浅层地基加固中塑料排水板打设方法改进探讨

2010-03-12杨京方诸葛爱军侯晋芳

中国港湾建设 2010年2期

杨京方，诸葛爱军，侯晋芳

（1.长沙理工大学，湖南长沙 410004；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津港口岩土工程技术重点实验室，天津 300222）

1 引言

随着我国东部沿海地区港口的大力发展，吹填造陆工程大面积开展。由于新近吹填的土层含水率高，压缩性大，承载力极低，因而在使用之前必须进行地基加固。打设塑料排水板预压法是目前地基加固常用的方法，在长期的应用实践中积累了丰富的经验，已形成成套的施工工艺和技术[1]。塑料板排水预压法是浅层地基加固常用的方法，按预压荷载不同，分为塑料板排水堆载预压法、塑料板排水真空预压法及塑料板排水真空-堆载联合预压法[2]，均需要在饱和软粘土地基中打设塑料排水板。一般地，塑料排水板需打入硬土层以减少“回带”。但是随着围海造陆工程的不断推进，吹填的淤泥越来越厚，软土层深度超过20 m，要想进入硬土层，需打入20m以上的深度。而多数工程只要求对10m左右的浅层进行加固即可，但是排水板一旦打设到10m的软土层中，“回带”现象就非常严重，打设的成功率极低，若打入硬土层又会造成巨大的浪费，因此，塑料排水板“回带”成为困扰软土地基加固工程顺利进行的难题，亟待解决。由此可见，普通的塑料排水板打设技术已经不能满足此类工程的需要。因此，经过经验总结和试验论证，本文介绍了改进的塑料排水板打设技术，很好地解决了塑料排水板在软土中的“回带”问题，并结合实际的工程应用，对塑料排水板打设方法改进后的效果进行了评价。

2 常用的塑料排水板打设的改进方法

针对“回带”问题，专业技术人员进行了长期的摸索和积累，根据不同的土质等情况，工程实践中试用了多种方法，一定程度上解决了塑料排水板的“回带”问题。常用的方法有：

（1）管内灌注水法。具体操作为：在打桩机钻杆上端，塑料排水板进口处焊接水管，用软管与地面水泵连接，一边打设排水板一边向钻杆内注水，其结构如图1所示。排水板打设到位后，开振动锤约15 s，使钻杆内的水冲出钻杆，同时提升钻杆，塑料排水板打设到软土层中。经过工程试验证明该方法确实可以解决“回带”问题，但是每次打设均需开关水泵，操作不方便。

图1 管内灌注水法打设塑料排水板

（2）采用铁板作为打设头的方法，结构见图2。铁板自重大，带着塑料排水板留入泥中，可以克服提升钻杆的摩阻力，解决了“回带”问题。该法操作简单，但是每打设1根排水板均需要1个铁板，工程造价很高，而且铁板不可回收，造成了极大的浪费。

图2 铁板打设头（单位：mm）

（3）加长连接链条法。该法将连接链条加长，如图3。在提升过程中，由于连接打设头的链条较长，排水板露出长度较长，与周围的软土摩阻力增大，这样就可起到减少“回带”的作用。

图3 加长连接链条

（4）长江口深水航道治理二期工程中采用改进打设头的方法。该法根据工程实际的需要，结合土质情况，在打设杆端部增加50 cm长的扁口段利于拔杆时快速回复抱带[3]，如图4所示。通过在打设头前端设置刀口，有效地穿透砂被和软土排的多层土工布和加筋带[3]，见图5。该法有效地解决了“回带”问题，而且打设头可重复使用，操作简单。

图4 打设杆端部（单位：mm）

图5 打设头（单位：mm）

3 新改进方法

上述的方法并不是一成不变的，需要根据工程的土质、深度等实际情况来选用并改进。目前，在天津港某软基加固工程中就遇到了塑料排水板打设“回带”严重的问题，该工程的各层土物理力学性质见表1。由于软土层较厚，含水率低，而工程只要求加固到10m左右，开始打设时，普通打设方法根本无法顺利打设到指定位置，“回带”非常严重。综合考虑了几种常用的方法，结合浅层加固的要求及实际土质情况，提出了在方法4的基础上进行改进的方法。

由于土非常软，拔杆时很快即可回复抱带，因此将打设杆端部扁口段长度设置为200mm，扁口尺寸也减小为130mm×45mm×10mm，见图6。打设头结构见图7，结合方法2铁板完全可以在吹填软土中打入指定位置的工程经验，打设头设计为平板形式，中间直立铁板厚度减少到20mm。该打设头通过链条与打设杆连接，每打设1根塑料排水板均可随打设杆拔出地面，能重复使用。

表1 各层土质物理力学指标

图6 打设杆端部

图7 改进后的打设头尺寸（单位：mm）

4 实际应用效果

依照新改进的打设技术，该工程共打设塑料排水板约27 000多根，未出现塑料排水板“回带”现象，其中超过22 000根打设到了指定位置，打设成功率超过80%，操作简单，大大提高打设效率，且打设头均可随打设杆拔出地面，可重复使用，造价经济。因此，对于类似的吹填土浅层地基加固工程的塑料排水板打设，该法具有较强的优势和适用性。