圍海堤基處理采用打設(shè)塑料排水板的施工方法

周 斌

（江蘇河?？萍脊こ碳瘓F(tuán)有限公司，江蘇泰興 225400）

1 工程概況

天津海濱旅游區(qū)臨海新城圍海造陸項(xiàng)目四區(qū)圍堤工程位于天津永定新河河口北部海域，圍堤全長1102.021 m，采用充填袋斜坡堤結(jié)構(gòu)形式。灘面高程在▽-0.9 m～▽-1.0 m，護(hù)面采用50～80 kg 塊石，充填袋外側(cè)三角縫用編織袋碎石找平，外側(cè)壓腳棱體采用60～100 kg 塊石，內(nèi)側(cè)壓腳棱體采用50～80 kg 塊石；圍堤頂高程▽5.5 m，頂寬5 m；充填袋圍堰施工至▽4.2 m，其上為30 cm 二片石墊層+70 cm 山皮土+30 cm 簡易山皮石路面，路面兩側(cè)設(shè)混凝土路牙；圍堤兩側(cè)邊坡均為1∶2，分兩級(jí)坡，第一級(jí)坡至▽2.5 m。

本工程設(shè)計(jì)水位（新港理論最低潮面基準(zhǔn)）：高水位4.3 m，低水位0.5 m，極端高水位5.88 m，極端低水位-1.29 m。

由于地質(zhì)條件較差（灘面淤泥層較厚），圍堤地基采用在砂墊層范圍內(nèi)打設(shè)塑料排水板的方法進(jìn)行處理，塑料排水板打設(shè)深度到▽-14 m，呈正方形布置，間距1.0 m，共打設(shè)塑料排水板63.51 km。

2 排水板質(zhì)量控制

（1）性能及質(zhì)量要求。本工程塑料排水板采用槽型土工聚合物排水帶，塑料排水板的型號(hào)為B 型。十字筋形芯板的原料為以高壓聚乙烯為主體的塑料，外裹無紡布濾膜采用粘合型的包裹方式。由于本工程地基土的含水量大、抗剪強(qiáng)度低、工程地質(zhì)條件差，并且工程的施工條件較差，因此，為保證地基排水固結(jié)以增加地基土的抗剪強(qiáng)度，確保工程的安全，采用了杜邦濾膜。塑料板性能指標(biāo)要求見表1。

表1 塑料板性能指標(biāo)要求

塑料排水板芯槽齒應(yīng)無倒伏現(xiàn)象，板芯材料必須透明、無孔洞、無氣泡，且表面必須平滑。塑料排水板芯板外包濾膜應(yīng)緊貼平整，無皺折和松套現(xiàn)象，粘合縫必須連續(xù)，縫寬為5±1 mm。濾膜纖維分布必須均勻，無毛絮。

（2）排水板到貨驗(yàn)收。加強(qiáng)現(xiàn)場檢查驗(yàn)收，每批排水板必須附有廠方合格證及性能自檢報(bào)告，每卷排水板應(yīng)包裝良好，卸裝運(yùn)輸中沒有破損，每批貨到現(xiàn)場后，必須抽取5 卷排水板進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，另抽取1 組進(jìn)行性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格者方能用于施工。同批次生產(chǎn)的塑料板每20萬m 進(jìn)行1次抽樣檢驗(yàn)，少于20萬m 時(shí)至少抽查1次，不同批次的塑料板應(yīng)分批分次檢驗(yàn)。

塑料排水板的其它質(zhì)量及檢驗(yàn)要求應(yīng)嚴(yán)格按照交通部《塑料排水板質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ/ T257-96）執(zhí)行。

3 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

4 海上排水板施工

4.1 海上作業(yè)特點(diǎn)

（1）要求工作平臺(tái)有足夠的漂浮性能和穩(wěn)定性，使導(dǎo)管插入拔出對(duì)工作無影響，導(dǎo)桿移邊工作時(shí)不會(huì)造成平臺(tái)傾斜或顛覆，并要求水下剪板。

（2）水深看不到灘涂面，看不準(zhǔn)樁位，不能直接放樣決定樁位，只能依靠GPS 或其他標(biāo)志船定船位。由工作臺(tái)導(dǎo)桿移動(dòng)來控制樁位，要求工作平臺(tái)盡量大，平臺(tái)一次定位打設(shè)的排水板根數(shù)盡量多，以減少間距誤差。

圖1 施工工藝流程圖

（3）海上風(fēng)多浪大，施打塑料排水板需要采用抗風(fēng)浪能力較強(qiáng)的打設(shè)船，以滿足水上打設(shè)塑料排水板的穩(wěn)定性要求，從而保證打設(shè)的質(zhì)量。因風(fēng)浪大會(huì)造成導(dǎo)桿傾斜，影響排水板垂直度，故要求整機(jī)重心低、穩(wěn)定性好，有足夠的抗風(fēng)浪性能。露在外面的排水板隨風(fēng)漂動(dòng)，會(huì)使濾膜破損，甚至折斷，亦需保護(hù)。

