淺析碎石樁+塑料排水板處理西南地區(qū)軟土地基的應(yīng)用

楊波

（山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 該工藝特點(diǎn)

（1）采用了碎石樁和塑料排水板的組合施工工藝，能充分發(fā)揮碎石樁和塑料排水板各自進(jìn)行地基處理的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，避免單一地基處理方法的缺陷。

（2）縮短填筑體沉降穩(wěn)定周期，加快機(jī)場(chǎng)道面施工進(jìn)度。

（3）采用在盲溝上鋪設(shè)排水墊層的方法，保證了場(chǎng)地的排水通暢。

2 該工藝適用范圍

該工藝適用于西南地區(qū)機(jī)場(chǎng)對(duì)淤泥質(zhì)黏土、軟塑狀黏土和可塑狀黏土進(jìn)行地基加固處理的機(jī)場(chǎng)地基處理工程。

3 工藝原理

碎石樁采用振動(dòng)沉管法，梅花形布樁，樁長(zhǎng)應(yīng)穿透軟弱土層和硬塑夾層，達(dá)到持力層。待碎石樁施工完畢并檢測(cè)合格后，對(duì)樁頂碎石進(jìn)行碾壓，在樁頂鋪設(shè)底層土工布，再鋪設(shè)級(jí)配碎石褥墊層，用插板機(jī)在樁間形心插塑料排水板。使碎石樁、塑料排水板和原土層構(gòu)成復(fù)合地基，顯著提高地基承載力，降低壓縮性。排水板檢測(cè)后，再鋪設(shè)級(jí)配碎石褥墊層和上層土工布覆蓋塑料排水板。

排水盲溝穿越碎石樁+塑料排水板區(qū)域時(shí)，應(yīng)先施工盲溝，后施工碎石樁及插板，最后在盲溝頂部鋪設(shè)排水墊層。在上部預(yù)壓荷載作用下，軟土地基中的孔隙水由塑料排水板排到上部鋪設(shè)的碎石墊層中，再通過(guò)場(chǎng)地的盲溝系統(tǒng)排出，加速軟基排水固結(jié)。

4 施工工藝及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

鋪設(shè)施工墊層→碎石樁施工→檢驗(yàn)、驗(yàn)收→鋪設(shè)排水墊層底部土工布→鋪設(shè)第一層排水墊層→塑料排水板施工→測(cè)量、驗(yàn)收→鋪設(shè)第二層排水墊層覆蓋排水板和盲溝頂部→鋪設(shè)排水墊層頂部土工布。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 鋪設(shè)施工墊層

場(chǎng)地清表后，鋪設(shè)50cm厚中風(fēng)化砂巖墊層并平整，用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，要求壓實(shí)度≥90%，以滿足樁機(jī)行走。

4.2.2 碎石樁施工

（1）工藝流程

試驗(yàn)性施工→布點(diǎn)和樁機(jī)定位→樁尖到達(dá)持力層→樁管裝入碎石→擠密碎石成樁→拔管至原地面。

（2）試驗(yàn)性施工

正式施工前，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況選取代表性位置進(jìn)行成樁工藝和成樁擠密試驗(yàn)。需確定的施工參數(shù)包括：持力層最大電流、充盈系數(shù)、反插次數(shù)、留振時(shí)間等。碎石樁施工完成21d后，進(jìn)行樁身重型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)和樁間土標(biāo)貫檢測(cè)，檢驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）布點(diǎn)和樁機(jī)定位

碎石樁的布點(diǎn)采用等邊三角形布點(diǎn)，間距1.8m，布樁誤差控制在±5cm內(nèi)。

待樁機(jī)就位后，合攏合瓣樁尖，將樁管向下垂直，校正樁管垂直度≤1.5%，使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位標(biāo)記，利用樁尖徐徐靜壓1～2min后，開(kāi)啟振動(dòng)錘使樁管下沉。

（4）樁尖到達(dá)持力層

啟動(dòng)振動(dòng)錘，使樁尖下沉到持力層，要求達(dá)到持力層電流值≥150A，并持續(xù)振動(dòng)1～2min，確保穿透軟弱土層和硬塑夾層。

（5）樁管裝入碎石

停止振動(dòng)，稍提升樁管使樁尖打開(kāi)，立即將碎石由加料口注入樁管內(nèi)，灌入量按樁身理論體積與充盈系數(shù)計(jì)算。嚴(yán)格控制碎石灌入量，充盈系數(shù)一般控制在1.2～1.4。

