淺析機(jī)械插排施工工藝

劉 燦 趙 柯

（中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200）

0 引言

在浙江沿海地區(qū)，為緩解土地壓力，吹填造地工程日益增多，其中真空預(yù)壓法超軟土淺層加固技術(shù)已成為土地開(kāi)發(fā)的有效方式。大部分吹填土承載力幾乎為零，考慮到經(jīng)濟(jì)、安全等因素，多采用人工插排的施工方式。但部分地區(qū)吹填土經(jīng)長(zhǎng)期晾曬之后，表層吹填泥已結(jié)成一層較厚的硬殼層，若采用人工插板，則很難將排水板插至原灘面以下，且吹填土與原狀土的交界面得不到有效處理，而機(jī)械插板可以處理到原灘面以下，考慮吹填土與天然地基處理后的整體性，故采用機(jī)械插排的處理方式[1]。臺(tái)州三期軟基處理工程就是采用機(jī)械插排的處理方式，現(xiàn)根據(jù)臺(tái)州三期軟基處理工程的現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)械插排施工工藝過(guò)程加以總結(jié)和探究，以供其他工程參考。

1 施工步驟

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、質(zhì)量控制以及施工條件的可操作性，針對(duì)機(jī)械插排作業(yè)方式制定以下施工步驟：前期準(zhǔn)備-邊界點(diǎn)放樣-鋪設(shè)工作墊層-插板機(jī)械排位-構(gòu)建材料通道-區(qū)塊點(diǎn)放樣-機(jī)械插排-濾管綁扎-無(wú)紡布鋪設(shè)-真空膜鋪設(shè)。

1.1 前期準(zhǔn)備

1.1.1 搭設(shè)浮橋

為保證施工人員的安全，在部分積水處需搭設(shè)浮橋，浮橋應(yīng)采用泡沫板和竹膠板等材料綁扎牢固，形成一個(gè)整體通道，并在一側(cè)設(shè)置不低于80cm的護(hù)欄。

1.1.2 場(chǎng)地清理

在軟基處理工藝施工前要對(duì)處理區(qū)域進(jìn)行清表，清除泥層表面毛竹、鐵塊等易造成后期真空膜破損的雜物。

1.2 邊界點(diǎn)放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，測(cè)量人員先在圍堤上確定兩相鄰單位分界線(xiàn)上的一點(diǎn)，然后在區(qū)塊內(nèi)用線(xiàn)放樣確定另一點(diǎn)，根據(jù)“兩點(diǎn)一

線(xiàn)”、“三點(diǎn)一線(xiàn)”、“多點(diǎn)成弧”，確定自己的工作面和各相鄰單位編織布的鋪設(shè)方向。

1.3 鋪設(shè)工作墊層

1.3.1 加工編織布

機(jī)械插排前需鋪設(shè)一層150g/m2的編織布作為持力層，以保證施工安全，便于施工。編織布加工時(shí)，其寬度一般控制在20m~30m，由4~6幅（兩線(xiàn)三張或三線(xiàn)四張）編織布縫合而成。

出于搬運(yùn)方便考慮，編織布長(zhǎng)度不宜過(guò)大，其加工長(zhǎng)度一般控制在50m~70m。對(duì)泥漿沉降后承載力較高的區(qū)塊，可采用較大長(zhǎng)度（60m~70m左右）；對(duì)于承載力較低的區(qū)塊，則采用較小長(zhǎng)度（50m~60m左右）[2]。

1.3.2 鋪設(shè)編織布

編織布加工完成后，由人工經(jīng)浮橋抬入?yún)^(qū)塊內(nèi)，然后將編制布攤開(kāi)后進(jìn)行鋪設(shè)，為保證鋪設(shè)質(zhì)量及速度，鋪設(shè)時(shí)宜采用順風(fēng)方向施工，并應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）編織布鋪設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)保持一定的褶皺，以適應(yīng)承載插排機(jī)械的一定拉伸以及預(yù)留真空預(yù)壓沉降；

（2）編制布邊界處，尤其上風(fēng)口，必須插入吹填土以下30cm，并且用黏土袋進(jìn)行壓載，因偶然因素造成的中間破洞處也應(yīng)及時(shí)補(bǔ)好；

（3）區(qū)塊內(nèi)每幅編織布鋪設(shè)完成以后，將相鄰編織布的邊緣用發(fā)電機(jī)帶動(dòng)手提縫紉機(jī)進(jìn)行縫合。

1.3.3 鋪設(shè)土工格柵

對(duì)于某些特殊要求區(qū)塊，比如要求一次處理完畢的河道，次干道等深層插排的區(qū)塊，為了搭建有更大承載力的工作墊層，為后續(xù)有更高質(zhì)量要求的地基基礎(chǔ)，一般會(huì)鋪設(shè)土工格柵，鋪設(shè)要求平整，土工格柵之間搭接處重疊在20cm~30cm，用塑料繩綁接牢固，且綁接間距為30cm。

