拽出1.5m 左右, 割除濾膜。 4. 將下插口割除濾膜的排水板頭回插進套管下插口內(nèi)10cm 左右，橫插上樁須（也稱樁靴、管靴，樁須一般用一截15cm 長的塑料排水板，也有用一根20cm 長、直徑為φ8mm 的光圓鋼筋），從上口拉緊排水板，使樁須完全受力并貼緊套管的下插口。 5. 將插板機移動到位，使套管豎直對準插點，緩緩下插至給定深度，一般采取在機架上標志定位記? 號。 6. 提升套管，使樁須（管靴）帶著排水板一起脫離套管的下插口，將排水板錨固在土層內(nèi)； 7 套管下插口在離開地面20cm ～30cm 左右處，用銳刀（鋸齒鐮刀）將排水板割斷。 8. 重復(fù)上述工序進行下一根排水板的打設(shè) 7塑料排水板施工質(zhì)量檢驗標準 參照工程設(shè)計圖紙要求和《水運工程質(zhì)量檢驗標準》(JTS257-2008)和《水運工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS206-1-2009)執(zhí)行。本工程按每100m 區(qū)域劃分成為一個檢驗批。 2 8 塑料排水板施工中常見問題及處理方法 8.1廢板： 凡發(fā)生扭結(jié)、撕裂、濾膜損壞、板芯撕裂、回帶長度超過500mm 等現(xiàn)象，視為廢板。應(yīng)重新在該板位附近補打，并作好記錄。 8.2假板、假眼： 將導(dǎo)致真空效果達不到設(shè)計要求，使真空預(yù)壓工期延長，工后還要進行局部換填，需要很高的費用。在檢查時候注意1. 查看排水板是否緊貼井眼一側(cè)；2. 查看井眼內(nèi)是否有明顯自由水；3. 如發(fā)現(xiàn)一根假板，立即對該板周圍進行認真檢查。 8.3“回帶”： 插板時套管連同排水板向下打設(shè)至設(shè)計標高后，在套管向上拔起的過程中，會出現(xiàn)一定數(shù)量的排水板由于板頭部分沒有被土體完全錨固住，在排水板與套管間存在的慣性和相互摩擦力作用下，套管拔起時，帶動排水板向上回升了一段距離后，才被土體錨固在土層中，（排水板接頭未處理平滑，也會導(dǎo)致卡在套管內(nèi)）出現(xiàn)這種現(xiàn)象即稱為“回帶”，排水板跟隨套管上升的距離稱為“回帶長度”。 判斷回帶準確的方法是：查看一根排水板在穿須時與割斷時的長度標記，兩數(shù)相減之差值即為該板插板實際長度，插板實際長度與塔架上顯示的插板深度之差即為回帶長度。出現(xiàn)回帶時，排水板板頭淺于設(shè)計標高，排水效果會大打折扣。必須嚴格按照設(shè)計標高施工，不得出現(xiàn)淺向偏差。 現(xiàn)場采用以下方法解決回帶問題： 1. 采用往套管內(nèi)注水，排除套管底部管內(nèi)與排水板之間的泥土，消除排水板與套管間的摩擦力。 2. 更換合理外形的樁須（施工較為常用），增加板頭在土中的錨固力。 8.4插板時有出水、冒泥現(xiàn)象： 插板后會出現(xiàn)冒出自由水，應(yīng)該及時挖溝將水排出場外，冒泥時應(yīng)該采用土工布鋪墊及補填砂等措施。拔套管時帶出的泥土：及時清出砂墊層以外，以免堵塞排水通道. 8.5塑料排水板扭結(jié)： 首先放平塔架，把塑料排水板從中割斷后將其重新整理，完畢后采取板芯對接的方式，將接頭從套管中扯出后割去接頭（打入土層中的板必須為整板，不允許接板），一般將排水板穿入套管的一頭剪成尖角，并用訂書機將濾膜和板芯釘在一起，以減少在套管中穿過時的阻力。? 結(jié)束語： 塑料排水板的施工方法除本文所述外，還有振動打設(shè)法；在水上打設(shè)排水板時，需要使用專門的船機設(shè)備，施工方法則依具體工程條件各有不同，在此不贅述。 管從管靴穿出; 將塑料排水板與樁尖連接貼緊管靴并對準樁位; 插入導(dǎo)管(內(nèi)已穿塑料排水板) ; 拔管剪斷塑料排水板等。當塑料排水板需要接長時, 一般可用訂書機進行連接。施工工藝流程如圖1。 施工準備(包括鋪設(shè)砂墊層) 測量放線定樁插板機就位 將塑料排水板通過導(dǎo)管從管靴穿出插入導(dǎo)管(內(nèi)已穿塑料排水板) 至設(shè)計標高 提升導(dǎo)管剪斷塑料排水板帶記錄并檢查施打質(zhì)量移機施打另一樁位 作為軟土地基處理的塑料板排水法, 一般是采用插板機將帶狀塑料排水板插入軟土中, 然后堆載預(yù)壓(或真空預(yù)壓) , 軟土中的孔隙水通過塑料排水板的通道逸出, 從而使軟土得到固結(jié)并增大強度的方法。 目前國內(nèi)施打塑料排水板使用較多的是步履式插板機。插板機上配置導(dǎo)管, 導(dǎo)管前端設(shè)置活瓣樁尖。打入時, 活瓣樁尖夾住塑料排水板, 并把導(dǎo)管前端關(guān)閉。導(dǎo)管上拔時, 前端打開并把塑料排水板留在所定標高。 一般導(dǎo)管靴有圓形和矩形兩種, 由于導(dǎo)管靴斷面不同, 所用樁尖各異, 并且大多與導(dǎo)管分離。樁尖的主要作用是在施打塑料排水板過程中防止淤泥進入導(dǎo)管內(nèi), 并且對塑料排水板起錨定作用, 以防止提管時將塑料排水板帶出。 配圓形管靴的樁尖目前已經(jīng)很少使用, 目前使用較多的是配矩形管靴的倒梯形綁扎連接樁尖或楔擠壓樁尖。倒梯形樁尖一般為塑料制品, 也可用薄金屬板, 倒梯形楔擠壓樁尖固定塑料排水板比較簡單。 2　施工組織及工效 每臺插板機的操作工作一般由3～4人組成:其中司機1人, 負責操作和指揮工作; 機下人員2人, 負責裝靴、安裝、剪斷和連接塑料排水板等, 有時也由兼記錄工作; 必要時可加 1人做專職插板的記錄工作, 工效分析見表1。 4　施工方法 圖1　施打塑料排水板工藝流程 塑料排水板由兩面帶溝槽的塑料芯板與外套濾膜組成。一般斷面尺寸100mm ×4mm , 成卷包裝, 每卷長200m , 重量約25kg 。 表1　插板機工效分析 工序裝靴 平均需時0. 3最快需時 0. 2 據(jù)布設(shè)的測量基點, 用經(jīng)緯儀和鋼尺按正三角形布置, 間距110～112m 測放出塑料排水板打設(shè)板位(誤差控制在±50mm ) , 插板插穿所要處理的軟土層并進入砂層或粘土層至少015m 以上, 上端高出排水砂墊層20cm 。邊角處排水板可根據(jù)具體情況報監(jiān)理作適當調(diào)整, 并用竹簽插入砂墊導(dǎo)標記。根據(jù)板位標記進行插板機定位。

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