(上海繼開工程檢測科技有限公司，上海 200434)

1 概 述

塑料排水帶由可濾水的薄型土工織物與形狀為“++++++”的若干排水槽芯板組成，其斷面呈并聯(lián)十字形(見圖1、圖2)，適用于軟黏土地基的加固，自20世紀(jì)80年代塑料排水帶應(yīng)用以來，塑料排水帶現(xiàn)已成為軟黏土排水加固的首選材料，在水利堤壩、臨海工程的地基加固中應(yīng)用廣泛。其工作原理是將塑料排水帶用插板機(jī)打入軟土地基中，在上部預(yù)荷載作用下，軟土地基中的部分孔隙水通過塑料排水帶排到上部鋪墊的砂層或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速軟土地基固結(jié)。只有排水帶有足夠的通水能力，土中水才能順暢地排出并加快固結(jié)。因此，塑料排水帶的縱向通水量是其性能的主要控制指標(biāo)之一，其結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)系到是否能正確反映排水帶的實(shí)際通水性能，所以準(zhǔn)確測量排水帶的通水特性至關(guān)重要。

圖1 包裹型塑料排水帶

圖2 熱熔黏合整體型塑料排水帶

2 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)方法

排水帶縱向通水量是指在規(guī)定的側(cè)向壓力和單位水力梯度下，排水帶單位時(shí)間內(nèi)的流量?，F(xiàn)行國內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于縱向通水量測試的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基本原理一致，都是將排水帶外包裹乳膠膜，流體的側(cè)向壓力通過乳膠膜傳遞到排水帶上，檢測在一定水頭下排水帶的縱向通水能力?，F(xiàn)行國內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)主要有《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)、《水運(yùn)工程塑料排水帶應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS 206-1—2009)、《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)。上述測試標(biāo)準(zhǔn)比較情況見表1。

表1 縱向通水量測試標(biāo)準(zhǔn)比較

在長期工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)規(guī)格型號(hào)的塑料排水帶在不同測試標(biāo)準(zhǔn)的測量間隔和穩(wěn)定條件下，縱向通水量測定的時(shí)長和測定結(jié)果都相差較大?？紤]匯總國內(nèi)這幾個(gè)常用的塑料排水帶縱向通水量測試標(biāo)準(zhǔn)，用同一組樣品，在不同的測量間隔和穩(wěn)定條件下，進(jìn)行比較和驗(yàn)證，并提出修正建議。

3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

3.1 儀器設(shè)備

試驗(yàn)采用上海某公司自主研發(fā)的YG070型排水帶水平通水量測試儀進(jìn)行(見圖3)。

圖3 YG070型排水帶水平通水量測試儀

儀器符合《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)、《水運(yùn)工程塑料排水帶應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS 206-1—2009)、《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)試驗(yàn)規(guī)程的參數(shù)要求。

3.2 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)選用常用的3種塑料排水帶進(jìn)行測試(見表2)。

表2 常用塑料排水帶型號(hào)

包封塑料排水帶采用小于0.3mm的乳膠膜套(見圖4、圖5)。

圖4 乳膠膜套

圖5 包有乳膠膜的排水帶

3.3 穩(wěn)定條件修訂

此次試驗(yàn)，依據(jù)國內(nèi)已有標(biāo)準(zhǔn)測讀流量，計(jì)算縱向通水量，并再用二次穩(wěn)定的計(jì)算方法計(jì)算縱向通水量，即在恒壓及恒定水力梯度下滲流0.5h后測量滲水量，并且記錄測量時(shí)間，之后每隔1h測量一次，直至相鄰的三次通水量測量值中，前后兩次通水量的差值均小于前一次通水量的5%為止。以最后一次測量的通水量值作為該試樣的通水量。即需要同時(shí)滿足以下兩個(gè)試驗(yàn)終止條件：

式中Q——通水量。

3.4 測量結(jié)果

a. A型排水帶測量結(jié)果見表3、圖6。

表3 A型排水帶測量記錄

續(xù)表

圖6 A型排水帶通水量隨測量時(shí)間變化曲線

依據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定條件計(jì)算的結(jié)果見表4。

表4 計(jì)算所得通水量及測量時(shí)間

b. B型排水帶測量結(jié)果見表5、圖7。

表5 B型排水帶測量記錄

圖7 B型排水帶通水量隨測量時(shí)間變化曲線

依據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定條件計(jì)算的結(jié)果見表6。

表6 計(jì)算所得通水量及測量時(shí)間

c. C型排水帶測量結(jié)果見表7、圖8。

表7 C型排水帶測量記錄

圖8 C型排水帶通水量隨測量時(shí)間變化曲線

依據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定條件計(jì)算的結(jié)果見表8。

表8 計(jì)算所得通水量及測量時(shí)間

4 試驗(yàn)結(jié)果分析及測試標(biāo)準(zhǔn)修訂建議

4.1 《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)修訂建議

《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)是4個(gè)測試標(biāo)準(zhǔn)里穩(wěn)定條件最為嚴(yán)格的，在采用《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)進(jìn)行測讀的過程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于A、B型排水帶，因本身板芯的壓屈強(qiáng)度值較低，在縱向通水量趨于穩(wěn)定時(shí)，每次測讀的流量很小，導(dǎo)致測讀誤差的影響較大，要真正達(dá)到前后兩次的差值小于前次的2%比較困難，且一個(gè)試樣的測試時(shí)長往往達(dá)到20h以上。

4.2 《水運(yùn)工程塑料排水帶應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS 206-1—2009)修訂建議

《水運(yùn)工程塑料排水帶應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS 206-1—2009)是4個(gè)測試標(biāo)準(zhǔn)里穩(wěn)定條件最為寬松的，也是最快達(dá)到穩(wěn)定的。在測讀過程中發(fā)現(xiàn)，排水帶在側(cè)壓力的作用下，由于板芯本身的變形并不線性，在1h的測讀間隔里，容易出現(xiàn)前1h測得的兩次差值小于前次的5%，而后1h測得的兩次差值又大于前次的5%的“假”穩(wěn)定現(xiàn)象。

4.3 《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)修訂建議

《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)的檢測方法基本是相同的，所測得的結(jié)果也一致，穩(wěn)定條件相較于《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)的2h內(nèi)前后兩次的差值小于前次的2%放寬到了5%，同時(shí)也受測讀誤差的影響較小。

4.4 二次穩(wěn)定條件的縱向通水量測量結(jié)果與現(xiàn)行規(guī)范測試結(jié)果比較分析

二次穩(wěn)定條件的縱向通水量測量結(jié)果與《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)、《水運(yùn)工程塑料排水帶應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS 206-1—2009)、《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)測試結(jié)果的比較見表9。

表9 二次穩(wěn)定條件下的縱向通水量結(jié)果的比較

由表9可見，采用二次穩(wěn)定條件測得的縱向通水量，與《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)、《水運(yùn)工程塑料排水帶應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JTS 206-1—2009)的結(jié)果相差較大，與《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)的結(jié)果接近。相較于《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E50—2006)、《公路工程土工合成材料塑料排水板(帶)》(JT/T 521—2004)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，測讀間隔由2h縮短為了1h，增高了測讀頻率，提升了檢測效率，且二次穩(wěn)定即相鄰三次通水量值中，前后兩次通水量的差值均小于前一次通水量的5%，以最后一次測讀的通水量作為該試樣的通水量，可有效避免板芯變形的非線性和不均勻性以及流量的測讀誤差所產(chǎn)生的影響。