（6）擠密碎石成樁

①振動(dòng)拔管：管內(nèi)灌入碎石高度需大于2/3管長(zhǎng)，方可開(kāi)始振動(dòng)拔管；拔管速度應(yīng)均勻，不宜過(guò)快，宜控制在1m/min，每提管50cm留振20s。

②每拔管達(dá)到1m向下反插深度不小于30cm至穩(wěn)定電流，在距離地表2～6m范圍內(nèi)，反插深度不小于50cm，進(jìn)行數(shù)次反插直至樁管內(nèi)碎石全部灌入。

③拔管過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常敲擊沉管，確保沉管內(nèi)碎石流入樁孔內(nèi)，避免縮頸現(xiàn)象發(fā)生。

④投料時(shí)要分批加入，并有專人負(fù)責(zé)記錄碎石灌入量，直至該樁設(shè)計(jì)碎石用量全部投完為止，以防超灌或少灌。

（7）拔管至原地面

①樁尖拔出地面后，啟動(dòng)振動(dòng)，進(jìn)行最后一次反插。

②孔口加壓至前機(jī)架抬起時(shí)，完成一根樁施工。

③移動(dòng)樁機(jī)至另一點(diǎn)位，重復(fù)以上操作。

4.2.3 檢驗(yàn)、驗(yàn)收

（1）樁身重型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)

動(dòng)力觸探檢測(cè)應(yīng)符合以下要求：最小值不小于3擊，平均值不小于8擊，加固面以下1～6m范圍平均值（超過(guò)10擊時(shí)應(yīng)予以剔除）不小于5擊。檢驗(yàn)數(shù)量不少于樁孔數(shù)2%，且每個(gè)碎石樁作業(yè)區(qū)至少3點(diǎn)。

（2）樁間土標(biāo)貫檢驗(yàn)

樁間土檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)位于樁間形心，檢驗(yàn)深度不小于樁長(zhǎng)，每2000m2檢驗(yàn)1點(diǎn)，且每個(gè)碎石樁作業(yè)區(qū)至少3點(diǎn)，檢測(cè)位置應(yīng)靠近樁身重型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)點(diǎn)。

（3）檢驗(yàn)宜在碎石樁施工21d后進(jìn)行。

4.2.4 鋪設(shè)排水墊層底部土工布

碎石樁施工并檢測(cè)完成后，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理、平整，用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)樁頂進(jìn)行碾壓2遍，在樁頂鋪設(shè)一層滲水土工布，土工布規(guī)格為200g/m2。

4.2.5 鋪設(shè)第一層排水墊層

在土工布上鋪設(shè)25cm厚級(jí)配碎石墊層，墊層材料要求最大粒徑≤5cm，含泥量≤3%。以便塑料排水板可以埋入碎石墊層，并且填筑體加載荷后，可以形成排水通道。

4.2.6 塑料排水板施工

（1）工藝流程

排水板試驗(yàn)性施工→插板點(diǎn)位放樣→插板機(jī)定位→振動(dòng)插入排水板→拔管并剪斷排水板→插板機(jī)移位。

（2）排水板試驗(yàn)性施工

鋪設(shè)排水墊層后，再進(jìn)行插板施工。在正式施工前，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況選取代表性位置進(jìn)行試驗(yàn)性插板施工，保證排水板入土長(zhǎng)度穿透軟弱土層，試驗(yàn)后對(duì)排水板進(jìn)行入土長(zhǎng)度檢測(cè)和排水板間距檢測(cè)。

（3）插板點(diǎn)位放樣

塑料排水板的布點(diǎn)在碎石樁間形心，平面定位允許偏差≤5cm。（4）插板機(jī)定位

將排水板與樁尖連接貼緊管靴并對(duì)準(zhǔn)放樣點(diǎn)位。

（5）振動(dòng)插入排水板

排水板入土深度以穿透軟弱土層到達(dá)持力層為準(zhǔn)，實(shí)際打入深度不得小于設(shè)計(jì)深度，并參考碎石樁入土長(zhǎng)度，施工要求插板進(jìn)入持力層1～2m。

（6）拔管并剪斷排水板

到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)始拔管，要求塑料排水板頂端埋入碎石褥墊層內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.5m，并進(jìn)行剪斷。

