引孔插板技術(shù)在沿海灘涂區(qū)深厚淤泥層上的應(yīng)用

裴志超

(中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽 110000)

526國道岱山段改建工程環(huán)繞岱山本島東、北兩側(cè)，位于海陸交界處，海灘和陸域海積平原區(qū)上部分布淤泥、淤泥質(zhì)土，具高含水量、高孔隙比、低承載力的特點，工程性質(zhì)差，厚度一般16.0～40.0m不等，路基多處于深厚淤泥層上，主線與支線部分段落采用堆載預(yù)壓排水固結(jié)法。由于深厚淤泥層承載力較低，在其上的填料必須達到一定厚度方能使工作墊層趨于穩(wěn)定，以使插板機、挖掘機、運輸車輛等機械設(shè)備在工作墊層上正常作業(yè)。本工程工作墊層填料為清宕渣，試驗段工作墊層填筑完成后，厚度檢測結(jié)果為1.7～2.1m，再加上40cm厚碎石排水層(下層)，最厚部位達2.5m。由于清宕渣粒徑不均勻，還有超粒徑情況，大小不一的清宕渣顆粒組成了較密實的結(jié)構(gòu)層，目前常用的插板設(shè)備很難將套管直接穿透此超厚工作墊層。因此，本文結(jié)合當(dāng)前面臨的實際問題，在總結(jié)多年類似工程施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，詳細闡述了引孔插板技術(shù)在沿海灘涂區(qū)深厚淤泥層上鋪設(shè)超厚工作墊層條件下的應(yīng)用過程，對今后類似工程施工具有指導(dǎo)意義。

1 引孔插板技術(shù)簡述

引孔插板技術(shù)巧妙使用挖掘機配備三角形破碎錘，在釬桿上安裝自制引孔管組成引孔設(shè)備，引孔管長度為2.5m，可以穿越最厚部位的工作墊層。插板前集中進行引孔作業(yè)，引孔后做好標(biāo)記，插板時可以順利在標(biāo)記孔位插入塑料排水板。該技術(shù)不僅完美解決了在超厚工作墊層上插入塑料排水板的施工難題，而且大大節(jié)約了插板作業(yè)時間，插板與引孔工序形成流水作業(yè)，可實現(xiàn)工期和費用雙控的目標(biāo)。引孔設(shè)備見圖1。

圖1 引孔設(shè)備組裝示意

2 施工工藝流程

2.1 總體施工工藝流程

總體施工工藝流程見圖2。

圖2 總體施工工藝流程

2.2 引孔施工工藝流程

引孔施工工藝流程見圖3。

圖3 引孔施工工藝流程

2.3 塑料排水板施工工藝流程

塑料排水板施工工藝流程見圖4。

圖4 塑料排水板施工工藝流程

3 施工方法

3.1 路基邊線測量放樣

灘涂面測量放線工作比較困難，需要做好技術(shù)交底和崗前培訓(xùn)工作，提前制作好泥船，雇當(dāng)?shù)鼐用褙撠?zé)定樁拉線，采用全站儀在灘涂面上放樣出路基施工邊線，插線旗做好標(biāo)記。

3.2 灘涂面清除雜草

灘涂面上通常會長滿蘆葦、雜草或其他水生植物，采用水陸兩用長臂式挖掘機進行清表作業(yè)，該挖掘機配備了中空浮箱式底盤，從而使其具有在沼澤、灘涂等松軟地面上行走和停駐的能力。清除的雜草暫時堆放在施工邊線兩側(cè)，具有臨時反壓作用，施作反壓護道前將雜草挖出外運。

3.3 泥面上鋪設(shè)復(fù)合土工布

清表作業(yè)完成并驗收合格后，利用潮汐規(guī)律人工鋪設(shè)復(fù)合土工布。本工程漲潮時作業(yè)面水深約50cm，可采用泥面人工鋪設(shè)方法，沿垂直道路軸線方向?qū)⑤p木板漂浮在水面上，每卷土工布寬幅4m，縱向擺放3根輕木板，將土工布在輕木板上展開，輕木板交替使用。每卷土工布鋪展后固定牢固，沿四邊每4m插上立桿，完成一塊土工布攤鋪后緊接著鋪設(shè)下一塊，鋪設(shè)土工布時接頭采用“前壓后”原則，即前鋪土工布要壓住后鋪土工布，以確保清宕渣填料進占時搭接處不會被翻起，土工布搭接采用高強度尼龍繩進行縫接處理，搭接寬度不小于30cm。

