济乐高速路基塑料排水板施工技术研究与应用

马良宏

摘要：施工图设计对桥头路基填土较高且桥头路基沉降量相对较大，桥台与台后的差异变形很容易产生桥头跳车等路基病害。为增强地基承载力，减小台后路基沉降变形量，桥梁结构物台后路段进行塑料排水板处理施工。

关键词：增强；地基；承载力；减小；台后沉降；塑板；施工

1 工程概况及地质水文

1.1 工程概况

济南至乐陵高速公路七合同段，起讫里程主线桩号为K65+225～K74+100。合同段主线全长8.875Km，其中含中桥476m/8座，分离式立交166m/3座，匝道桥436.4m/4座，通道13道，涵洞47道；互通立交1处。主要设计标准：该段采用高速公路技术标准，双向六车道，主线路线设计速度120km/h，主线路基宽度34.5m。

本合同段桥梁台后路基填方一般较高，桥头路基沉降量相对较大，桥台与台后的差异变形很容易产生桥头跳车等路基病害。为增强地基承载力，减小台后路基沉降变形量，设计要求在软土层厚度较大、埋置较深且路基工后沉降量不能满足设计要求，并且对地下水位较高的桥头路段，在台后30m～50m范围内采用塑料排水插板处理。

塑料排水板采用B型，结构形式为粘合式，外型尺寸均匀，厚度为4≥毫米，宽度为10厘米，

塑料排水板芯板应采用原生聚丙烯塑料。为便于检测，要求上面有长度刻码。塑料排水板采用正三角形布置。

1.2 地质水文条件

软弱土地段，软土岩层主要为淤泥质土和软粘土，埋深相对较浅，一般在15m以内，多呈灰色、深灰色、褐灰色，流塑-软塑状，软土厚度3-5m，大部分路段软土顶部及底部直接为粉（砂）土层。

地表水：项目所属水系为海河、黄河两大流域。总体上沿线大部分为旱地，天然河道、水塘分布较少，人工沟渠纵横，地表水相对不丰富。

地下水：项目区域属于鲁西北平原水文地质区，该地区由于河流不断改道，古道河带沉积物在空间上层迭交错分部，呈多层结构。在垂直河流方向的剖面上含水岩组为淡水-咸水-淡水的三层水质结构区。

2 施工组织及工期安排

2.1施工准备

（1）排水：清表前先挖50cm×50cm的临时排水沟，并保持畅通，以疏干积水，降低地表水位。

（2）场地平整，清除表层土，进行表面松散土层碾压，修筑机械设备进出道路。

（3）塑料排水板处理软基路段的便道与主要运输道路贯通，以便施工机械的进出及塑料排水板的到场。

（4）现场已查明塑料排水板试验段范围内无地下构造物和管线。

（5）测量放样：定出控制轴线、排水板施工边线，标出桩点位置和编号，并对原地面抄平。现场交底至施工作业人员，并在远离试桩点不小于100m处设置水准基点。

（6）安全、技术交底：排水板试验段开工前对所有作业人员进行现场安全交底及技术交底。

（7）机械安排：根据本合同段塑料排水板施工段落的分布情况，拟投入一台插塑板机，根据塑料排水板的施工长度，选择最大施工高度20m的插板机。

（8）材料安排：①设计采用B型塑料排水板，结构形式为粘合式，外型尺寸均匀，厚度为≥4mm，宽度为10cm，塑料排水板芯板应采用原生聚丙烯塑料，为便于检测，要求上面有长度刻码，白色透明，无纺布滤膜材质。施工使用的塑料排水板型号应与设计要求一致，其各种技术性能指标满足设计要求和交通部行业标准JTS 206-1-2009《水运工程塑料排水板应用技术规程》。并按规定进行抽检。抽检合格后方可使用。②塑料排水板应有出厂合格证和技术性能鉴定书，其外包装应牢固、完好，并具有防紫外线辐射的能力。

