塑料排水板在沿海软基处理中的施工应用

吕品 张飞飞

摘要：在入海口围筑的人工岛，由于工程原地质性差，对地基加固可采取排水固结法，降低工后沉降，避免了不均匀沉降。本文结合工程实例介绍了排水板在软基处理的施工应用及注意事项。

关键词： 塑料排水板 沿海软基 人工岛施工

在大陆沿海由于受入海河流的影响，入海口三角洲附近多为淤泥质软弱土层，含水量大、压缩性高、强度低、透水性差和土层厚等特点。在此处进行人工岛的施工，因地质差异，水流流向，堆载自重荷载及动荷载的影响，会发生长期不均匀的沉降。在沿海人工島的建设中，地基处理显得尤为重要。塑料排水板排水固结法是处理该类地基行之有效的方法。

1、工程概况

Kapuk Naga Indah 土地开发项目为一项围海造地工程，工程位于位于爪哇岛北部、雅加达湾的西边，朝东有Cengkareng排水沟及朝西有Tanjungan河道入口。本次施工的为高尔夫岛即2A岛，围涂人工岛将被开发为雅加达扩展市区，包括居民区、商业区、高尔夫球场和一个码头。本工程围堤总长7576m，围堤堤基滩面高程0.8m～-7.6m；圈围面积约299.3万平方，采用围堤圈围和围内吹填砂的施工方法，吹填量达2040万方。吹填采用外来砂。工程内容包括栈道、疏浚、取砂区采供砂、围堤填筑、围内吹填、排水板。

1.1、围堤和吹填区域的排水板施工概况

本工程围海吹填区域地质条件较差，表面有厚厚的淤泥质粘土覆盖，地质钻探显示有些淤泥层的含水量超过90%，孔隙比大于2.6，压缩性极大，承载力也很低。因此，远远不能满足工程建设的要求。在此地基上修筑围堤和吹填，需对其进行软地基处理，本工程采用打设排水板的方法，进行软基的排水固结，加快其沉降稳定。由于工期较紧张，且水上排水板施工工程造价较高，仅围堤御水堤坝部分采用水上打排水板，而围堤内侧和围内吹填位置均采用陆上机械进行施工。排水板因地质条件不同及海水深度不同，按打设平均深度及位置分为8个区。据统计，水上打排水板数量为6，7134，78m，陆上排水板为23，378，533m。

1.2、排水板设计参数及技术指标

1） A、每个塑料排水板应在过滤套内具有很薄连续性的单孔过水。塑料排水板的截面尺寸为100m （宽度）？ 4.8mm（厚度）。

B、滤膜孔径不大于75μm， 渗透系数至少11？10-4m/s。

C、排水孔隙应具有足够的抗拉强度，以承担施工安装或作业所负载的作用。延伸率应大于等于25%。在延伸率为10%时，抗拉强度应该不小于1.0kN。

D、排水容量应在360kPa的压力下，不小于70？10-6m3/秒 。由于扭曲（根据ASTM D-4716）导致排水容量减少不能超过15%。

2）参照的标准规范：

下表为排水板试验的检测频率和参照规范

试验项目

实验频率

参照标准

排水板通水量

按排水板进场和生产批次，每批次抽选样品，5万米一次

ASTM D-4716

渗透系数

ASTM D-4491

延伸率

ASTM D-4632

等效孔径

ASTM D-4751

拉伸强度

ASTM 1682

1.3、排水板的打设布置

排水板的打设之前应，保证施工区域的砂垫层厚度大于2米，排水板的打设布置为梅花桩形，排水板的打设点与相邻的打设点的等间距为1.3m。有关研究表明梅花形方式布置时在加固后期的固结速度要快于正方形和正六边形布置时的固结速度，但在加固早期固结速度却要慢于后2种布置方式下的固结速度。

2、施工流程及施工工艺

2.1施工前准备

1）排水板原材质量保证

为了保证塑料排水板的质量达到设计要求，塑料排水板进场后，应做好以下几个方面的工作：检查塑料排水板是否有出厂合格证及技术性能鉴定书。每批塑料排水板运抵工地后进行外观检查验收。进入现场的塑料排水板，按批次检验合格。进场堆放的排水板派专人管理，妥善保管，上面用蓬布遮盖，以防长时间暴露于空气中老化变形。

2）机械选型及配备

根据施工要求，水上排水板打设深度为12-18m，陆上排水板打设深度为12-24 m，施工单位为打设能力能满足施工打设深度要求，结合自身情况，陆上施工选择静压式插板机和履带式振动插板机进行施工。

静压式插板机由挖掘机及液压插板机架改装而成的，行走靠履带，施打范围是以挖机机身为中心、以机臂为半径的区域，施打方式是通过链条传递压力将排水板压入地中，其静压力为30t。静压式插板机排水板打设深度在12-17m，其特点是打设设备自重较振动插板机轻，打设时震动较小，能减少应施工带来的边坡失稳的影响，打设效率高，单位成本低，但受挖掘机功率、机架长度及传动方式的制约打设深度相对较浅。因此静压式插板机主要应用在围堤内侧施工、打设深度较浅区域的施工以及地基承载较差的区域施工。