（4）潮漲潮落使水位呈周期性變化，導(dǎo)桿若按同一深度（水深+入土深度）貫入，其入土深度亦呈周期性變化，深淺不一，要求隨時(shí)觀測水位，調(diào)整導(dǎo)管的貫入深度，使排水板入土深度一致。

（5）作業(yè)點(diǎn)離岸距離遠(yuǎn)，要求配備發(fā)電機(jī)及一些生活設(shè)施。

（6）海水具有腐蝕性，對(duì)平臺(tái)設(shè)備要有防腐蝕措施。

4.2 機(jī)械設(shè)備選擇

本工程采用的機(jī)械型號(hào)為HJ30/ 300 型，該機(jī)械主要性能如下：

（1）插設(shè)深度可達(dá)到24 m 以上。

（2）導(dǎo)架可調(diào)整樁架垂直度，保證排水板入土垂直度。

（3）配有塑料排水板施工質(zhì)量檢驗(yàn)自動(dòng)記錄及監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)記錄塑料排水板施工過程中的施工日期、時(shí)間、樁號(hào)，每根樁的插入深度，回帶長度和實(shí)際插入深度等，每天施工完成可累計(jì)樁數(shù)，并將總工程量等所有數(shù)據(jù)存入儲(chǔ)存器。塑料排水板的插入深度和回帶長度是無法進(jìn)行事后檢測的，所以在施工過程中，當(dāng)排水板插入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或回帶長度大于設(shè)計(jì)值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警，以便操作人員迅速、及時(shí)處理問題，保證施工質(zhì)量。

4.3 施工方案

（1）插打部署。插板要由專門的水上插板船進(jìn)行施工，插板船必須有導(dǎo)桿縱橫移位及垂直度調(diào)整、定位瞄準(zhǔn)、打設(shè)深度指示、回帶指示等裝置。插板導(dǎo)管的斷面應(yīng)盡可能與排水板形狀相適應(yīng)，故采用圓形導(dǎo)管插板，100 mm 排水板的導(dǎo)管外徑不大于133 mm，以減少插板時(shí)對(duì)周圍土體的擾動(dòng)及涂抹作用，保證排水效果。

（2）船只定位放樣。先將船舶拖帶到指定區(qū)域，對(duì)打設(shè)船進(jìn)行粗定位，通過壓艙和打設(shè)架調(diào)整，使其打設(shè)機(jī)的打設(shè)架、套管垂直，垂直度偏差不大于1.5%。再利用GPS 或設(shè)立中心標(biāo)拉測繩進(jìn)行打設(shè)船定位，并準(zhǔn)確定出每一排中第一根塑料板的施打位置，然后用打設(shè)架和打設(shè)船邊緣設(shè)的打設(shè)間距標(biāo)記控制板位。

（3）船頭、船尾各拋二頭八字錨，錨纜繩長度為100 m，采用絞錨機(jī)進(jìn)行船體位置調(diào)整。每10 min 根據(jù)潮的漲落調(diào)整錨纜，確保施工時(shí)塑料插板的平面位置準(zhǔn)確。移船定位偏差不宜超過±50 mm，并在船上標(biāo)出樁位，即在插板船的船體橫梁上按樁位尺寸標(biāo)好刻度，插板樁機(jī)可在船體平臺(tái)上按標(biāo)尺前后左右移動(dòng)。

（4）要求打設(shè)船舶錨纜系統(tǒng)性能良好，移船要靈活，用GPS 定位后，確保在允許的風(fēng)浪條件下船體不會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，然后根據(jù)已標(biāo)好的打設(shè)間距，在軌道上水平移動(dòng)打設(shè)機(jī)，準(zhǔn)確地將塑料板打入設(shè)計(jì)樁位，管靴與板位的偏差要控制在10 cm 范圍內(nèi)。當(dāng)風(fēng)浪影響到船體的穩(wěn)定時(shí)，停止打設(shè)排水板。

（5）把已驗(yàn)收合格的塑料排水板按設(shè)計(jì)提出的打設(shè)標(biāo)高先裁剪成板段，并確保其長度在打設(shè)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，尚能外露砂墊層30 cm 以上。再按砂墊層頂面高程分區(qū)確定板長，確保打設(shè)后的外露長度。在板段一端束上22#細(xì)鉛絲，有序地?cái)[放在打設(shè)船上。

