围海堤基处理采用打设塑料排水板的施工方法

周 斌

（江苏河海科技工程集团有限公司，江苏泰兴 225400）

1 工程概况

天津海滨旅游区临海新城围海造陆项目四区围堤工程位于天津永定新河河口北部海域，围堤全长1102.021 m，采用充填袋斜坡堤结构形式。滩面高程在▽-0.9 m～▽-1.0 m，护面采用50～80 kg 块石，充填袋外侧三角缝用编织袋碎石找平，外侧压脚棱体采用60～100 kg 块石，内侧压脚棱体采用50～80 kg 块石；围堤顶高程▽5.5 m，顶宽5 m；充填袋围堰施工至▽4.2 m，其上为30 cm 二片石垫层+70 cm 山皮土+30 cm 简易山皮石路面，路面两侧设混凝土路牙；围堤两侧边坡均为1∶2，分两级坡，第一级坡至▽2.5 m。

本工程设计水位（新港理论最低潮面基准）：高水位4.3 m，低水位0.5 m，极端高水位5.88 m，极端低水位-1.29 m。

由于地质条件较差（滩面淤泥层较厚），围堤地基采用在砂垫层范围内打设塑料排水板的方法进行处理，塑料排水板打设深度到▽-14 m，呈正方形布置，间距1.0 m，共打设塑料排水板63.51 km。

2 排水板质量控制

（1）性能及质量要求。本工程塑料排水板采用槽型土工聚合物排水带，塑料排水板的型号为B 型。十字筋形芯板的原料为以高压聚乙烯为主体的塑料，外裹无纺布滤膜采用粘合型的包裹方式。由于本工程地基土的含水量大、抗剪强度低、工程地质条件差，并且工程的施工条件较差，因此，为保证地基排水固结以增加地基土的抗剪强度，确保工程的安全，采用了杜邦滤膜。塑料板性能指标要求见表1。

表1 塑料板性能指标要求

塑料排水板芯槽齿应无倒伏现象，板芯材料必须透明、无孔洞、无气泡，且表面必须平滑。塑料排水板芯板外包滤膜应紧贴平整，无皱折和松套现象，粘合缝必须连续，缝宽为5±1 mm。滤膜纤维分布必须均匀，无毛絮。

（2）排水板到货验收。加强现场检查验收，每批排水板必须附有厂方合格证及性能自检报告，每卷排水板应包装良好，卸装运输中没有破损，每批货到现场后，必须抽取5 卷排水板进行外观检验，另抽取1 组进行性能检验，检验合格者方能用于施工。同批次生产的塑料板每20万m 进行1次抽样检验，少于20万m 时至少抽查1次，不同批次的塑料板应分批分次检验。

塑料排水板的其它质量及检验要求应严格按照交通部《塑料排水板质量检验标准》（JTJ/ T257-96）执行。

3 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

4 海上排水板施工

4.1 海上作业特点

（1）要求工作平台有足够的漂浮性能和稳定性，使导管插入拔出对工作无影响，导杆移边工作时不会造成平台倾斜或颠覆，并要求水下剪板。

（2）水深看不到滩涂面，看不准桩位，不能直接放样决定桩位，只能依靠GPS 或其他标志船定船位。由工作台导杆移动来控制桩位，要求工作平台尽量大，平台一次定位打设的排水板根数尽量多，以减少间距误差。

图1 施工工艺流程图

（3）海上风多浪大，施打塑料排水板需要采用抗风浪能力较强的打设船，以满足水上打设塑料排水板的稳定性要求，从而保证打设的质量。因风浪大会造成导杆倾斜，影响排水板垂直度，故要求整机重心低、稳定性好，有足够的抗风浪性能。露在外面的排水板随风漂动，会使滤膜破损，甚至折断，亦需保护。

（4）潮涨潮落使水位呈周期性变化，导杆若按同一深度（水深+入土深度）贯入，其入土深度亦呈周期性变化，深浅不一，要求随时观测水位，调整导管的贯入深度，使排水板入土深度一致。

