塑料排水板在公路軟土路基加固中的應用
2015-03-20
塑料插板加固軟土地基是指將特制的塑料板芯與濾膜形成滲水孔的塑料板，用機械插入不同深度的軟土層中，然后通過預壓荷載的作用，使軟土地基內(nèi)水份沿塑料板向上滲入地面砂礫石層中，達到加固軟土地基，從而增大地基整體承載力的一種新工藝、新技術(shù)。本文結(jié)合工程實例，對塑料排水板在公路軟土路基加固中的應用談一些看法。
一、塑料排水板的加固原理
1、加固原理
塑料排水板法的加固原理是：利用插板機械在含水量大、孔隙比大、壓縮性高、深厚的軟土地基中插設具有良好透水性的塑料排水板，從而在軟土地基中形成豎向的排水通道，在其上鋪設砂墊層而形成水平排水通道，增加了土層的排水通道。在上部輔加荷載（如預壓堆載、砂墊層，或者真空預壓等）的作用下，在軟土地基中產(chǎn)生附加應力。軟土地基中的孔隙水應力和附加應力引起的超孔隙水應力隨著孔隙水通過塑料排水板和砂墊層排出而降低，地基的孔隙水含水量也隨之降低，從而增加了土體密實度。根據(jù)太沙基的有效應力原理（σ′=σ-u；其中：σ′表示有效應力，σ表示總應力，u表示孔隙水應力）可知，由土顆粒間傳遞的有效應力σ′會隨著地基中孔隙水應力降低（即孔隙水的消散）等量增加，進而加速地基的固結(jié)和地基土的承載力的提高，使軟土地基在較短時間內(nèi)達到較高的固結(jié)度。天然地基A點和設排水板后地基A點的排水路徑比較見圖1。
2、塑料排水板加固軟土地基的優(yōu)點：
?。?）濾水性好，排水暢通，排水效果有保證。
（2）材料有良好的強度和延展性，能適合地基變形能力而不影響排水性能。
?。?）排水板斷面尺寸小，施打排水板過程中對地基擾動小。深度在深度在深度在深度在15米內(nèi)的軟土地基豎向排水15～25米內(nèi)軟土地基豎向排水25~35米內(nèi)軟土地基豎向排水35米以上的軟土地基豎向排水。
?。?）可在超軟弱地基上進行插板施工。
?。?）施工快、工期短，每臺插板機每日可插板15000m以上，造價比袋砂井底。對于深厚的軟土地基采用排水固結(jié)法進行加固時，從技術(shù)上和經(jīng)濟上考慮，采用排水板幾乎是唯一經(jīng)濟、有效、可行的方法。
二、工程應用
1、工程概況
某公路路基地勢平坦，四周大部分為耕地，根據(jù)地質(zhì)勘察報告得知該工程位于第四系平原區(qū)，地質(zhì)為上更新統(tǒng)的海積、沖洪積的含粘性土、砂礫石層及海相堆積。海相堆積的亞粘土、淤泥質(zhì)土厚度大，極疏松，屬軟土區(qū)域，具有以下特點：
（1）天然含水量高、孔隙比大。含水量在39%～72%之間，孔隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般為35%～60%，塑性指數(shù)為13～20，天然重力密度為15～19kN/m3。
?。?）透水性差。大部分軟土的滲透系數(shù)為1×10-3～1×10-7cm/ｓ。
（3）壓縮性高。壓縮系數(shù)為05～20MPa-1,屬高壓縮性土。
?。?）抗剪強度低。地基土快剪試驗的粘聚力在10kPa左右，快剪試驗的內(nèi)摩擦角在10°～15°之間。
?。?）流變性顯著。長期抗剪強度只有一般抗剪強度的0.4～0.8倍。
基于地基土的以上特點，該段路基基底采用塑料排水板加固，10.5m、深13.0m，等邊三角形布置，間距1.2m，并于頂部鋪厚0.5m的碎石墊層，墊層內(nèi)夾鋪一層抗拉強度50KN/m土工格柵。
2、施工準備