振动式插板机：在该机型锤头动力40kw，最大插板深度25m，振动锤激振力220kN。

水上插板船：选用船身吃水较浅的船只，在临时码头改装。增加船首，船尾锚机。船甲板两侧安装槽钢轨道，每侧轨道上安装5台插板机架。 打设方式为振动式。

由于工期较紧，实行24小时施工。施工现场配备了，静压式插板机3台，履带式振动插板机10台，插板船2艘，推土机2台，装载机2台，发电机7台。基本满足10万米/天的施工任务。

2.2、施工工艺

1）施工工艺流程

（船体定位）――>插板机就位――>装带及管靴――>沉管下沉至设计底标高――>沉管上提――>割带操作――>提沉管至水面，重新装带――>检查并记录打设情况――>插板机移位，重复定位。

2）、具体施工方法

A、陆上插板机施工

塑料排水板插设施工前，先用推土机进行场地的平整。排水板施工区域按100 m *100 m分块编号。测量员用GPS放出每块施工区域的基点，施工班组用测绳从基点引点，再放细样，打设点用石灰打点。

待一切准备就绪后，打设施工开始。打设时，先将塑料排水板套在桩靴的钢筋上，桩靴顶住鋼靴的顶部，再将钢靴通过螺纹旋入排水带套管顶部，操作人员通过滑轮拉紧排水板，启动卷扬机，施打开始。当套管通过驱动装置到打设计深度时提开套管，由于基础泥层的阻力作用，桩靴自然脱落，排水带套头从桩靴上钢筋倒向滑出留在基础中，管靴拔出后，将排水板剪断，然后移位，进行下一点排水板的施打，依次进行。

B、水上插板船施工

施工前，插板船上安装2个GPS移动站，移动站通过UHF波段的固定频道与基站通讯联接，从而使移动站能够进行差分定位。再在施工定位软件中输入排水板施工图。

施工船到达施工区域后，调整施工船位置，使船身方向与排水板打设方向平行。然后在船的前后抛八字锚，再用锚机微调船身，使定位软件中的船身位置与施工图样线重合。由于船上的插板机是用槽钢进行的导轨式设置，当前一根排水板打设完毕，只需打桩机向后移动1.1～1.3m即可进行下一根的打设，而不必动定位船，直到桩机由船首至船尾打设结束，再将前方八字锚钢缆松开，收紧后方八字锚钢缆进行移位直至断面打设结束，再进行下一断面的打设，打设时按正方形布置进行定位，并要保证间距误差，一般不大于±10cm，随着潮位的涨落随时调整锚绳，使船只停留原位，保证插板间距。后续的排水板施工与陆上施工类似。

由于水上施工，打设深度控制至关重要。先用多波速测深仪测出打设区的滩面高程，结合打设时的潮位，通过插板机上的深度标记进行控制排水板的打设长度，进而控制打设深度。根据长期施工经验现象，在浅海水域施工，采用预先剪断带施工，即事先将塑料排水板按设计深度剪断，然后把剪断的排水板套入桩靴上，按上述方法进行打设。

3）、施工质量控制措施

A、塑料排水板插设前，插板机定位应准确，插设深度应符合设计要求，高度偏差在±50cm，套管垂直度严格控制在1.5%之内。在机架上标识刻度，便于直观观测打设深度，此外安装排水板长度自动记录仪做好施工记录。

B、排水板滤水膜在打设过程中避免损坏，防止淤泥进入带芯堵住输水孔。打设过程中，经常对施工机具进行检查，做到套管内光滑，防止卡带。对易磨损的插头等配件要备有一定库存，保证施工的连续性。

C、严格控制间距和深度，严格控制回带长度和回带量，如排水板的回带长度超过30cm，且回带现象超过打设总量的5%，则补打排水板。为避免回带我方采取了如下的措施：桩靴平端与导管靴配合要适当，避免错缝，同时防止在打设过程中淤泥进入导管从而增大对排水板的阻力；地质情况不佳时，可以在插管中冲水，减少插管中的土质余渣，增加排水板自重；改装插头，使用一次性马口铁闷板，排水板在打设过程中，闷板受力弯曲包裹住板头，到达设计深度时，闷板能顺利锚固到底部的硬土层。

D、为保证排水通道的畅通，切割后的排水板需高出施工滩面25cm。

3、施工监测

为保证工程质量，确定排水板的固结效果。施工时在各区段的控制面处，埋设了测斜管，沉降标，孔隙水压水计等原观仪器，分别对水平位移、垂直沉降和孔隙水压力的消散情况进行现场观测，以保证施工安全、并检验塑料排水带堆载的工程效果、对后期工程进行针对性的设计调整。经过后期的监测分析，2A岛吹填区域的平均沉降量为32cm，围堤堤身下沉均匀，边坡稳定，达到的预期的设计要求。

4、结语

在塑料排水板软基处理工程中，由于施工准备充足，制度健全，施工过程控制的技术措施严密，从而在工期紧，工程量大的情况下，能顺利完成工程任务。此外根据施工实际，选择合适的打设机械，并严格按照施工工艺要求组织施工，则塑料排水板施工效率更高，经济效益更好，施工质量更有保证。

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