浅析机械插排施工工艺

2023-01-16刘灿赵柯

四川水泥 2022年3期

刘灿赵柯

（中交水利水电建设有限公司，浙江宁波 315200）

0 引言

在浙江沿海地区，为缓解土地压力，吹填造地工程日益增多，其中真空预压法超软土浅层加固技术已成为土地开发的有效方式。大部分吹填土承载力几乎为零，考虑到经济、安全等因素，多采用人工插排的施工方式。但部分地区吹填土经长期晾晒之后，表层吹填泥已结成一层较厚的硬壳层，若采用人工插板，则很难将排水板插至原滩面以下，且吹填土与原状土的交界面得不到有效处理，而机械插板可以处理到原滩面以下，考虑吹填土与天然地基处理后的整体性，故采用机械插排的处理方式[1]。台州三期软基处理工程就是采用机械插排的处理方式，现根据台州三期软基处理工程的现场管理经验，对机械插排施工工艺过程加以总结和探究，以供其他工程参考。

1 施工步骤

根据现场地质条件、质量控制以及施工条件的可操作性，针对机械插排作业方式制定以下施工步骤：前期准备-边界点放样-铺设工作垫层-插板机械排位-构建材料通道-区块点放样-机械插排-滤管绑扎-无纺布铺设-真空膜铺设。

1.1 前期准备

1.1.1 搭设浮桥

为保证施工人员的安全，在部分积水处需搭设浮桥，浮桥应采用泡沫板和竹胶板等材料绑扎牢固，形成一个整体通道，并在一侧设置不低于80cm的护栏。

1.1.2 场地清理

在软基处理工艺施工前要对处理区域进行清表，清除泥层表面毛竹、铁块等易造成后期真空膜破损的杂物。

1.2 边界点放样

根据设计方案，测量人员先在围堤上确定两相邻单位分界线上的一点，然后在区块内用线放样确定另一点，根据“两点一

线”、“三点一线”、“多点成弧”，确定自己的工作面和各相邻单位编织布的铺设方向。

1.3 铺设工作垫层

1.3.1 加工编织布

机械插排前需铺设一层150g/m2的编织布作为持力层，以保证施工安全，便于施工。编织布加工时，其宽度一般控制在20m~30m，由4~6幅（两线三张或三线四张）编织布缝合而成。

出于搬运方便考虑，编织布长度不宜过大，其加工长度一般控制在50m~70m。对泥浆沉降后承载力较高的区块，可采用较大长度（60m~70m左右）；对于承载力较低的区块，则采用较小长度（50m~60m左右）[2]。

1.3.2 铺设编织布

编织布加工完成后，由人工经浮桥抬入区块内，然后将编制布摊开后进行铺设，为保证铺设质量及速度，铺设时宜采用顺风方向施工，并应注意以下几点：

（1）编织布铺设时应当保持一定的褶皱，以适应承载插排机械的一定拉伸以及预留真空预压沉降；

（2）编制布边界处，尤其上风口，必须插入吹填土以下30cm，并且用黏土袋进行压载，因偶然因素造成的中间破洞处也应及时补好；

（3）区块内每幅编织布铺设完成以后，将相邻编织布的边缘用发电机带动手提缝纫机进行缝合。

1.3.3 铺设土工格栅

对于某些特殊要求区块，比如要求一次处理完毕的河道，次干道等深层插排的区块，为了搭建有更大承载力的工作垫层，为后续有更高质量要求的地基基础，一般会铺设土工格栅，铺设要求平整，土工格栅之间搭接处重叠在20cm~30cm，用塑料绳绑接牢固，且绑接间距为30cm。

1.4 插排机械的排位

在机械插排过程中，由于桩机本身轨道铺设费时费力以及施工现场交通情况、电力情况的局限性，使插排机械的排位成了一门值得探究的学问，有效的桩机排位可以大大提高施工效率，减少成本。

1.5 构建材料通道

软基处理插排施工过程中，由于施工现场电力、场地等的限制，以及软基处理中需要大量的编织布、排水板、滤管、无纺布、真空膜等材料和大量人力，因此每个施工班组需要规划并构建一条或多条材料轨道路径，需要注意以下几点：

（1）轨道路径应尽可能选择承载力较大的土层路径；

（2）轨道路径应尽可能选择整个工作面中间，以便二次运输；

（3）当运输轨道路径必须经过水区时，应用泡沫板和竹胶板搭建一个稳定牢固的浮桥；

（4）当运输轨道经过已完成插打的区域时，应在轨道下垫上一层泡沫板或竹胶板，防止运输车或是运输轨道本身与排水板头的重复摩擦，导致排水板外层滤布破损而影响后期抽真空效果；