1.4 插排機(jī)械的排位

在機(jī)械插排過(guò)程中，由于樁機(jī)本身軌道鋪設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及施工現(xiàn)場(chǎng)交通情況、電力情況的局限性，使插排機(jī)械的排位成了一門(mén)值得探究的學(xué)問(wèn)，有效的樁機(jī)排位可以大大提高施工效率，減少成本。

1.5 構(gòu)建材料通道

軟基處理插排施工過(guò)程中，由于施工現(xiàn)場(chǎng)電力、場(chǎng)地等的限制，以及軟基處理中需要大量的編織布、排水板、濾管、無(wú)紡布、真空膜等材料和大量人力，因此每個(gè)施工班組需要規(guī)劃并構(gòu)建一條或多條材料軌道路徑，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）軌道路徑應(yīng)盡可能選擇承載力較大的土層路徑；

（2）軌道路徑應(yīng)盡可能選擇整個(gè)工作面中間，以便二次運(yùn)輸；

（3）當(dāng)運(yùn)輸軌道路徑必須經(jīng)過(guò)水區(qū)時(shí)，應(yīng)用泡沫板和竹膠板搭建一個(gè)穩(wěn)定牢固的浮橋；

（4）當(dāng)運(yùn)輸軌道經(jīng)過(guò)已完成插打的區(qū)域時(shí)，應(yīng)在軌道下墊上一層泡沫板或竹膠板，防止運(yùn)輸車(chē)或是運(yùn)輸軌道本身與排水板頭的重復(fù)摩擦，導(dǎo)致排水板外層濾布破損而影響后期抽真空效果；

管道材質(zhì)宜用鋼管而不是槽鋼，因鋼管軌道搭接處具有較大的接觸面，可以做小范圍轉(zhuǎn)向，且軌道與車(chē)輪接觸面更大，摩擦力更小，移動(dòng)時(shí)更光滑順暢[4]。

1.6 區(qū)塊點(diǎn)放樣

根據(jù)插排機(jī)械排位情況，插排機(jī)械前進(jìn)方向不放樣，橫向兩邊點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成縱向距離，頂端各點(diǎn)間距構(gòu)成橫向距離，加上插排機(jī)機(jī)身本身的間距標(biāo)注，這樣就能插打出較為整齊的排水板，樣本身用加工好的排水板板芯標(biāo)明。

1.7 機(jī)械插排

1.7.1 機(jī)械插排控制關(guān)鍵點(diǎn)

排水板插打是軟基處理中最重要的隱蔽工程，排水板是否按要求插打到位，是影響軟基處理地基承載力的關(guān)鍵因素之一[5]，因此，在排水板插打過(guò)程，管理人員要全程旁站，進(jìn)行嚴(yán)格管理。機(jī)械插排施工有以下7個(gè)控制關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）平面誤差。平面誤差影響著濾管綁扎完畢之后的整體美觀(guān)度，當(dāng)間距過(guò)小時(shí)會(huì)造成材料的浪費(fèi)，過(guò)大時(shí)則會(huì)影響后期抽真空的效果。解決方案：區(qū)塊點(diǎn)放樣的整齊規(guī)范度直接影響著平面誤差，而當(dāng)放樣點(diǎn)無(wú)誤時(shí)，對(duì)于微型插板機(jī)而言，由于插槍下降速度較慢，且較為小巧可控，施工過(guò)程中基本不存在平面誤差的大問(wèn)題。對(duì)于錘頭機(jī)等更大的插板機(jī)械，主要在于插槍下降速度快，工人有時(shí)過(guò)分要求速度，而導(dǎo)致平面誤差大，因此需要讓割板人員和插排機(jī)操作人員配合，在接觸工作墊層時(shí)做到慢、穩(wěn)。

（2）垂直度。垂直度一定程度上影響著插排的深度，以及深層土壤的處理效果，當(dāng)傾斜排水板在區(qū)塊邊界時(shí)，還可能造成后期抽真空過(guò)程中密封溝失泥等問(wèn)題，從而影響抽真空效果。解決方案：插排機(jī)插排過(guò)程中一定要注意割板者與插排機(jī)操作者配合，保持插槍豎直下降。

（3）深度。插排深度直接影響后期真空預(yù)壓處理之后的地基質(zhì)量，是機(jī)械插排過(guò)程中的重中之重，過(guò)淺會(huì)影響質(zhì)量，過(guò)深會(huì)浪費(fèi)材料[6]。關(guān)于插排深度的處理，一般小型錘頭機(jī)以上的大機(jī)械，基本都是在架子上標(biāo)明高度，以方便管理。至于微型插板機(jī)，由于其架子偏細(xì)，標(biāo)志不易辨別，故使用下料插排的方法。

（4）滑板?；鍟?huì)導(dǎo)致插排深度不夠而影響施工質(zhì)量，對(duì)于大型龍門(mén)架插排機(jī)以下的各插排機(jī)（即排水板走插排機(jī)插槍外的），滑板主要在于割板人員與插排機(jī)操控人員急于追求速度所導(dǎo)致的，管理人員發(fā)現(xiàn)后應(yīng)及時(shí)讓其返工重插，并及時(shí)做提醒。而對(duì)于大型排水板走插槍管內(nèi)的插排機(jī)，割板人員應(yīng)注意插槍插入土層瞬間，頂端插銷(xiāo)與鴨嘴之間的貼合，插排機(jī)操作人員因注意插槍一定要插至硬層以下。

