PVD排水板在軟土地基處理中的應(yīng)用

何永興，王留濤，李明濤，曹 鵬，王德臣

1中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

2中國石油管道局工程有限公司第五工程公司，河北 任丘

1.引言

豎向PVD排水板排水法是排水固結(jié)法的一種形式。該方法使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。使構(gòu)筑物在使用期間不產(chǎn)生不利的沉降或沉降差[1][2]。PVD排水板排水法以其施工工期短，沉降量小、穩(wěn)定性好、造價低等優(yōu)勢在軟土基處理工程中占據(jù)了舉足輕重的地位[3]。

緬甸成品油庫項目為場區(qū)標高6.0 m以下為淤泥層，淤泥深度為22~24 m；標高6.0~10.0 m為沙回填層，需要地基處理場區(qū)面積約為10 × 104m2。采用PVD排水板和沙墊層組合的施工方法加速了地基固結(jié)速度，有效提高了地基的承載力和穩(wěn)定性，縮短了施工工期，取得了良好的效果。

2.技術(shù)原理及特點

2.1.技術(shù)原理

利用插板機械在含水量大、孔隙比大、壓縮性高、深厚的軟土地基中插設(shè)具有良好透水性的PVD排水板，在軟土地基中形成豎向的排水通道，在排水管道上部鋪設(shè)沙墊層形成水平排水通道增加排水性能。在上部附加荷載(如預(yù)壓堆載、沙墊層等)的作用下，在軟土地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力。軟土地基中的孔隙水應(yīng)力和附加應(yīng)力引起的超孔隙水應(yīng)力隨著孔隙水排出而降低，地基的孔隙水含水量也隨之降低，從而增加了土體密實度，使軟土地基在較短的時間內(nèi)達到較高的固結(jié)度，大大減小地基處理后構(gòu)筑物的沉降。

2.2.技術(shù)特點

1)PVD排水板可在超軟弱地基上進行施工，適用于淤泥、粉土及飽和性土等軟土地基。

2)PVD排水板施工快、工期短，每臺插板機每日可插板35000 m以上。尤其對于深厚的軟土地基進行加固時，可大大縮短施工工期。

3)PVD排水板由廠家批量生產(chǎn)，質(zhì)量均勻易控制，具有良好的濾水、透水和排水性能，適應(yīng)地基變形的能力強，不影響排水性能；材料重量輕，搬運方便，施工質(zhì)量易控制和檢查；PVD排水板的斷面尺寸小，插入時對地基土擾動小，連續(xù)性好；施工機械簡單，施工速度快，施工場地整潔。

3.操作要點

3.1.施工準備

3.1.1.回填沙場地驗收

按照場地標高設(shè)計要求，對回填沙用設(shè)備進行平整，回填沙頂部標高滿足設(shè)計要求。

3.1.2.技術(shù)準備和測量放線

1)根據(jù)設(shè)計給定的處理長度、寬度及板距計算出布設(shè)的排數(shù)和列數(shù)。

2)劃分各施工區(qū)域，用全站儀測放各區(qū)域控制點，各區(qū)控制點插紅色小旗同時打下木樁并標明控制點編號。

3)在已放樣確定的范圍內(nèi)，用經(jīng)緯儀和50 m鋼尺按圖紙布置測放出PVD排水板打設(shè)板位(測放誤差控制在 ± 50 mm以內(nèi))，邊角處排水板可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整，并用竹簽或排水板芯等插入沙墊層作標記。

4)做排水板布樁圖和施工記錄表格，向現(xiàn)場施工人員進行技術(shù)交底和要求，做好施工記錄，防止遺漏。

3.1.3.插板設(shè)備組裝調(diào)試

緬甸成品油庫項目插板設(shè)備采用挖掘機改裝液壓靜壓式插板機，將普通挖掘機卸掉小臂后，加配高25 m的專用活動插板架，利用挖掘機自身的液壓傳動系統(tǒng)驅(qū)動插板機側(cè)面鏈條傳動，插板機上的樁管芯將PVD排水板送入地下，達到設(shè)計深度后，插板機前下腳會離地，證明已插到硬土層。上拔樁套管，割斷PVD板，移機轉(zhuǎn)入下一根樁位。