（6）打設(shè)塑料板時(shí)，首先從導(dǎo)管頂部的管口送入帶有掛勾的尼龍繩索，待尼龍繩露出套管下口，將塑料板上已束好的鉛絲系在尼龍繩上，然后人工拉尼龍繩，將塑料板帶入管內(nèi)，下端別好鋼筋棍開始打塑料板，待導(dǎo)管打至預(yù)定標(biāo)高后，開始拔管，拔管的同時(shí)放松套管上的繩索。當(dāng)導(dǎo)管全部拔出后，拉斷板頭鉛絲，使板、繩脫離，然后按板距移動(dòng)打設(shè)機(jī)至第二個(gè)板位，同時(shí)把第二根塑料板送入導(dǎo)管，進(jìn)行重復(fù)施打工序。當(dāng)?shù)谝淮簧系乃芰习迦看蛟O(shè)完畢后，移船定位，開始進(jìn)行下一船位的施工。

（7）移船定位后，必須調(diào)整好導(dǎo)管的垂直度才可進(jìn)行插板施工。并在施工過程中，隨時(shí)調(diào)整樁機(jī)垂直度，要求垂直度誤差≤1.5%。導(dǎo)桿沿平臺(tái)邊作業(yè)時(shí)，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整垂直度，達(dá)不到要求時(shí)應(yīng)減少邊沿打設(shè)根數(shù)。導(dǎo)管的傾斜度與打設(shè)的深度有關(guān)，一般10～20 m 深時(shí)傾斜度不大于1.0%。

（8）為防止排水板打設(shè)過程中出現(xiàn)扭結(jié)現(xiàn)象，在沉管下沉?xí)r，用人工拉緊排水板。為減少海水中的泥土堵塞排水板頭影響排水，在剪帶時(shí)應(yīng)保持排水板外露長度長于30 cm，使排水板的外露部分能自然下垂。

（9）打設(shè)排水板時(shí)，對(duì)標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其偏差在±50 cm 內(nèi)。根據(jù)塑料板的長度及設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用水位及打設(shè)機(jī)上的刻度來控制塑料板的打設(shè)標(biāo)高。因此，在打塑料板時(shí)，要準(zhǔn)確掌握施工水位，以便調(diào)整打設(shè)深度，確保達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.4 施工質(zhì)量控制

（1）排水板打設(shè)。穿板時(shí)不能碰傷，劃破濾膜，不合要求的排水板不能使用。打設(shè)時(shí)，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好打設(shè)速度與間距。塑料板需要接長時(shí)，應(yīng)剝開濾膜使芯板順槽搭接，搭接長度不小于300 mm，然后包好濾膜再用釘板機(jī)釘牢，并保持搭接處不進(jìn)淤泥，芯子搭接不堵塞通道。

（2）間距誤差及控制。隨潮位的漲落隨時(shí)調(diào)整錨鏈，使船只保持停留原位，由導(dǎo)桿的移位保證插板間距、船位樁位定設(shè)準(zhǔn)確，確保將樁位間距的平面尺寸誤差控制在+50～-200 mm 以內(nèi)。

（3）回帶誤差及控制?；貛д`差不大于300 mm，回帶率小于5%，如若超過，要檢查樁靴是否磨損，是否需更換，并在旁邊補(bǔ)打一根排水板。

（4）排水板回帶控制。施工憑振動(dòng)頭插到底后向上提拔沉管時(shí)，如果回帶，則排水板帶在沉管口不移動(dòng)，等到排水板帶移動(dòng)，量一下沉管上提高度，此高度即回帶長度。如果回帶長度超過300 mm，則應(yīng)在旁邊補(bǔ)打一根排水板。

（5）打設(shè)塑料板時(shí)，設(shè)專人用靠尺隨時(shí)檢查打設(shè)架的垂直度，當(dāng)架子傾斜度超出規(guī)范要求時(shí)及時(shí)調(diào)整，必要時(shí)打設(shè)架上要配傾斜儀，隨時(shí)調(diào)整樁機(jī)沉管垂直度，控制垂直度偏差≤1.5%。

（6）深度控制。海上作業(yè)一般要求每10 min 觀察潮位標(biāo)，調(diào)整1次導(dǎo)管入水深度，漲潮時(shí)逐一加大導(dǎo)管入水深度，退潮時(shí)逐一減小導(dǎo)管入水深度，始終保持導(dǎo)管入土深度不變。

