郭 東，邢榮亮，王 瑞

（天津深基工程有限公司，天津 300222）

引 言

塑料排水板預(yù)壓法是淺層地基加固常見的方法[1]。塑料排水板可在淤泥、淤質(zhì)土、沖填土等飽和粘性及雜填土運用排水固結(jié)法進行軟基處理的良好垂直通道，大大縮短軟土固結(jié)時間[2]，是配合加快提高地基承載力的有效措施。但在中國海監(jiān)某地區(qū)基地建設(shè)項目地層較為復(fù)雜，如地質(zhì)硬層（①粉細砂）、②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層，且淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層產(chǎn)生回帶現(xiàn)象嚴重，無法滿足規(guī)范要求的“回帶長度不得超過500 mm，且回帶的根數(shù)不宜超過總根數(shù)的5%”[3]，施工難以寸進。

該項目靠近外海，先后三次遭受風(fēng)暴潮襲擊和破壞，工期節(jié)點嚴重滯后，亟需一套滿足本工程的塑料排水板施工工藝，以滿足總進度要求。若不能解決，將更換其他施工成本較高的施工方案以達到同樣的地基處理效果。

1 工程概況

中國海監(jiān)某地區(qū)基地建設(shè)項目位于渤海灣內(nèi)側(cè)漁碼頭附近，計劃建設(shè)8個海監(jiān)船泊位。為滿足碼頭主體結(jié)構(gòu)施工及碼頭后方陸域使用要求，須對地基土進行處理。

根據(jù)地基土的地質(zhì)情況不同，地基處理方法分別采用地基強夯處理（塑料排水板施打與強夯相結(jié)合）、地基振沖密實處理（塑料排水板施打與振沖密實相結(jié)合）兩種地基處理方案；待地基土固結(jié)度達到95%后，再進行碼頭主體結(jié)構(gòu)施工。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

在實際現(xiàn)狀調(diào)查過程中，我們選取了該項目后方陸域作為試驗區(qū)域。該地區(qū)臨近渤海灣，長期受海浪沖刷和淤積影響，地層較為復(fù)雜，通過查看該工程的地質(zhì)勘察報告，發(fā)現(xiàn)地層自上而下為：①粉細砂、②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、②2粉質(zhì)粘土、③1細砂、③2細砂、③3粉質(zhì)粘土。

塑料排水板施打過程中其套管要穿透兩個地質(zhì)硬層（粉細砂）和一個復(fù)雜地層（淤泥質(zhì)黏土層）。在塑料排水板正式施工前，我們在施工區(qū)域內(nèi)選取了20 m×20 m的試驗區(qū)，試打前通過標貫檢測發(fā)現(xiàn)此區(qū)域擊數(shù)普遍為40～50擊以上。

在試驗區(qū)試打過程中采用常規(guī)軌道式插板機配2 t液壓振動錘，施工順序按橫向每排進行，一排一排縱向推進[4]，施工時需要較多的擊數(shù)才能穿透地質(zhì)硬層和復(fù)雜地層，甚至無法穿透地層，同時在插板機振動下沉套管過程中，硬層砂擠入套管內(nèi)，塑料排水板被砂和淤泥堵塞卡在管口，導(dǎo)致塑料排水板進入淤泥層后，打開口門，上提塑料排水板時自動帶出，造成塑料排水板嚴重回帶。經(jīng)組織人員對現(xiàn)場試驗區(qū)進行了調(diào)查分析，其結(jié)果見表1。

表1 塑料排水板未打設(shè)成功原因統(tǒng)計

由統(tǒng)計表數(shù)據(jù)繪成餅狀圖，更能形象地反映出其原因，見圖1。

圖1 塑料排水板未打設(shè)成功原因分析

由現(xiàn)場情況調(diào)查、統(tǒng)計表和餅狀圖可以看出影響塑料排水板施工的主要原因是地質(zhì)因素、施工工藝和設(shè)備選擇不匹配等，地質(zhì)原因?qū)儆谕饨绮豢煽匾蛩?，我們只有改進施工工藝、方法和機械設(shè)備。

