淺層地基加固中塑料排水板打設(shè)方法改進(jìn)探討

楊京方，諸葛愛(ài)軍，侯晉芳

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津港口巖土工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

1 引言

隨著我國(guó)東部沿海地區(qū)港口的大力發(fā)展，吹填造陸工程大面積開(kāi)展。由于新近吹填的土層含水率高，壓縮性大，承載力極低，因而在使用之前必須進(jìn)行地基加固。打設(shè)塑料排水板預(yù)壓法是目前地基加固常用的方法，在長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，已形成成套的施工工藝和技術(shù)[1]。塑料板排水預(yù)壓法是淺層地基加固常用的方法，按預(yù)壓荷載不同，分為塑料板排水堆載預(yù)壓法、塑料板排水真空預(yù)壓法及塑料板排水真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法[2]，均需要在飽和軟粘土地基中打設(shè)塑料排水板。一般地，塑料排水板需打入硬土層以減少“回帶”。但是隨著圍海造陸工程的不斷推進(jìn)，吹填的淤泥越來(lái)越厚，軟土層深度超過(guò)20 m，要想進(jìn)入硬土層，需打入20m以上的深度。而多數(shù)工程只要求對(duì)10m左右的淺層進(jìn)行加固即可，但是排水板一旦打設(shè)到10m的軟土層中，“回帶”現(xiàn)象就非常嚴(yán)重，打設(shè)的成功率極低，若打入硬土層又會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，因此，塑料排水板“回帶”成為困擾軟土地基加固工程順利進(jìn)行的難題，亟待解決。由此可見(jiàn)，普通的塑料排水板打設(shè)技術(shù)已經(jīng)不能滿足此類工程的需要。因此，經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和試驗(yàn)論證，本文介紹了改進(jìn)的塑料排水板打設(shè)技術(shù)，很好地解決了塑料排水板在軟土中的“回帶”問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)際的工程應(yīng)用，對(duì)塑料排水板打設(shè)方法改進(jìn)后的效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

2 常用的塑料排水板打設(shè)的改進(jìn)方法

針對(duì)“回帶”問(wèn)題，專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了長(zhǎng)期的摸索和積累，根據(jù)不同的土質(zhì)等情況，工程實(shí)踐中試用了多種方法，一定程度上解決了塑料排水板的“回帶”問(wèn)題。常用的方法有：

（1）管內(nèi)灌注水法。具體操作為：在打樁機(jī)鉆桿上端，塑料排水板進(jìn)口處焊接水管，用軟管與地面水泵連接，一邊打設(shè)排水板一邊向鉆桿內(nèi)注水，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。排水板打設(shè)到位后，開(kāi)振動(dòng)錘約15 s，使鉆桿內(nèi)的水沖出鉆桿，同時(shí)提升鉆桿，塑料排水板打設(shè)到軟土層中。經(jīng)過(guò)工程試驗(yàn)證明該方法確實(shí)可以解決“回帶”問(wèn)題，但是每次打設(shè)均需開(kāi)關(guān)水泵，操作不方便。

圖1 管內(nèi)灌注水法打設(shè)塑料排水板

（2）采用鐵板作為打設(shè)頭的方法，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。鐵板自重大，帶著塑料排水板留入泥中，可以克服提升鉆桿的摩阻力，解決了“回帶”問(wèn)題。該法操作簡(jiǎn)單，但是每打設(shè)1根排水板均需要1個(gè)鐵板，工程造價(jià)很高，而且鐵板不可回收，造成了極大的浪費(fèi)。

圖2 鐵板打設(shè)頭（單位：mm）

（3）加長(zhǎng)連接鏈條法。該法將連接鏈條加長(zhǎng)，如圖3。在提升過(guò)程中，由于連接打設(shè)頭的鏈條較長(zhǎng)，排水板露出長(zhǎng)度較長(zhǎng)，與周圍的軟土摩阻力增大，這樣就可起到減少“回帶”的作用。