（5）作业点离岸距离远，要求配备发电机及一些生活设施。

（6）海水具有腐蚀性，对平台设备要有防腐蚀措施。

4.2 机械设备选择

本工程采用的机械型号为HJ30/ 300 型，该机械主要性能如下：

（1）插设深度可达到24 m 以上。

（2）导架可调整桩架垂直度，保证排水板入土垂直度。

（3）配有塑料排水板施工质量检验自动记录及监控系统，该系统能自动记录塑料排水板施工过程中的施工日期、时间、桩号，每根桩的插入深度，回带长度和实际插入深度等，每天施工完成可累计桩数，并将总工程量等所有数据存入储存器。塑料排水板的插入深度和回带长度是无法进行事后检测的，所以在施工过程中，当排水板插入深度达不到设计要求或回带长度大于设计值时，监控系统能及时报警，以便操作人员迅速、及时处理问题，保证施工质量。

4.3 施工方案

（1）插打部署。插板要由专门的水上插板船进行施工，插板船必须有导杆纵横移位及垂直度调整、定位瞄准、打设深度指示、回带指示等装置。插板导管的断面应尽可能与排水板形状相适应，故采用圆形导管插板，100 mm 排水板的导管外径不大于133 mm，以减少插板时对周围土体的扰动及涂抹作用，保证排水效果。

（2）船只定位放样。先将船舶拖带到指定区域，对打设船进行粗定位，通过压舱和打设架调整，使其打设机的打设架、套管垂直，垂直度偏差不大于1.5%。再利用GPS 或设立中心标拉测绳进行打设船定位，并准确定出每一排中第一根塑料板的施打位置，然后用打设架和打设船边缘设的打设间距标记控制板位。

（3）船头、船尾各抛二头八字锚，锚缆绳长度为100 m，采用绞锚机进行船体位置调整。每10 min 根据潮的涨落调整锚缆，确保施工时塑料插板的平面位置准确。移船定位偏差不宜超过±50 mm，并在船上标出桩位，即在插板船的船体横梁上按桩位尺寸标好刻度，插板桩机可在船体平台上按标尺前后左右移动。

（4）要求打设船舶锚缆系统性能良好，移船要灵活，用GPS 定位后，确保在允许的风浪条件下船体不会发生晃动，然后根据已标好的打设间距，在轨道上水平移动打设机，准确地将塑料板打入设计桩位，管靴与板位的偏差要控制在10 cm 范围内。当风浪影响到船体的稳定时，停止打设排水板。

（5）把已验收合格的塑料排水板按设计提出的打设标高先裁剪成板段，并确保其长度在打设到设计标高后，尚能外露砂垫层30 cm 以上。再按砂垫层顶面高程分区确定板长，确保打设后的外露长度。在板段一端束上22#细铅丝，有序地摆放在打设船上。

（6）打设塑料板时，首先从导管顶部的管口送入带有挂勾的尼龙绳索，待尼龙绳露出套管下口，将塑料板上已束好的铅丝系在尼龙绳上，然后人工拉尼龙绳，将塑料板带入管内，下端别好钢筋棍开始打塑料板，待导管打至预定标高后，开始拔管，拔管的同时放松套管上的绳索。当导管全部拔出后，拉断板头铅丝，使板、绳脱离，然后按板距移动打设机至第二个板位，同时把第二根塑料板送入导管，进行重复施打工序。当第一船位上的塑料板全部打设完毕后，移船定位，开始进行下一船位的施工。

（7）移船定位后，必须调整好导管的垂直度才可进行插板施工。并在施工过程中，随时调整桩机垂直度，要求垂直度误差≤1.5%。导杆沿平台边作业时，应随时调整垂直度，达不到要求时应减少边沿打设根数。导管的倾斜度与打设的深度有关，一般10～20 m 深时倾斜度不大于1.0%。

（8）为防止排水板打设过程中出现扭结现象，在沉管下沉时，用人工拉紧排水板。为减少海水中的泥土堵塞排水板头影响排水，在剪带时应保持排水板外露长度长于30 cm，使排水板的外露部分能自然下垂。

（9）打设排水板时，对标高进行严格控制，确保其偏差在±50 cm 内。根据塑料板的长度及设计标高，利用水位及打设机上的刻度来控制塑料板的打设标高。因此，在打塑料板时，要准确掌握施工水位，以便调整打设深度，确保达到设计标高。

4.4 施工质量控制

（1）排水板打设。穿板时不能碰伤，划破滤膜，不合要求的排水板不能使用。打设时，按设计要求调整好打设速度与间距。塑料板需要接长时，应剥开滤膜使芯板顺槽搭接，搭接长度不小于300 mm，然后包好滤膜再用钉板机钉牢，并保持搭接处不进淤泥，芯子搭接不堵塞通道。