3.4 填筑反壓護道及清宕渣工作墊層

先行對稱同步填筑路基兩側(cè)反壓護道，兼做進場施工便道，為了保證清宕渣工作層厚度均勻，緊跟其后采用“橫向進占法”鋪筑全斷面工作墊層，以使路基全斷面及時形成整體，反壓護道填筑斷面超前工作層填筑斷面小于10m。

為了減輕泥面頂部施工荷載，采用小型自卸車運輸，小型推土機配合攤鋪。小型運料車倒車將清宕渣料運輸至填筑部位，將料卸在土工布旁，然后用推土機緩慢將料推至土工布上，并推平；保證汽車輪胎一直行使在新攤鋪清宕渣工作墊層上，既可以對新攤鋪層進行初步預(yù)壓，還避免了汽車輪胎在復(fù)合土工布上直接碾壓造成復(fù)合土工布撕裂。如遇到流泥地段，在已鋪設(shè)清宕渣料上鋪墊專用鋼板，挖掘機在鋼板上工作，拋灑石料使墊層大面積均勻同步上升，分層均勻鋪填，防止泥面局部隆起。

3.5 攤鋪碎石排水層

碎石排水層設(shè)計總厚度為60cm，分兩層攤鋪，下層40cm，上層20cm，便于控制塑料排水板板頭預(yù)留不少于50cm在排水墊層內(nèi)。由于清宕渣工作層已隔離泥面，在其上攤鋪碎石排水層與陸上施工無區(qū)別，采用常規(guī)攤鋪方法即可。

3.6 引孔

由于清宕渣料粒徑無法保證單一且均勻，還會經(jīng)常出現(xiàn)超粒徑現(xiàn)象，大小不一的粒徑形成級配，在機械設(shè)備行走壓實后形成較密實結(jié)構(gòu)層，且填筑厚度普遍超過2m，無法直接將套管打穿工作墊層，這時就需要采用引孔技術(shù)將工作墊層穿透，實現(xiàn)在超厚工作墊層上引孔插板的目的。

挖掘機選用CAT320液壓挖掘機，三角形破碎錘選用諾森RM155瑞馬三角形破碎錘，釬桿直徑為155mm，工作壓力為160～180bar，總重量為3005kg。自制引孔管選用內(nèi)徑為160mm的鋼制套管,長度為2.5m，頂部設(shè)置4根螺栓，用以將引孔管與釬頭固定牢固，底部制成圓錐頭，以便輕松穿透工作墊層。將引孔管套在釬桿上，擰緊4根固定螺栓，組成專用引孔設(shè)備。

引孔設(shè)備在作業(yè)區(qū)旁組裝完成，根據(jù)已放樣的孔位進行有序引孔，引孔施工工藝見圖3。

3.7 塑料排水板施工

3.7.1 設(shè)備選型

由于施工部位處于深厚淤泥層上且設(shè)計插入深度較深，現(xiàn)場每天受潮水侵襲，施工條件極為復(fù)雜，經(jīng)過對履帶式插板機、步履式插板機、軌道式插板機、挖掘機改裝型插板機等進行綜合比選，最終選定軌道式插板機應(yīng)用于本工程。該插板機井架高度為35m，最大插入深度可達28m；選用該型插板機還基于以下2點考慮：

a.軌道式插板機采用軌道移位，可在移位前調(diào)節(jié)好軌道水平精度，不僅可以縮短調(diào)平時間，提高工作效率，還可以使塑料排水板均勻分布，保證良好的垂直度，從而保證了軟基均勻排水固結(jié)效果。

b.軌道式插板機運輸方便，拆裝簡單，一般運輸至施工現(xiàn)場后開始安裝，2天后即可投入生產(chǎn)。

3.7.2 機具安裝、就位

軌道式插板機安裝大約需要2天，提前在施工地點附近安裝好，插板機就位后調(diào)整導(dǎo)向架，保證樁錘豎直度；插板機基礎(chǔ)設(shè)置穩(wěn)固，保證其平衡度滿足穩(wěn)定性要求。