圖3 加長(zhǎng)連接鏈條

（4）長(zhǎng)江口深水航道治理二期工程中采用改進(jìn)打設(shè)頭的方法。該法根據(jù)工程實(shí)際的需要，結(jié)合土質(zhì)情況，在打設(shè)桿端部增加50 cm長(zhǎng)的扁口段利于拔桿時(shí)快速回復(fù)抱帶[3]，如圖4所示。通過(guò)在打設(shè)頭前端設(shè)置刀口，有效地穿透砂被和軟土排的多層土工布和加筋帶[3]，見(jiàn)圖5。該法有效地解決了“回帶”問(wèn)題，而且打設(shè)頭可重復(fù)使用，操作簡(jiǎn)單。

圖4 打設(shè)桿端部（單位：mm）

圖5 打設(shè)頭（單位：mm）

3 新改進(jìn)方法

上述的方法并不是一成不變的，需要根據(jù)工程的土質(zhì)、深度等實(shí)際情況來(lái)選用并改進(jìn)。目前，在天津港某軟基加固工程中就遇到了塑料排水板打設(shè)“回帶”嚴(yán)重的問(wèn)題，該工程的各層土物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。由于軟土層較厚，含水率低，而工程只要求加固到10m左右，開(kāi)始打設(shè)時(shí)，普通打設(shè)方法根本無(wú)法順利打設(shè)到指定位置，“回帶”非常嚴(yán)重。綜合考慮了幾種常用的方法，結(jié)合淺層加固的要求及實(shí)際土質(zhì)情況，提出了在方法4的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的方法。

由于土非常軟，拔桿時(shí)很快即可回復(fù)抱帶，因此將打設(shè)桿端部扁口段長(zhǎng)度設(shè)置為200mm，扁口尺寸也減小為130mm×45mm×10mm，見(jiàn)圖6。打設(shè)頭結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7，結(jié)合方法2鐵板完全可以在吹填軟土中打入指定位置的工程經(jīng)驗(yàn)，打設(shè)頭設(shè)計(jì)為平板形式，中間直立鐵板厚度減少到20mm。該打設(shè)頭通過(guò)鏈條與打設(shè)桿連接，每打設(shè)1根塑料排水板均可隨打設(shè)桿拔出地面，能重復(fù)使用。

表1 各層土質(zhì)物理力學(xué)指標(biāo)

圖6 打設(shè)桿端部

圖7 改進(jìn)后的打設(shè)頭尺寸（單位：mm）

4 實(shí)際應(yīng)用效果

依照新改進(jìn)的打設(shè)技術(shù)，該工程共打設(shè)塑料排水板約27 000多根，未出現(xiàn)塑料排水板“回帶”現(xiàn)象，其中超過(guò)22 000根打設(shè)到了指定位置，打設(shè)成功率超過(guò)80%，操作簡(jiǎn)單，大大提高打設(shè)效率，且打設(shè)頭均可隨打設(shè)桿拔出地面，可重復(fù)使用，造價(jià)經(jīng)濟(jì)。因此，對(duì)于類似的吹填土淺層地基加固工程的塑料排水板打設(shè)，該法具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和適用性。

5 結(jié)論

（1）改進(jìn)后的塑料排水板打設(shè)技術(shù)適合于吹填土地基的淺層地基加固工程。

（2）改進(jìn)后的塑料排水板打設(shè)技術(shù)完全解決了吹填土淺層地基加固中的“回帶”問(wèn)題，打設(shè)成功率可達(dá)80%以上。

[1] 趙培生.塑料排水板在天津港工程建設(shè)中的應(yīng)用[J].水道港口，2003，24（2）：88-93.

[2] 耿勇志，樊文躍.塑料排水板加固軟基的施工[J].路基工程，1997，（6）：69-71.

[3] 劉亞平，劉太剛，于連平.塑料排水板特殊打設(shè)頭的研制[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2004，（4）：18-19.