（7）隨時(shí)檢測水深，調(diào)整沉管入水深度，在樁機(jī)主桿上準(zhǔn)確畫上刻度線，使樁長控制一目了然。

4.5 安全技術(shù)措施

（1）工人上船作業(yè)前進(jìn)行三級(jí)安全教育，主要工種應(yīng)持證上崗。

（2）嚴(yán)禁未穿救生衣上船作業(yè)，機(jī)上操作人員必須戴好安全帽，高空作業(yè)須系好安全帶。

（3）不得酒后上崗，不得穿拖鞋及易滑的鞋在鐵板平臺(tái)上行走。

（4）保持船體穩(wěn)定，四角錨應(yīng)牢固，船體漏水應(yīng)隨時(shí)補(bǔ)修。

（5）臺(tái)風(fēng)來臨，在風(fēng)力達(dá)到7 級(jí)、浪高達(dá)到1 m 時(shí)，施工船只應(yīng)停止作業(yè)，就地拋錨固定；當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)力達(dá)到8級(jí)、浪高達(dá)到1.7～2.5 m 時(shí)，應(yīng)做好隨時(shí)撤退的準(zhǔn)備工作；當(dāng)氣象預(yù)報(bào)為風(fēng)力達(dá)到9 級(jí)或9 級(jí)以上、風(fēng)浪高達(dá)到2.5 m 以上時(shí)，船員應(yīng)預(yù)先將船只駛進(jìn)避風(fēng)港灣內(nèi)，并在拋好錨、安全固定船只后，將所有人員撤退到基地或岸上其他安全地方待命。

（6）樁機(jī)行走及插板深度等應(yīng)有限位裝置。

（7）對(duì)絲繩磨損情況應(yīng)做到心中有數(shù)，該更換的就更換，軋頭固定應(yīng)符合規(guī)范要求。

（8）隨時(shí)檢查柴油機(jī)機(jī)油、電纜線的完好程度，保證柴油機(jī)正常工作。

5 原位觀測成果分析

根據(jù)《天津海濱旅游區(qū)臨海新城圍海造陸項(xiàng)目四區(qū)圍堤工程原位測試實(shí)施細(xì)則》，對(duì)圍堤工程在施工期分階段進(jìn)行了十字板強(qiáng)度試驗(yàn)，以了解地基在使用排水板進(jìn)行處理后固結(jié)強(qiáng)度增長的情況。監(jiān)測單位在整個(gè)圍堤施工過程中共進(jìn)行了3次十字板強(qiáng)度試驗(yàn)，分別為：第一次，2010年3月原位觀測設(shè)備埋設(shè)期間，砂袋棱體荷載尚未堆筑時(shí)，分別在兩個(gè)測試斷面內(nèi)進(jìn)行了天然地基狀態(tài)的十字板強(qiáng)度試驗(yàn)；第二次，2010年8月在圍堤工程砂袋棱體堆筑至▽4.2 m時(shí)，進(jìn)行十字板強(qiáng)度試驗(yàn)；第三次，2011年5月在圍堤工程全部施工完工時(shí)，進(jìn)行了十字板強(qiáng)度試驗(yàn)?，F(xiàn)主要將第三次試驗(yàn)結(jié)果簡單整理分析如下：

（1）在第二次（2010年8月）十字板試驗(yàn)，即在砂袋棱體堆載5個(gè)月時(shí)，▽-8.0 m 以下地基強(qiáng)度增長不明顯，強(qiáng)度增長區(qū)域主要在▽-8.0 m 以上。而從本次（第三次）試驗(yàn)成果中發(fā)現(xiàn)地基強(qiáng)度增長較明顯，增長區(qū)域也從原來的▽-8.0 m 以上擴(kuò)展到整個(gè)揭露區(qū)。

（2）本次十字板強(qiáng)度試驗(yàn)與上次試驗(yàn)結(jié)果比較，增長約10～30 kPa，在▽-8.0 m～▽-12.0 m 區(qū)域地基強(qiáng)度增長最明顯，堤兩側(cè)約增長15 kPa，堤中心位置約增長30 kPa，其它位置約增長了10～12 kPa，增長幅度隨高程變化不大。

（3）通過本次十字板強(qiáng)度試驗(yàn)資料初步整理分析說明，經(jīng)過一年多的排水固結(jié)，地基強(qiáng)度增長狀況良好，排水板加固處理達(dá)到了理想的效果。

6 結(jié)論

（1）海上施工塑料排水板只要施工工藝正確、方法得當(dāng)，質(zhì)量保證措施得力，并按照批準(zhǔn)的施工技術(shù)方案認(rèn)真實(shí)施，從1年多的原位觀測結(jié)果表明地基處理是可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。

（2）從十字板試驗(yàn)資料分析，即使灘涂面在水面下達(dá)6 m 左右，使用塑料排水板進(jìn)行地基處理也是可行的，只是固結(jié)時(shí)間較長，且在施工過程中要嚴(yán)格控制加荷速率。

（3）在水深1.5～6.0 m、風(fēng)浪小于1.5 m 時(shí)，采用專門打樁船打設(shè)塑料排水板的施工工藝是可行的。