減少塑料排水板施工過程中的回帶率

劉明亮 廣州打撈局

隨著建筑市場的不斷發(fā)展，土地資源逐漸減少，各構建筑物的標高逐年提高，也就讓地基基礎的工程質(zhì)量要求越來越高。加上圍海造地，許多的地基處理需要采用真空預壓，而插打塑料排水板是真空預壓的關鍵工序之一。塑料排水板的施工質(zhì)量直接影響著地基處理的深度和效果，是軟基處理質(zhì)量控制的關鍵工作，而排水板回帶現(xiàn)象在整個地基處理行業(yè)中非常普遍，且在實際施工過程中各參建單位均不夠重視。為保障真空預壓施工質(zhì)量可控，結(jié)合工程實例，對造成塑料排水板回帶的原因進行分析研究，采取措施使塑料排水板打設的回帶根數(shù)達到設計及相關規(guī)范要求（回帶排水板根數(shù)不應超過打設總根數(shù)的5%），為后續(xù)同類工程提供寶貴經(jīng)驗。

1.工程背景

該工程位于天津南港，紅旗路路基圍埝軸線、B02路基圍埝軸線、B03路基圍埝軸線及紅旗路路基圍埝軸線向南偏移300m形成工程邊界紅線。該工程東西方向長2327.01m，南北防線寬300m。主要分為淺層地基預處理階段、第一級擋埝施工階段、深層軟基真空預壓處理階段、第二級擋埝施工階段四個施工階段，其中深層真空預壓處理是本工程關鍵性工序，塑料排水板打設是關鍵分項工程，也是本工程的重難點。

在吹填區(qū)吹填1.0m的砂性土墊層后采用真空預壓進行地基處理，真空預壓處理面積為614791.89m，豎向排水體為B型塑料排水板，排水板工程量為13553064.93m，采用正方形布置，間距0.9m，A1～A17區(qū)板底標高為-12m，施打深度18.7m。

根據(jù)《水運工程塑料排水板應用技術規(guī)程》（JTS 206-1-2009），塑料排水板打設時回帶的根數(shù)不宜超過總根數(shù)的5%；該規(guī)程設計文件要求：允許小部分塑料排水板（總量5%以下）回帶，但回帶長度應小于500mm。

2.塑料排水板回帶的原因分析

塑料排水板打設主要依靠插板機將排水板打設到設計深度，依靠土層中的土體對排水板的摩擦力使得排水板留在土體中而不隨插板機套管上拔被帶出，而材料質(zhì)量、施工工藝、機械類型、地質(zhì)土質(zhì)、施工環(huán)境等都可能造成排水板回帶，為確保充分了解現(xiàn)場實際問題及措施效果，在施工現(xiàn)場選取了3個典型區(qū)域，即A-2區(qū)、A-9區(qū)和A-17區(qū)進行排水板試插，對塑料排水板打設出現(xiàn)回帶情況進行現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計，試驗區(qū)實測數(shù)據(jù)見表1。

表1 塑料排水板回帶試驗區(qū)實測數(shù)據(jù)表

從現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)可以看出，現(xiàn)場塑料排水板回帶情況嚴重，不滿足規(guī)范要求，必須采取措施減少回帶率。

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查、查看施工記錄等手段，分析從人、材、機、法、環(huán)五個方面研究可能造成塑料排水板回帶的主要原因，其因果圖見圖1。

圖1 塑料排水板回帶因果圖

通過對因果圖中的原因進行排查，確定排水板操作人員和現(xiàn)場施工人員均接受過塑料排水板技術交底和培訓，交底記錄齊全，同時操作人員均持證上崗，有從事過類似機械操作的經(jīng)驗，現(xiàn)場施工均嚴格按照相關規(guī)范及專項方案進行，無違規(guī)操作現(xiàn)象發(fā)生；現(xiàn)場地勘布設點合理，地勘資料較為完善，復勘頻率滿足設計和規(guī)范要求；所選擇的塑料排水板供應商是合格供應商，采購報批手續(xù)符合公司材料采購程序；查材料進貨記錄、送檢記錄，證實每批塑料排水板使用前均按《水運工程質(zhì)量檢驗標準》（JTS 257-2008）頻率進行監(jiān)理見證取樣送檢，檢驗報告顯示排水板質(zhì)量符合規(guī)范要求。

但在A-2區(qū)、A-17區(qū)位于吹填口附近因土體含水量較大（50%～60%），插打的排水板無法留在土體中，塑料排水板回帶率較高。樁靴與套管端頭密封不緊密，導致有淤泥進入套管，套管被淤泥塞滿后回帶頻率顯著增加。

通過記錄A-2、A-9、A-17區(qū)三個典型區(qū)域排水板施工過程中的插板機拔管時間，計算了拔管速率，發(fā)現(xiàn)回帶率隨拔管速率減小而減小，當拔管速率減小到一定程度后回帶率基本不變（詳細記錄見表2）。

表2 插板機拔管速率記錄表

通過對試驗數(shù)據(jù)分析（見圖2），可得出造成塑料排水板回帶的主要原因為：①樁靴與套管端頭密封不緊密，淤泥進入套管；②套管上拔速度過快；③土體含水量過大。

圖2 塑料排水板回帶原因排列圖

3.采取針對性的施工措施

造成塑料排水板回帶的主要因素有樁靴與套管端頭密封不緊密導致淤泥進入套管和套管上拔速度過快等兩個方面，以上原因占總數(shù)的86%，只要解決這兩個因素的8 8.6%以上，回帶率將降至（1-86%＊88.6%）＊21%=5%以下，那么“回帶排水板根數(shù)不超過打設總根數(shù)的5%”的目標是可以實現(xiàn)的。