（9）砂垫层：排水垫层材料采用中粗砂，应具有良好的透水性，不含有机质、粘土快和其他有害物质，确保细度模数在2.2～2.6。

2.2资源配置

为确保本标段路基塑料排水板試验段的顺利进行，拟安排一个排水板施工队负责此次施工任务，下设2个作业班组，每班组5人，由项目部技术人员、测量人员负责路基塑料排水板的施工测量、资料记录收集、整理等工作。

3施工方案

本标段排水板试验段选取孟庄中桥济南台后K65+670～K65+710段进行试桩，处理长度为40米，共计38623m，总设计长度403123m。采用1套插板机机械及配备1套测量仪器（水准仪及全站仪）进行施工。根据工程的实际情况，从机械的结构特点、功效、适用适度等方面来确定，选择插板机，插板机采用自动装置震动式履带式插板机，自带振动锤和拔插套管，机械自动行走。 排水垫层材料采用中粗砂，垫层厚0.4米分二层施工，第一层施工0.2米后施工插塑板，再施工第二层砂垫层。

3.1塑料排水管施工

（1）施工准备：熟悉相关施工规范、图纸和要求等，查勘现场，了解施工环境。在施工区附近搭建工地临时仓库，贮放排水板等材料。插板机进场并调试，保证其性能状况良好。先铺20cm厚砂垫层，人工整平后插板机械即可开始施工。

（2）在已放样确定的加固区范围内，用全站仪和钢尺按正三角形布置塑料排水板打设板位，并用竹签或石灰等在砂垫层上作标记。

（3）插板机移动定位，安装排水板桩靴。施打作业时，插板机操作人员控制好插板机桩靴的落地定位，其误差控制在±50mm范围内。

（4）垂直下插套管至设计标高。施工操作人员根据安装在插板机上的吊垂针和刻度盘，控制桩管下插时的垂直度偏差不得大于1.5%。

（5）拔套管至套管下端高出砂垫层面50cm。

（6）切割排水板，控制排水板在砂垫层顶面以上的外露长度为20～30cm。移机进行下一根排水板施工。

（7）塑料排水板施工完成后，应先进行自检，待自检合格后再由监理工程师验收。

（8）塑料排水板验收合格后，及时清除套管附带上来的淤泥，用砂料回填打设时在排水板周围形成的孔洞，并将排水板埋置于砂垫层中。

3.2桩点布置示意图

塑料排水板自路中向两边对称排列。采用本方法进行处理均进行堆载预压，堆载预压为等载预压，预压高度为路床顶上1.0米。本图中0.8米

4塑料排水板施工质量控制

塑料排水板施工是一项隐蔽工程，根据施工技术规程，主要应从排水板的打设垂直度、平面位置误差和打设深度三个方面来控制每根排水板的施工质量。通过试验段施工，总结塑料排水板施工质量控制主要有以下几个方面。

4.1板材控制

严禁使用存在板体断裂和滤膜撕破等现象的排水板，排水板不允许接长使用。遇到一卷中间板体断裂和滤膜撕破的排水板施工时将损坏部分割除，再将剩余两端头连接进行施工，计算结头位置，当其进入导管时，将接头拔出割去，避免打入地基中。

4.2深度控制

控制深度方法有：对于振动式插板机或当打设深度过大时现场施工员无法看清机架标记时，可等导管打设达到设计深度时，在导管露出砂面部分与机架上同一高度处做红漆标记，其位置应在操作手视野内。在链条或导管上作好深度标识既方便现场施工员控制深度，也方便操作手操作。

4.3垂直度控制

打设垂直度主要依赖导管机架在打设过程中始终与水平面保持垂直来实现。在试验中，我们通过在插板机导管机架两侧挂线锤来控制打设垂直度。吊线长大于2m，在吊锤线下端机架处固定标识牌，标识牌上刻划有垂直线及两侧允许偏差1.5%的控制线。现场打设前，如两个方向的吊锤线均控制在允许偏差线内即可进行插板作业。

4.4板位控制

首先根据中桩放出塑料排水板所要布置区域的大框架，放好纵向线，然后在施工时根据导管到履带的距离确定所要放桩的排数，按设计间距沿横向线放出各桩位，以1.2×1.2桩为例，静压式一次可放四排，而振动式只可放一排，如果一次放桩过多，被履带压乱，常会造成点位偏差。

