新型塑钢板桩在防渗处理中的应用
2019-08-06张预定孔建伟
张预定 孔建伟
(宁波市水利水电规划设计研究院，浙江 宁波 315192)
1 工程概况
某地块面积约0.3km2，周长约2600m。本场地为吹沙形成，地面高程约1.1m，地下水位高，吹沙厚度约3～4m。本地块土质松软，面积广阔，积水严重，植被茂盛，杂草丛生，吹沙层承载力差。现本地块需要蓄水以形成养殖塘。
地基土层由浅入深分别为：①层冲填土，主要由粉砂组成；②-1层淤泥质粉质粘土；②-2层淤泥质粉质粘土。根据场地附近地质勘察报告，三个土层力学性质均较差，①层冲填土渗透系数k为5.00E-04cm/s；②-1层淤泥质粉质粘土渗透系数kv为7.20E-07cm/s、kh为1.00E-06cm/s，固结系数Cv为0.8E-3cm2/s，Ch为0.9E-3cm2/s。因此可知本地块吹沙层渗透系数大，场地蓄水能力差。
2 防渗技术方案
为了满足本地块的蓄水要求，本工程设计的重点就是截渗。截渗可以从水平截渗和垂直截渗两个方向考虑。水平截渗主要是在养殖塘底部满铺防渗复合土工膜等材料。垂直截渗可采用打设板桩、开挖截水槽、高压旋喷灌浆、砼防渗墙等措施。
对于本工程而言，较适合的有以下三种防渗处理方案。
2.1 池底满浦防渗土工膜（水平截渗）
防渗复合土工膜是用土工织物与土工膜复合而成的不透水材料，它广泛应用于防渗工程以及废料场的防污处理等。
对于本工程，由于防渗复合土工膜需要在养殖塘底部满铺处理，而本地块土质松软，植物茂盛，面积广，积水严重，因此具有一定的施工难度，主要为：
（a）养殖塘内部土方普遍较湿，土方抗压能力差，吹沙层容易发生液化，因此采用机械施工困难。
（b）防渗复合土工膜在铺设前应清扫土工膜铺设面，要求基体平整，土体坚实，不能凹凸不平、有裂纹等，不能有尖锐物、石块、铁丝、木棒等，防渗范围内的草皮，树根要清除，与膜接触面还应铺设粒径小的沙土或粘土作防护层。因此，铺设土工膜前将会有大量的表面清理工作。而且，本地块地表为吹填土层，地表土质松软，因此无法进行机械清表及清表物搬运，需人工搬运清理。
（c）本地块地表积水严重，因此防渗复合土工膜的摊铺、搬运以及粘合难度均较大。防渗复合土工膜虽然自身防渗效果很好，但是在土工膜连接处如果施工质量不好很容易发生渗漏。
若采用池底满浦防渗土工膜，本项目的防渗处理投资约920万。
2.2 堤岸打设钢板桩（垂直截渗）
打设钢板桩是一种传统的用于工程防渗的方法。钢板桩具有高效、耐久、简捷、轻巧而密封防渗的极佳断面结构形状，具有满足工程结构需求、功能可靠、使用便利且安全环保等独特优势。与其它工法相比，钢板桩施工具有施工简单、作业占用场地较小、施工操作灵活简单；作业快捷，施工工期短，适于实施洪涝、塌方、塌陷、流沙等灾害的快速抢险。
若采用塑钢板桩，本项目的防渗处理投资约837万。
2.3 堤岸打设塑钢板桩（垂直截渗）
高强度塑钢组合板桩是一种新型建筑材料板桩，由高分子强化复合材料经多种添加剂混合后一次挤压成型的高强度新型板桩，简称塑钢板桩。
与传统桩型相比，塑钢板桩具有截面抗弯性能优良、变形能力强、重量轻、绿色环保、桩身质量可靠、施工方便快捷、工程造价低等优点。经试验，塑钢板桩湿热老化、高低温循环和酸碱老化的强度保持率都在95%以上，具有很好的耐湿热性能和耐酸碱性能。相较于传统材料10-20年的使用寿命，塑钢板桩可长达50-100年，后期无需维护，节约大量人力、资金等社会成本。塑钢板桩已逐渐应用于河道、海堤、湖泊、港口码头护岸、地下防渗墙、基坑支护等工程建设领域。