3 原因分析

針對塑料排水板施工過程中產(chǎn)生的部分回帶和整根回帶問題，具體分析如下。

3.1 插管內(nèi)壁粘結(jié)，導(dǎo)致全程回帶

由于地下淤泥層承受一定的土壓力，流動性極強，塑料排水板插管在伸入淤泥土層過程中，淤泥被擠進插管中，塑料排水板與插管內(nèi)壁產(chǎn)生粘結(jié)，而粘結(jié)力遠遠大于塑料排水板自重與土體對塑料排水板的摩擦力的合力，塑料排水板無法留在土體中，造成錯全程回帶。

3.2 樁靴無法彈開，導(dǎo)致整根回帶

由于土體自身的摩擦力比較小，當(dāng)插管打設(shè)至既定深度上提時，因為樁靴和塑料排水板的重力不足以滿足樁靴彈開的摩擦力，樁靴無法彈開，造成整根塑料排水板回帶。

3.3 存在干硬土層，產(chǎn)生部分回帶

在較淺且較為干硬的土層中打設(shè)塑料排水板時，因土體缺乏流動性，插管成孔上提后，土體中便直接形成了一個孔道，塑料排水板無法被土體夾住。只有當(dāng)插管提至軟塑性土層時，塑料排水板才能被土體夾住，最終導(dǎo)致塑料排水板發(fā)生部分回帶。

4 對策制定和實施

根據(jù)上述存在的問題，為能將塑料排水板成功打設(shè)，主要從以下幾個方面采取措施。

4.1 增設(shè)液壓振動引孔專用設(shè)備

1）使用大直徑引孔鉆桿

針對施工區(qū)域地層存在的硬土層的問題，增加引孔工序。

在選擇鉆桿時，對不同鉆桿直徑進行了方案比選。對于φ100鉆桿，優(yōu)點是可穿透土層形成孔道，并可協(xié)助插板機完成施工。但插板施工時，套管與硬層間有摩擦阻力，不能順利插入，套管需再次順孔，施工不暢。同時，硬層穿透孔較小，成孔后淤泥不能及時將斷層填充連通，排水效果差；采用φ150大直徑鉆桿引孔，可穿透土層形成孔道，協(xié)助插板機完成施工，硬層穿透孔較合適，成孔后淤泥能及時將斷層填充連通，排水效果好，同時，插板機施工順暢，設(shè)備間施工相匹配，空閑時間少。

最終采用φ150大直徑鉆桿引孔，成功穿透兩層硬砂層，形成預(yù)設(shè)打板孔道，再進行塑料排水板打設(shè)施工時，可順利地將塑料排水板插管深入到設(shè)計底標高位置。

2）增設(shè)液壓振動引孔設(shè)備

液壓振動引孔設(shè)備的引入，成功地穿透了兩層硬質(zhì)砂層，后續(xù)施工中塑料排水板可順利插入，解決了硬質(zhì)地層難以穿透的施工難題，保證了塑料排水板打設(shè)質(zhì)量。

圖2 液壓振動引孔設(shè)備

3）更換大功率液壓振動錘

開始塑料排水板打設(shè)施工時采用的是2 t震動錘，施工速度慢，工作效率低，常常因塑料排水板打設(shè)進度跟不上引孔施工進度，導(dǎo)致引孔設(shè)備施工閑置暫停，不符合機械設(shè)備配合作業(yè)協(xié)調(diào)性要求，嚴重影響了施工進度。

為提高塑料排水板工作效率，由常規(guī)的2 t振動錘更換為4 t液壓振動錘，配合大直徑鉆桿引孔，振動力大，在硬質(zhì)砂層土施工時，鉆進速度快，垂直度高，大大的提高了施工效率，塑料排水板打設(shè)進度與引孔速度相匹配，縮短了機械中斷時間，降低了施工成本。