3.1.4.場區(qū)沉降觀測點設(shè)置

在PVD排水板安裝前需提前埋設(shè)沉降觀測點，排水期間，沉降量小于15 mm時，每3天觀測1次，沉降量大于15 mm時，需每天觀測，每月定期進行月沉降報告總結(jié)，驗證PVD插板后場地沉降效果是否滿足設(shè)計要求。

3.1.5.集水井安裝和場區(qū)排水溝

PVD排水板處理軟土地基需要裝大量的集水井，并開挖縱、橫向排水明溝，溝底鋪PVD布防滲，及時將井內(nèi)的積水抽出。集水井底標高為6 m，間距50 m (長度和寬度方向各50 m)，井深4 m，井直徑為600 mm，采用透水性良好的混凝土管組裝，外側(cè)用紗網(wǎng)包裹。

3.2.打設(shè)PVD排水板

PVD排水板施工順序為：定位 → 將PVD排水板通過導(dǎo)管從管靴穿出 → 將PVD排水板與樁尖連接貼緊管靴并對準樁位 → 插入PVD排水板 → 拔管剪斷PVD排水板。

1)PVD排水板導(dǎo)管靴與樁尖均采用圓形。樁尖平端與導(dǎo)管靴配合要適當，避免錯縫，防止淤泥在打設(shè)過程中進入導(dǎo)管，增大對PVD排水板的阻力。

2)PVD排水板入土深度以穿透淤泥層為準，實際打入深度不得小于設(shè)計深度。PVD排水板接長時，采用濾膜內(nèi)芯板平搭接的連接方式，搭接長度應(yīng)大于20 cm。打設(shè)后的PVD排水板的垂直度偏差應(yīng)控制在1.5%以內(nèi)，打設(shè)過程中應(yīng)保證排水帶不扭曲，透水膜不被撕破和污染。

3)PVD排水板打設(shè)完畢后，剪斷多余的部分，剪斷時應(yīng)保證沙墊層以上的外露長度至少為20 cm，使其與沙墊層貫通，保證排水順暢。

3.3.堆載預(yù)壓

為取得良好的固結(jié)沉降效果，在回填沙過程中，堆沙的高度超出設(shè)計場地標高2 m，超出設(shè)計標高的回填沙作為上部壓載的荷載。堆載預(yù)壓時間一般不少于30 d，上部荷載的移除時間應(yīng)結(jié)合地基沉降的數(shù)據(jù)是否滿足設(shè)計沉降要求來確定。

3.4.插板完成區(qū)域排水

插板完成后，及時對區(qū)域內(nèi)的集水井進行抽排水，淤泥層中的水通過PVD插板排至沙層內(nèi)，通過集水井將水抽出匯至縱橫向排水明溝內(nèi)，加速地基固結(jié)沉降。

4.質(zhì)量控制措施

1)為保證沙墊層具有良好的透水性能，在插板過程中提供足夠的支承性能，沙墊層應(yīng)采用含泥量小于5%的中粗沙，且不含有機雜質(zhì)，碾壓密實。

2)嚴格按施工圖設(shè)計的位置、間距進行測放PVD排水板插設(shè)位置，并作好標識，嚴禁隨意施插。

3)樁尖與套管要配套，避免淤泥進入套管。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須及時清除，以免塑料板與套管壁間的摩擦力增大帶出塑料板。

4)嚴格檢查PVD排水板的回帶長度，當其超過50 cm時，必須在相鄰板位處補打一根，且回帶的根數(shù)不宜超過打設(shè)總根數(shù)的5%。

5)為確保PVD排水板打設(shè)深度，插板機塔架上應(yīng)設(shè)有明顯的進尺標記，以控制排水板的打設(shè)深度。

5.結(jié)語

緬甸成品油庫項目經(jīng)沉降觀測表明，在插板1年后，沉降量達到720 mm，符合預(yù)期理論計算結(jié)果。相較于換填法、靜置固結(jié)法，節(jié)省了工期，大大降低了施工成本。PVD排水板在該項目的成功應(yīng)用為今后類似軟土地基處理提供了技術(shù)借鑒和參考。