若采用塑钢板桩，本项目的防渗处理投资约455万。
对比以上三种方案可知，防渗复合土工膜费用最高，且需满铺处理，施工比较困难，在土工膜连接处如果施工质量不好容易发生渗漏。钢板桩费用也较高且易于锈蚀。塑钢板桩费用最低，且塑钢板桩为高分子复合材料，具有材质轻、隔水性能好、抗老化、耐腐蚀、使用寿命长，绿色环保无污染等优点，因此本工程推荐采用方案③塑钢板桩。
3 塑钢板桩布置设计
3.1 塑钢板桩桩长设计
由于本地块吹沙层下部为淤泥不透水层，且吹沙层厚度不算特别厚（3～4m），因此设计使塑钢板桩完全截断吹沙层。若下部为粘性土不透水层，板桩底部应插入粘性土层内不少于0.5m，因此设计塑钢板桩底部插入淤泥层内1m。另外，将钢板桩顶部插入粘土堤坝内部1m。由于吹沙层厚约4m，因此，本工程塑钢板桩桩长设计为6m。
3.2 塑钢板桩型号选择
由于本工程塑钢板桩是打设在土体内部，塑钢板桩两侧承受水压差不是很大，因此塑钢板桩可以选用壁厚较薄的型号。另外为了尽可能减少渗漏发生的途径，塑钢板桩单桩宽度应尽可能大。
塑钢板桩的性能指标应符合下表规定。
4 塑钢板桩施工工艺
4.1 施工设备
（1）塑钢板桩打设动力应根据施工条件选择，振动敏感区段不宜采用振动式。
（2）防渗墙施工时应考虑设计要求及地质情况选择合适的打设动力。
（3）打设导架高度、送桩长度和打设能力应满足打设深度要求。
表1 3-2塑钢组合板桩性能指标
图1 塑钢板桩推荐截面形式
（4）塑钢板桩陆上施工设备尚应满足下列要求：
①陆上施工机械的可采用履带式挖机、吊机、钻机等；
②设备的接地压力适应软弱地基承载力的要求；
③设备移动灵活、操作方便、功效高、定位迅速准确、容易控制；
④设备安全、可靠，能平稳操作。
（5）塑钢板桩打设宜采用送桩打设法，送桩断面尺寸应满足打设垂直度、深度等对送桩强度和刚度的要求，并应减少对地基土的扰动。
4.2 陆上施工
（1）塑钢板桩施工宜按下列顺序进行：
①场地平整；
②定位施工基准点；
③安装施工导架；
④将塑钢板桩安装于送桩；
⑤入桩；
⑥拔出送桩；
⑦施工下一根桩。
（2）塑钢板桩定位偏差应小于30mm，打桩定位时，送桩与塑钢板桩定位点标记偏差不应超过50mm。
（3）打桩过程中的垂直度偏差不应大于5H/100。
（4）打桩过程中应逐根自检，不符合验收标准时应拔出重新打设。
（5）塑钢板桩打设过程中应做好施工原始记录。
（6）回填时，每次回填高度不宜大于300mm，且分层夯实。
4.3 工程检验
（1）塑钢板桩的检验内容应包括板桩的制作质量检验、施工质量检验等。
（2）塑钢板桩施工前，应检查塑钢板桩产品合格证、强度检测报告、桩身标记、材料检测报告等，形成塑钢板桩进场验收记录。
（3）塑钢板桩施工结束后，应对成桩的平面位置、桩顶标高、桩接口完整性、桩身垂直度等内容进行检验。
（4）塑钢板桩施工的质量检测应满足现行国家相关规定。
5 结语
本工程完工后经过几年的蓄水养殖，现养殖塘运行情况良好。本工程的实施有效的解决了养殖塘渗漏问题，保证了养殖塘蓄水养殖的能力。
由于养殖塘工程的特殊性，对于养殖塘工程的防渗处理，尚无专门的规范、规程。本工程的实施也为同类工程的解决提供了一个成功的范例。