（7）插板機(jī)移位

移動(dòng)機(jī)架至另一點(diǎn)位，重復(fù)以上操作。

4.2.7 測(cè)量、驗(yàn)收

（1）塑料排水板入土長(zhǎng)度檢測(cè)，不得低于設(shè)計(jì)值，要求板長(zhǎng)穿透軟弱土層到達(dá)持力層，檢測(cè)數(shù)量不低于插板根數(shù)的30%。

（2）塑料排水板間距檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量不低于插板根數(shù)的4%，允許偏差±150mm。

4.2.8 鋪設(shè)第二層排水墊層覆蓋排水板和盲溝頂部

插板完成并檢測(cè)后，然后再鋪設(shè)25cm的碎石墊層以覆蓋排水板和盲溝頂部，確保塑料排水板外露部分埋入碎石排水墊層中。盲溝內(nèi)碎石用滲水土工布包裹，盲溝土工布規(guī)格為300g/m2。

4.2.9 鋪設(shè)排水墊層頂部土工布

對(duì)排水墊層進(jìn)行平整，用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)墊層進(jìn)行碾壓2遍，再鋪設(shè)排水墊層頂部滲水土工布，土工布規(guī)格為200g/m2。

排水盲溝穿越碎石樁+塑料排水板區(qū)域時(shí)，應(yīng)先施工盲溝，參考盲溝設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際地形開(kāi)挖盲溝，結(jié)合軟弱土地基處理的排水墊層，布置于原地基。盲溝出水口應(yīng)延伸至邊坡以外，并與坡外排水溝相連接。

5 材料與設(shè)備

5.1 材料

（1）樁體碎石和碎石墊層規(guī)格。

碎石飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)r≥30MPa，連續(xù)級(jí)配，粒徑≤5cm，含泥量≤3%。

（2）盲溝碎石規(guī)格。

碎石飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)r≥30MPa，連續(xù)級(jí)配，粒徑3～7cm，含泥量≤3%。

（3）墊層土工布規(guī)格：200g/m2。

（4）盲溝土工布規(guī)格：300g/m2。

（5）塑料排水板規(guī)格型號(hào)：SPB-B型。

5.2 施工設(shè)備

碎石樁機(jī)、塑料插板機(jī)、裝載機(jī)、壓路機(jī)、GPS、鋼卷尺、灑水車。

6 質(zhì)量控制

6.1 碎石樁施工質(zhì)量控制

（1）根據(jù)碎石樁成樁質(zhì)量分析及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況，碎石樁沉管電機(jī)應(yīng)采用雙電機(jī)，且每臺(tái)電機(jī)功率為55kW；樁底到達(dá)持力層的電流值不小于150A，才能確保樁體穿過(guò)設(shè)計(jì)要求的軟塑、可塑土層達(dá)到硬塑層，確保樁體著底深度（樁長(zhǎng)）達(dá)到要求。

（2）樁底到達(dá)持力層后，應(yīng)并持續(xù)振動(dòng)1～2min，確保能穿透硬塑夾層。

（3）拔管速度和反插次數(shù)嚴(yán)格按工藝要求實(shí)施。拔管速度應(yīng)均勻，宜控制在1m/min，不能過(guò)快，否則會(huì)導(dǎo)致成樁直徑較小，甚至產(chǎn)生縮徑或斷樁。

（4）碎石樁拔管過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常敲擊沉管，確保沉管內(nèi)碎石流入樁孔內(nèi)，避免縮頸現(xiàn)象發(fā)生。

（5）注意填料時(shí)要分批加入，不宜一次加料過(guò)多。應(yīng)有專人負(fù)責(zé)記錄碎石灌入量，以防超灌或少灌。

6.2 塑料排水板質(zhì)量控制

（1）要求插板穿透軟弱土層到達(dá)持力層，并進(jìn)入持力層1～2m。

（2）塑料排水板接長(zhǎng)時(shí)，采用濾膜內(nèi)芯板平搭接的連接方式，搭接長(zhǎng)度宜大于20cm。

（3）排水板定位偏差≤50mm，打設(shè)過(guò)程中套管的垂直度偏差≤1.5%。

7 效益分析

采用碎石樁+塑料排水板的組合施工工藝對(duì)軟弱土地基進(jìn)行處理。該工藝既能顯著的提高軟土地基的地基承載力和抗剪切能力，很好的控制地基深層水平位移，減少工后沉降；又能縮短軟弱土地基的排水固結(jié)時(shí)間，提高地基軟弱土的強(qiáng)度。對(duì)比換填處理，節(jié)約施工成本，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。