管道材质宜用钢管而不是槽钢，因钢管轨道搭接处具有较大的接触面，可以做小范围转向，且轨道与车轮接触面更大，摩擦力更小，移动时更光滑顺畅[4]。

1.6 区块点放样

根据插排机械排位情况，插排机械前进方向不放样，横向两边点连线构成纵向距离，顶端各点间距构成横向距离，加上插排机机身本身的间距标注，这样就能插打出较为整齐的排水板，样本身用加工好的排水板板芯标明。

1.7 机械插排

1.7.1 机械插排控制关键点

排水板插打是软基处理中最重要的隐蔽工程，排水板是否按要求插打到位，是影响软基处理地基承载力的关键因素之一[5]，因此，在排水板插打过程，管理人员要全程旁站，进行严格管理。机械插排施工有以下7个控制关键点。

（1）平面误差。平面误差影响着滤管绑扎完毕之后的整体美观度，当间距过小时会造成材料的浪费，过大时则会影响后期抽真空的效果。解决方案：区块点放样的整齐规范度直接影响着平面误差，而当放样点无误时，对于微型插板机而言，由于插枪下降速度较慢，且较为小巧可控，施工过程中基本不存在平面误差的大问题。对于锤头机等更大的插板机械，主要在于插枪下降速度快，工人有时过分要求速度，而导致平面误差大，因此需要让割板人员和插排机操作人员配合，在接触工作垫层时做到慢、稳。

（2）垂直度。垂直度一定程度上影响着插排的深度，以及深层土壤的处理效果，当倾斜排水板在区块边界时，还可能造成后期抽真空过程中密封沟失泥等问题，从而影响抽真空效果。解决方案：插排机插排过程中一定要注意割板者与插排机操作者配合，保持插枪竖直下降。

（3）深度。插排深度直接影响后期真空预压处理之后的地基质量，是机械插排过程中的重中之重，过浅会影响质量，过深会浪费材料[6]。关于插排深度的处理，一般小型锤头机以上的大机械，基本都是在架子上标明高度，以方便管理。至于微型插板机，由于其架子偏细，标志不易辨别，故使用下料插排的方法。

（4）滑板。滑板会导致插排深度不够而影响施工质量，对于大型龙门架插排机以下的各插排机（即排水板走插排机插枪外的），滑板主要在于割板人员与插排机操控人员急于追求速度所导致的，管理人员发现后应及时让其返工重插，并及时做提醒。而对于大型排水板走插枪管内的插排机，割板人员应注意插枪插入土层瞬间，顶端插销与鸭嘴之间的贴合，插排机操作人员因注意插枪一定要插至硬层以下。

（5）回板。回板同滑板一样会影响插排深度，从而影响施工质量。产生回板问题的原因，主要在于以下两方面：一是土层特质，二是排水板与插枪进入土层时的接触方式。对于前者，在留带过于严重区域，特别经常回板处，多插几次直至达到设计要求；对于后者，割板人员在排水板进入土层前排水板要放置合适，但很大一部分在于插枪选择上，根据台州三期工程管理经验，总结出的各型号插排机较优插枪选择详见1.7.2所述。

（6）扭板。扭板会导致后期真空预压时，排水板通水量过少而影响施工质量，产生扭板问题的原因，一是割板人员即插排机枪头带着排水板插入土层的瞬间，排水板未摆正；二是在插枪的选择上存在问题，如枪头过尖或枪杆过细等。

（7）翻浆。翻浆情况多出现在地基承载力几乎为零的软基处理时，而在机械插排过程中由于地基本身表面已形成一层硬壳层，基本不会出现翻浆情况。

1.7.2 各型号插排机插枪选择

针对滑板、回板、扭板问题，根据台州项目的现场管理经验，对各型号插排机插枪做较优选择。

（1）中小型、微型插排机插枪较优枪头(排水板从管外走）。从台州三期工程中，中小型插排机枪头从初始以插枪为等腰梯形的枪头，慢慢发展成三角形枪头。原本等腰梯形枪头由于进入土层后，排水板与枪杆接触面过大，且有的枪杆过细，导致回板和扭板现象时有发生，后经不断改造、摸索，后期插板枪头因其排水板与插杆接触面积小，与枪头接触面积大，可大大减少回板、扭板现象，插打过程中，割板操作工应注意捋直拉紧排水板，枪头三角朝向为布管布泵支管朝向。