试验段塑料排水板桩位偏差按《铁路路基工程质量检验评定标准》（TB 10414-98）的±5cm进行控制，其实按《高速铁路路基工程施工及验收暂行规定》桩位允许偏差为±15cm较为合理，因为从施工角度来讲，塑料排水板宽有10cm，施工中±5cm的偏差不易做到。

4.5回带控制

上拔插板套管时，施工人员仔细观察排水板有无回带现象，若回带长度超过50cm，则在板位近旁补打一根。回带长度大于50cm的排水板根数不超过打设总根数的5%。

塑料排水板回带与排水板下端土质情况有很大关系，土质较弱时，回带容易出现，振动式插板机下端为一钢筋做插鞘，按设计要求塑料排水板必须伸入硬塑层0.5～1m，施工时其深度必须达到硬塑层且深入，方可避免回带（否则其上一层为软塑层难以将塑料排水板固定在预定深度），施工时，回带有很大一部分原因是因为达到设计深度后但还没有进入硬塑层，碰到这种情况当时采取导管继续深入直至导管伸入困难，或履带整体抬起。

另一方面，回带常因导管中进入淤泥，塑料排水板被卡在导管内，振动式塑料排水板机经常清除淤泥和向导管中灌水，也可避免回带。

4.6板头污染处理

塑料排水板在施工过程中不可避免的存在板头污染的情况，尤其是振动式对板头污染较大，无论是板芯还是滤膜被污染都会对下一步工作中的坚向排水起较大的影响，目前的处理方法只有人工处理，将滤膜清洗，并将沟槽中的淤泥掏出。

4.7施工后场地处理

振动式插板机施工时形成孔洞较大（直径有20～25cm），同时带出软塑层泥土较多聚集孔周，若不及时清除，机子移位时履带将带上的泥巴与周围砂子混合一起，污染了砂垫层，減弱砂垫层起横向排水通道的作用。

振动式插板机施工后场地清理需工人3名，2人清泥，用铁锹背向塑料排水板小心将孔周泥土清除（防止铁锹极损伤塑料排水板滤膜），后用中砂回填孔洞达到密实（浪费砂量较大），1人将清除的泥土运出砂垫层外。

4.8施工过程现场管理

插塑板机现场管理采用“一机一人”制管理，插板机工作全过程均有经过培训合格的施工人员现场旁站兼记录。另外分管插塑板机的技术员现场全过程巡视，巡视的技术员主要工作为：检查旁站人员是否在场，随时检查记录是否完善，并解决当场出现的技术问题及质量问题。旁站施工员主要监督工艺、参数及控制方法的落实情况，派专人做好施工原始记录，详细记载塑料排水板打设深度、板位误差、垂直度、外露长度、回带及补打、机械状态等情况，以备抽查。

5 总结

塑板在软基处理中一般只作为竖向排水通道，加速地基固结沉降，在设计中只用于沉降分析，而在稳定验算时，则不加考虑，其原因是由于塑板是柔性体，加之塑板与地基土之间的摩擦力极小，在地基内侧向受力时，则随地基土一起变形，所以不能产生抵抗力矩。采用塑板的方法处理，对提高地基施工期稳定性是不可估测的。

塑料排水板，由于具有性能好、质量可靠、施工方便、功效高、费用低、对土扰动小等诸多技术、经济优势而被广泛应用于软土地基处理中。尤其是施工简单，省时省工，成本也不高。且经济效益是很乐观的。塑料排水板结合超载（等载）预压，用于填土高度较高，软土层较厚的桥头段。由于该方法施工速度快、造价低，所以目前这种方法得到推广。

参考文献：

[1]杨俊鹏，浅析高速公路软土地基处理方法[J].今日科苑，2007（8）.

[2]田建强，塑料排水板加固软土地基施工艺改进的工程实践[J].西南科技大学学报（自然科学版），2002（3）.