?。?）地面處理在進行塑料排水板施工前，首先進行場地清表，即要清除地面上的淤泥、樹根、草皮及雜物，其頂面作成三角形，中心高0.2m，兩側(cè)與地面平，其寬度不應小于路堤加護道底寬。碾壓密實至K/0.9。
?。?）地面處理完成后，在土拱上鋪設0.3m的砂墊層，以便于打設塑料排水板。
（3）測量定位施工前嚴格按照設計施工圖進行樁位布點，樁點中心用白灰標識，以確保施工時導管插入準確位置。
3、施工技術(shù)要點
塑料插板施工工藝主要有三個步驟，即：鋪設水平排水墊層、垂直設置塑料排水板、鋪設土工格柵。
?。?）鋪設水平排水墊層。首先對加固的地段進行排水疏干、清除表層草皮和雜物。然后用人工鋪設第一層砂礫石墊層，厚30至40cm，壓路機靜壓4至6遍，鋪設后的砂礫石墊層要求表面平順，形成坡度為2——3％的路拱，以利塑料插板排出的水能迅速從該墊層中滲出。
?。?）垂直設置塑料排水板。
?、贆C械定位。機械進入加固地段不要損壞已鋪設并壓實的砂礫石層，防止局部塌陷。插板順序從低處往高處，定位時要保證樁錘中心與地面定位在同一點上，板間距允許偏差控制在±150mm以內(nèi)，并用垂球或其它觀測方法控制樁錘或塔架的垂直。安設套管時，套管頂端有便于起吊的吊鉤或吊環(huán)，并在套管上劃出控制標高的刻度線。如套管接長時，在打設前要試接，要求連接口平順密閉。
?、谒芰习迮c樁尖連接。在塔架卷筒上安置塑料板，然后將塑料板通過套管從管靴穿出，固定在樁尖上，并一起貼緊管靴對準板位。
③沉管插板。打拔樁機利用振動錘的震動錘擊力和卷揚機的拉力沉管。剛開始時沉管要緩慢，防止套管突然出現(xiàn)偏斜，套管人土深度距設計標高約2m時，要減慢沉管速度，注意觀察，防止超深或碰上基巖時能及時采取應變措施。
?、馨喂?。剪斷塑料板沉管達到設計深度后即可拔管，拔管時要連續(xù)緩慢進行，中途不得放松吊繩，防止因套管下墜而損壞塑料板。套管拔出后，在砂礫石墊層上0cm～10cm處剪斷塑料板。
?、菟芰习褰宇^處理。如需將剩余塑料板與另一卷連接使用時，將塑料板兩頭濾膜翻剝開，先搭接板芯20cm，然后把濾膜翻卷蓋住接頭，并確認泥土不能進入板芯。
?。?）塑料排水板符合要求后，于砂墊層頂面鋪設一層雙向鋼塑土工格柵，上鋪砂礫石墊層，厚20cm，覆蓋塑料板甩頭，然后壓路機靜壓和振動碾壓，使相對密度Dr/0.70。
4、施工質(zhì)量控制措施
?。?）塑料排水板施工前，在土拱上鋪設0.3的砂墊層，以便于打設塑料排水板。砂墊層采用級配良好的中、粗礫砂，含泥量不大于5%，且不含有機質(zhì)，垃圾等雜質(zhì)。碾壓密實至中密。
?。?）嚴格控制間距和深度，施工中發(fā)現(xiàn)塑料板隨同套管拔出時，帶出長度不應大于0.5m，否則應重新補打。按照設計施工圖進行樁位布點，樁點中心用白灰標識，以確保施工時沉管準確位置。
?。?）施工現(xiàn)場堆放的塑料排水板盤帶應加以適當覆蓋，以防暴露在陽光下老化。
?。?）塑料排水板留出孔口長度應保證深入砂墊層不小于0.3m，使其與砂墊層貫通，并將其保護好，以防受損，影響排水效果。
（5）塑料排水板不允許接長使用。
?。?）施工中防止泥土等雜物進入套管內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)須及時清除。
?。?）鋪設土工格柵時，工格柵必須拉直拉平，幅與幅之間要對齊對好。
三、結(jié)束語
本工程塑料排水板軟基處理工程中，由于施工準備充足，制度健全，施工過程控制的技術(shù)措施嚴密，從而在施工中充分體現(xiàn)了這一方法具有的勞動強度小、施工速度快等特點。因此，若能嚴格按照施工工藝要求組織施工，則塑料排水板施工效率更高，經(jīng)濟效益更好，施工質(zhì)量更有保證。