（2）间距误差及控制。随潮位的涨落随时调整锚链，使船只保持停留原位，由导杆的移位保证插板间距、船位桩位定设准确，确保将桩位间距的平面尺寸误差控制在+50～-200 mm 以内。

（3）回带误差及控制。回带误差不大于300 mm，回带率小于5%，如若超过，要检查桩靴是否磨损，是否需更换，并在旁边补打一根排水板。

（4）排水板回带控制。施工凭振动头插到底后向上提拔沉管时，如果回带，则排水板带在沉管口不移动，等到排水板带移动，量一下沉管上提高度，此高度即回带长度。如果回带长度超过300 mm，则应在旁边补打一根排水板。

（5）打设塑料板时，设专人用靠尺随时检查打设架的垂直度，当架子倾斜度超出规范要求时及时调整，必要时打设架上要配倾斜仪，随时调整桩机沉管垂直度，控制垂直度偏差≤1.5%。

（6）深度控制。海上作业一般要求每10 min 观察潮位标，调整1次导管入水深度，涨潮时逐一加大导管入水深度，退潮时逐一减小导管入水深度，始终保持导管入土深度不变。

（7）随时检测水深，调整沉管入水深度，在桩机主杆上准确画上刻度线，使桩长控制一目了然。

4.5 安全技术措施

（1）工人上船作业前进行三级安全教育，主要工种应持证上岗。

（2）严禁未穿救生衣上船作业，机上操作人员必须戴好安全帽，高空作业须系好安全带。

（3）不得酒后上岗，不得穿拖鞋及易滑的鞋在铁板平台上行走。

（4）保持船体稳定，四角锚应牢固，船体漏水应随时补修。

（5）台风来临，在风力达到7 级、浪高达到1 m 时，施工船只应停止作业，就地抛锚固定；当预报风力达到8级、浪高达到1.7～2.5 m 时，应做好随时撤退的准备工作；当气象预报为风力达到9 级或9 级以上、风浪高达到2.5 m 以上时，船员应预先将船只驶进避风港湾内，并在抛好锚、安全固定船只后，将所有人员撤退到基地或岸上其他安全地方待命。

（6）桩机行走及插板深度等应有限位装置。

（7）对丝绳磨损情况应做到心中有数，该更换的就更换，轧头固定应符合规范要求。

（8）随时检查柴油机机油、电缆线的完好程度，保证柴油机正常工作。

5 原位观测成果分析

根据《天津海滨旅游区临海新城围海造陆项目四区围堤工程原位测试实施细则》，对围堤工程在施工期分阶段进行了十字板强度试验，以了解地基在使用排水板进行处理后固结强度增长的情况。监测单位在整个围堤施工过程中共进行了3次十字板强度试验，分别为：第一次，2010年3月原位观测设备埋设期间，砂袋棱体荷载尚未堆筑时，分别在两个测试断面内进行了天然地基状态的十字板强度试验；第二次，2010年8月在围堤工程砂袋棱体堆筑至▽4.2 m时，进行十字板强度试验；第三次，2011年5月在围堤工程全部施工完工时，进行了十字板强度试验。现主要将第三次试验结果简单整理分析如下：

（1）在第二次（2010年8月）十字板试验，即在砂袋棱体堆载5个月时，▽-8.0 m 以下地基强度增长不明显，强度增长区域主要在▽-8.0 m 以上。而从本次（第三次）试验成果中发现地基强度增长较明显，增长区域也从原来的▽-8.0 m 以上扩展到整个揭露区。

（2）本次十字板强度试验与上次试验结果比较，增长约10～30 kPa，在▽-8.0 m～▽-12.0 m 区域地基强度增长最明显，堤两侧约增长15 kPa，堤中心位置约增长30 kPa，其它位置约增长了10～12 kPa，增长幅度随高程变化不大。

（3）通过本次十字板强度试验资料初步整理分析说明，经过一年多的排水固结，地基强度增长状况良好，排水板加固处理达到了理想的效果。

6 结论

（1）海上施工塑料排水板只要施工工艺正确、方法得当，质量保证措施得力，并按照批准的施工技术方案认真实施，从1年多的原位观测结果表明地基处理是可以达到设计要求的。

（2）从十字板试验资料分析，即使滩涂面在水面下达6 m 左右，使用塑料排水板进行地基处理也是可行的，只是固结时间较长，且在施工过程中要严格控制加荷速率。

（3）在水深1.5～6.0 m、风浪小于1.5 m 时，采用专门打桩船打设塑料排水板的施工工艺是可行的。