3.7.3 塑板裝靴

將塑料排水板端部穿過預(yù)制靴頭固定架，對折帶子長約10cm，固定連接。將靴頭套在空心套管端部，固定塑料排水板，并使其在下沉過程中能阻止泥沙進入套管。

套管樁靴和套管應(yīng)配合適當(dāng)，結(jié)合緊密、無縫，以免淤泥進入后增大塑料板與套管內(nèi)壁的摩擦力，導(dǎo)致塑料板回帶。

塑料排水板與樁靴的連接，宜在穿過樁靴上的固定架之后將板體對折不小于10cm，連同樁靴一起塞入空心套管內(nèi)；安裝好樁靴后，應(yīng)等套管下落至樁靴與地面接觸后方可松手，確保樁靴與套管緊密結(jié)合。

3.7.4 在引孔標(biāo)記處插入套管

采用錘擊法將套管連同塑料排水板頂住樁尖一起插入地基，通常錘擊通過工作層后就開始自落，進入地基持力層時再開始捶打，套管入土深度距設(shè)計深度2m左右時放緩捶打頻率，緩慢捶打至設(shè)計深度。

打設(shè)過程中防止塑料排水板扭曲變形，透水膜不得損壞。

3.7.5 拔管、割帶

塑料排水板插入到設(shè)計深度后隨即拔管，拔管時要連續(xù)緩慢進行，中途不得放松吊繩，防止因套管下沉而損壞塑料排水板；拔管時若塑料排水板被帶起長度大于0.5m，則應(yīng)重新沉管插板。

塑料排水板的施插工序完成后用鐮刀割斷，保證端頭平齊，頂端埋入碎石排水層的長度不應(yīng)小于0.5m。

3.8 鋪設(shè)無紡?fù)凉げ?/h3>

無紡?fù)凉げ间佋O(shè)應(yīng)平鋪，拉直，不得卷曲、扭結(jié)，搭接長度不小于30cm，沿橫向?qū)げ即罱硬捎酶邚姸饶猃埨K進行縫接處理，縱向如有搭接，搭接寬度不小于30cm。

3.9 埋設(shè)沉降觀測板

3.9.1 沉降板制作

a.沉降板按圖5設(shè)計要求制作，沉降板由底板、底管(φ40鍍鋅鋼管)及保護套管(φ75PVC管)組成，底板尺寸為50cm×50cm，厚度5mm。鋼材選用及連續(xù)焊縫要求均滿足設(shè)計要求，焊縫高度不小于連接板厚度。

b.測點及觀測元器件的埋設(shè)位置應(yīng)標(biāo)設(shè)準(zhǔn)確，埋設(shè)穩(wěn)定。觀測期間應(yīng)對觀測點采取有效的保護措施，旁邊掛設(shè)標(biāo)識牌防止施工機械的碰撞以及人為因素的破壞。

3.9.2 埋設(shè)方法

a.在埋設(shè)地點挖60cm×60cm×20cm左右的土坑，坑內(nèi)用厚3～5cm砂墊平壓實。

b.將沉降板平放在坑內(nèi)，四周用砂填實并校正水平，再回填土整平壓實。

c.填料時，應(yīng)先在沉降板周圍填料壓實，以保護沉降板，護套管埋設(shè)于離底板30cm處。

d.為防止施工時損壞沉降板與測桿，周圍采用小型夯實機夯實，套管外側(cè)涂一層醒目顏色，蓋頂加插小紅旗，以示警誡。

e.沉降板測桿連接4m高度，傾斜度不大于1°。

3.10 填筑宕渣料堆載預(yù)壓

預(yù)壓荷載在路基填筑至路面標(biāo)高后進行，宕渣堆載料采用常規(guī)路基填筑方法按設(shè)計要求分層攤鋪碾壓密實。

4 結(jié) 語

引孔插板技術(shù)是對傳統(tǒng)堆載預(yù)壓排水固結(jié)法施工工藝進行的改進和提升，使塑料排水板在超厚工作墊層上實現(xiàn)快速插板的效果；本文闡述了泥面上鋪設(shè)土工布的方法以及橫向進占法攤鋪墊層過程，利用潮汐規(guī)律鋪展土工布節(jié)省了大量人工成本和土工布面積，橫向進占法不僅解決了在深厚淤泥層上填筑工作墊層存在的厚度不均問題，還節(jié)約了清宕渣填筑工程量。該技術(shù)所用施工設(shè)備簡單、工藝方法便捷，質(zhì)量可靠，可節(jié)省工期和費用，值得在類似工程中推廣。