（2）大型插排机插枪较优枪头（排水板从管内走）。大型插排机由于其插杆普遍偏粗，且插枪下降速度快，从枪杆外走，不易控制排水板宽面朝向以及易出现扭板、滑板问题。因此，大型插排机排水板基本从插杆管内走，此时枪头会选择“鸭嘴”，工作过程中，在进土层前一定要注意将“鸭嘴”前方插销插好。插销主要作用在于下落时封闭鸭嘴口，防止泥土进入管中，造成堵塞和捋直排水板，上升时，抵住排水板，防止发生滑板现象。注意大型插排机一般只应用于深层插排，因为只有“鸭嘴”能插入地下硬层时，插销上升时才会发挥滞留排水板作用，如插打深度不是很深区域，会导致材料浪费或是工程质量不达标。

大型插排机排水板经管外走，一般会加一个捋板圈，增加捋板圈时应注意只能增加一个不可多加，根据台州工程实例可知，当捋板圈有两个或以上时，插打出的排水板扭板现象比较严重。另外,风大时捋板圈应靠近插枪顶端，不然容易发生滑板现象。管外走排水板，为了施工顺畅且不造成材料大量浪费，一般一卷与另一卷排水板之间应拼接，拼接方式为正中用铁丝扣紧，纵向距离约20cm。

1.7.3 特殊区域的处理

机械插排软基处理，虽然表层经长期晾晒已形成一层硬壳层，但并不排除个别区域由于积水至该表层，使硬壳层松软，此时插排机械经过时,应在轨道下铺设一层竹胶板和一层泡沫板,以增大插排机与工作垫层接触面的压强，防止发生插排机倾倒、下陷等严重安全问题，而针对极个别特软区域，可采用人工插排的方式。采用人工插排的施工过程中应加强管理，防止插排深度不够,或扭板现象的发生。

1.8 滤管绑扎

机械插排完成后，应进行滤管绑扎，绑扎顺序为先绑扎支管，再根据布管布泵图布置主管，主管与支管之间用三通、四通进行连接。

1.9 无纺布铺设

铺设无纺布前一定要清理场地，将有可能对真空膜造成损坏的尖锐物等垃圾清理出场地，经由项目部、监理验收后方可铺设200g/m²无纺布。无纺布的主要作用在于保护排水板头、滤管及真空膜，以及起到对水的传导作用。

1.9.1 无纺布加工

先在后台加工场将无纺布散开，用手提式工业缝纫机缝合（缝一道）成50m~70m长、30m~40m宽的整体，严禁整卷抬入区块滚动铺设。缝布时用电安全要求与编织布缝制相同。

1.9.2 无纺布铺设

无纺布宜顺风铺设，无纺布缝合方向与滤管方向宜交叉成井字形（以避免搭接出现在滤管附近有长条缝隙）。由于机械插排区域，土地本身已具备一定承载力，结合台州施工过程中实例，无纺布整卷抬入区块内然后平整展开，铺布时严禁踩踏滤管。每幅无纺布之间的连接，采用工业缝纫机缝合或绑扎绳绑扎，工业缝纫机缝合搭接宽度为5cm左右；绑扎绳绑扎搭接宽度不大于20cm，绑扎间距为20cm左右。区块边缘处无纺布与滤管用绑扎绳绑扎牢固。

若区块内积水较多或区块很软时，无纺布平直铺设后宜马上缝合搭接并在区块边界与滤管绑扎固定，避免人员踩踏造成无纺布褶皱浪费。无纺布铺设完成后无破损，有破损处需用同样材料缝补。

1.10 真空膜铺设

真空膜为聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，厚度为0.12mm～0.16mm，真空膜在工厂根据图纸热合成型，包装时一般是沿纵向中心线对折，铺膜时两边分别拉开到位。真空膜铺设包括抬膜、铺膜、踩膜等工序，订膜时一般长边为3m，宽边为2m，方便后期踩膜，真空维护。并且需在有风且风力较小的天气迎风铺设，无风将增大铺设难度，风力较大时十分危险，不得铺设。铺设真空膜过程中，要求铺设均匀。由于铺设人员多，所穿的工作鞋必须是软底，以免铺膜时对膜面造成损坏。踩膜时应内外膜分开，先踩内膜再踩外模[7]。