（1）針對土體含水量大，采取及時排水，確保下拉滑動摩擦力大于上拉滑動摩擦力。

1）挖排水溝排水：在地基處理區(qū)域50～100米為間隔用鉤機開挖一條高2米底寬1米的排水溝，利用水力梯度使土體中部分水流入排水溝，并在排水溝上每20米設一個集水井，集水井中安裝潛水泵，用水泵將水排出場地，從而減小土體含水量。

2）預留排水板時多層重疊折回：排水板預留折回時適量增加預留長度，重疊后至于套管底部，增加排水板與土體的接觸面，從而增加下拉摩擦力以此降低回帶。如圖3。

圖3

3）進料口加裝滾軸：在套管頂部進料口安裝一個金屬或塑料滾軸，以滾動摩擦代替滑動摩擦，減小套管上拔時，排水板與進料口之間的摩擦力。如圖4。

圖4

4）鐵皮代替樁靴：預留排水板折回時，穿過預先制作好的鐵皮上拉手式的鐵絲并折回，折回長度約20cm～30cm，然后用大號訂書釘將其固定，操作人員拉緊排水板的另一端，使鐵片與樁靴底部緊貼，然后開始插板施工，其優(yōu)點主要在于當套管插至較軟土層時，鐵片緊包套管底端，不易出現(xiàn)進泥堵管現(xiàn)象，同時鐵皮與土體的摩擦力可增加排水板的下拉力；當插至較硬土層時，鐵片可保護排水板，不易出現(xiàn)排水板斷裂現(xiàn)象。排水板穿鐵皮施工過程見圖5。

圖5

實施效果：通過開挖排水溝排除了大量水分，避免了插板過程中排水板孔洞大量出水，但排水溝開挖適合于含砂量較大的土質(zhì)，土質(zhì)為含砂量較小的淤泥時無法開挖形成排水溝；通過在進料口加裝滾軸并在預留排水板時多層重疊折回，能有效的降低排水板的回帶量;使用鐵皮代替樁靴后回帶率大幅下降，能有效避免回帶的發(fā)生，但鐵皮為一次性消耗品，無法重復利用，施工成本增加。采取以上措施后回帶率顯著降低。

（2）針對樁靴與套管端頭密封不緊密，淤泥進入套管，采取措施保證樁靴與套管端頭的密封性。

1）改造樁靴，加大與套管端頭貼合度：使用直徑8mm，長度大于套管直徑10cm的廢鋼筋做樁靴（如圖6），將排水板從套管底部拉出，裹住鋼筋條，操作人員拉緊排水板的另一端，使被排水板裹住鋼筋條卡在套管底部的凹槽內(nèi)，然后進行插板施工，插板完成后廢鋼筋條留在土層中。

圖6

圖7

2）定期空振套管，清除導管內(nèi)淤泥：在插板過程中每10～15根（空振頻率根據(jù)實際施工中的回帶情況進行調(diào)整）進行一次空振，通過振動清除套管內(nèi)的淤泥。

3）套管上部安裝高壓水槍，沖洗套管內(nèi)淤泥：在套管頂部安裝一條高壓水槍，在插板過程中每施打10～15根（沖水頻率根據(jù)實際施工中的回帶情況進行調(diào)整）排水板后拔出套管，使用高壓水槍自上而下沖洗套管內(nèi)的淤泥，套管內(nèi)淤泥洗凈后繼續(xù)插板施工。

實施效果：通過對預留排水板折回工序操作工藝的嚴格控制和采用與套管端頭貼合度更高的鋼筋條，提高了套管底部的密封性，回帶率顯著下降，同時，空振套管和在套管內(nèi)安裝高壓水槍，能高效地清除套管內(nèi)淤泥，減少回帶的同時提高了施工速度。

（3）針對套管上拔速度過快，通過試插確定回帶率最小的最佳拔管速率，嚴格控制拔管速率在最佳拔管速率以內(nèi)。

在排水板大面積施工前，根據(jù)地質(zhì)情況劃分排水板施工典型區(qū)域，按典型區(qū)域進行試插，確定回帶率最小時的最佳拔管速率，以最佳拔管速率展開大面積施工。

實施效果：通過試插確定最佳拔管速率，排水板施工按最佳拔管速率0.32m/s勻速上拔，既保證了施工進度，又有效降低了回帶率。

4.措施效果

針對排水板回帶現(xiàn)象，在該工程中有針對性地采取以上有效措施，使塑料排水板的回帶現(xiàn)象顯著降低，并在A-2、A-9、A-17區(qū)典型區(qū)域各記錄300根排水板的回帶情況，實測數(shù)據(jù)見表3。

表3 采取措施后塑料排水板回帶實測數(shù)據(jù)表

通過現(xiàn)場觀察記錄顯示，“樁靴與套管端頭密封不緊密導致淤泥進入套管”造成回帶的發(fā)生頻率由原來的50%降低至24%，“套管上拔速度過快”造成回帶的發(fā)生頻率由原來的36%降低至18%，總回帶率從原來的21%降低至1.9%，合格率達到了98.1%，達到了“回帶排水板根數(shù)不超過打設總根數(shù)的5%”設計要求，提高了工程整體質(zhì)量，為企業(yè)樹立了良好的品牌形象，節(jié)約了塑料排水板約149萬米，節(jié)約工程成本約268萬元。

5.結(jié)語

本文針對現(xiàn)場塑料排水板施打過程的回帶問題提出解決措施，充分考慮綠色文明施工，竭盡為業(yè)主服務，采取措施后有效地減少了排水板施打過程中的回帶量和補打排水板量，減少了材料的不必要浪費，節(jié)約了施工成本，保證了塑料排水板的施打質(zhì)量，為今后同類施工積累了寶貴經(jīng)驗，也為該項目后期真空預壓能夠達到設計效果打下堅實的基礎。