圖3 4 t液壓振動錘施工

4.2 選用重型履帶式插板機

雖然通常使用的鋼軌式插板機具有位移迅速、穩(wěn)定性好、對地基土表層擾動小等諸多優(yōu)點，其主要在軟土地基發(fā)揮它的優(yōu)勢[2]。但由于本項目排水板打設(shè)區(qū)域?qū)儆讵M長結(jié)構(gòu)，換排打設(shè)時鋼軌式插板機移機浪費較多時間，且地表較為堅實，滿足履帶機械行駛條件，因此決定由重型履帶式插板機代替常規(guī)的軌道式插板機進行作業(yè)，其主要優(yōu)點在于運行靈活、拆卸方便、對樁準確、安全性高，在本工程中尤為適用。

4.3 改善施工參數(shù)

根據(jù)公式：

G插管內(nèi)水自重+G樁靴及排水板自重+F土體摩擦力＞N插管上提對排水板摩阻力

從公式中的各項系數(shù)入手，通過采取措施改變已有參數(shù)，使其滿足以上公式，從而解決了塑料排水板的回帶現(xiàn)象[5]。

1）底部加墜沙袋，增加塑料排水板自重。

因塑料排水板底部含在淤泥質(zhì)軟弱土層中，無法依靠此層土質(zhì)夾帶。

開始打設(shè)施工時，在塑料排水板底部加墜了約1 kg重量的鋼塊，排水板完整地留在地層中，成功解決了回帶這一難題。但由于每根排水板均需加墜鋼塊，且鋼塊與塑料排水板連接的吊環(huán)需要與鋼塊焊接加工，因排水板數(shù)量較多（共12 560根），加工成本和原材料的投入將會大大提高施工成本，因此方案不可行。

為降低施工成本，經(jīng)討論研究和計算，采用長度1 m直徑5 cm的沙袋代替鋼塊，增加了塑料排水板的重量，有效解決了回帶問題。

與加墜鋼塊相比加墜沙袋的優(yōu)點在于：

①與加墜鋼塊施工效果相同，解決了回帶難題。

②沙袋灌沙采用自主研發(fā)的漏斗形灌沙設(shè)備，操作簡單，工人上手速度快，不需要專業(yè)人員。

③沙袋加工基本都在移機、運板等空閑時間完成，基本不需要單獨安排制作時間。

④加墜沙袋方案大大降低了原材成本、制作成本和人工成本。

⑤從方案的便捷性和成本分析，方案可行，可大量用于施工。

圖4 塑料排水板底部加墜沙袋

2）改進插嘴型式

插嘴由扁口改為圓口，并加口門板反扣封堵，改善了樁靴與插嘴處的密封性，解決了管口堵塞問題。

5 依托工程實效

5.1 成功驗證

通過采取文中一系列的施工措施，施工完成后對本工程打設(shè)的12 560根塑料排水板進行檢查，全部穿透硬層并打至設(shè)計標高，基本上杜絕了塑料排水板打設(shè)不成功的現(xiàn)象出現(xiàn)，保證了塑料排水板的施工質(zhì)量。

5.2 工期保證

通過解決塑料排水板打設(shè)不成功的施工難題，一改工程停滯不前的狀態(tài)，使塑料排水板打設(shè)得以順暢進行，為保證節(jié)點工期提供了技術(shù)支持，并通過優(yōu)選大功率的施工設(shè)備，大大提高了施工效率。通過24小時不間斷作業(yè)，最終完成了工期目標，保證了工期。

5.3 經(jīng)濟效益

若塑料排水板打設(shè)不成功，勢必將修改設(shè)計方案，采用其他（如沉管砂樁等）的處置措施以達到同樣的地基處理效果。經(jīng)過技術(shù)方案經(jīng)濟估算，采用本方案與沉管砂樁相比較，節(jié)約投資320多萬元，縮短工期60天，經(jīng)濟效益明顯。

5.4 社會效益

本文提出了多項排水板打設(shè)困難的解決措施，大都可直接進行復(fù)制用于類似工程。特別是首次提出了打設(shè)前先在樁位處進行引孔施工和打設(shè)時塑料排水板底部加墜沙袋措施，分別針對硬質(zhì)地層和淤泥質(zhì)地層有著顯著的效果，為塑料排水板的成功打設(shè)起到了關(guān)鍵性作用，該措施在塑料排水板軟基處理中擁有廣闊的推廣和借鑒空間。