（5）回板?；匕逋逡粯訒?huì)影響插排深度，從而影響施工質(zhì)量。產(chǎn)生回板問(wèn)題的原因，主要在于以下兩方面：一是土層特質(zhì)，二是排水板與插槍進(jìn)入土層時(shí)的接觸方式。對(duì)于前者，在留帶過(guò)于嚴(yán)重區(qū)域，特別經(jīng)?；匕逄帲嗖鍘状沃敝吝_(dá)到設(shè)計(jì)要求；對(duì)于后者，割板人員在排水板進(jìn)入土層前排水板要放置合適，但很大一部分在于插槍選擇上，根據(jù)臺(tái)州三期工程管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出的各型號(hào)插排機(jī)較優(yōu)插槍選擇詳見(jiàn)1.7.2所述。

（6）扭板。扭板會(huì)導(dǎo)致后期真空預(yù)壓時(shí)，排水板通水量過(guò)少而影響施工質(zhì)量，產(chǎn)生扭板問(wèn)題的原因，一是割板人員即插排機(jī)槍頭帶著排水板插入土層的瞬間，排水板未擺正；二是在插槍的選擇上存在問(wèn)題，如槍頭過(guò)尖或槍桿過(guò)細(xì)等。

（7）翻漿。翻漿情況多出現(xiàn)在地基承載力幾乎為零的軟基處理時(shí)，而在機(jī)械插排過(guò)程中由于地基本身表面已形成一層硬殼層，基本不會(huì)出現(xiàn)翻漿情況。

1.7.2 各型號(hào)插排機(jī)插槍選擇

針對(duì)滑板、回板、扭板問(wèn)題，根據(jù)臺(tái)州項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各型號(hào)插排機(jī)插槍做較優(yōu)選擇。

（1）中小型、微型插排機(jī)插槍較優(yōu)槍頭(排水板從管外走）。從臺(tái)州三期工程中，中小型插排機(jī)槍頭從初始以插槍為等腰梯形的槍頭，慢慢發(fā)展成三角形槍頭。原本等腰梯形槍頭由于進(jìn)入土層后，排水板與槍桿接觸面過(guò)大，且有的槍桿過(guò)細(xì)，導(dǎo)致回板和扭板現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，后經(jīng)不斷改造、摸索，后期插板槍頭因其排水板與插桿接觸面積小，與槍頭接觸面積大，可大大減少回板、扭板現(xiàn)象，插打過(guò)程中，割板操作工應(yīng)注意捋直拉緊排水板，槍頭三角朝向?yàn)椴脊懿急弥Ч艹颉?/p>

（2）大型插排機(jī)插槍較優(yōu)槍頭（排水板從管內(nèi)走）。大型插排機(jī)由于其插桿普遍偏粗，且插槍下降速度快，從槍桿外走，不易控制排水板寬面朝向以及易出現(xiàn)扭板、滑板問(wèn)題。因此，大型插排機(jī)排水板基本從插桿管內(nèi)走，此時(shí)槍頭會(huì)選擇“鴨嘴”，工作過(guò)程中，在進(jìn)土層前一定要注意將“鴨嘴”前方插銷(xiāo)插好。插銷(xiāo)主要作用在于下落時(shí)封閉鴨嘴口，防止泥土進(jìn)入管中，造成堵塞和捋直排水板，上升時(shí)，抵住排水板，防止發(fā)生滑板現(xiàn)象。注意大型插排機(jī)一般只應(yīng)用于深層插排，因?yàn)橹挥小傍喿臁蹦懿迦氲叵掠矊訒r(shí)，插銷(xiāo)上升時(shí)才會(huì)發(fā)揮滯留排水板作用，如插打深度不是很深區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致材料浪費(fèi)或是工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

大型插排機(jī)排水板經(jīng)管外走，一般會(huì)加一個(gè)捋板圈，增加捋板圈時(shí)應(yīng)注意只能增加一個(gè)不可多加，根據(jù)臺(tái)州工程實(shí)例可知，當(dāng)捋板圈有兩個(gè)或以上時(shí)，插打出的排水板扭板現(xiàn)象比較嚴(yán)重。另外,風(fēng)大時(shí)捋板圈應(yīng)靠近插槍頂端，不然容易發(fā)生滑板現(xiàn)象。管外走排水板，為了施工順暢且不造成材料大量浪費(fèi)，一般一卷與另一卷排水板之間應(yīng)拼接，拼接方式為正中用鐵絲扣緊，縱向距離約20cm。

1.7.3 特殊區(qū)域的處理

機(jī)械插排軟基處理，雖然表層經(jīng)長(zhǎng)期晾曬已形成一層硬殼層，但并不排除個(gè)別區(qū)域由于積水至該表層，使硬殼層松軟，此時(shí)插排機(jī)械經(jīng)過(guò)時(shí),應(yīng)在軌道下鋪設(shè)一層竹膠板和一層泡沫板,以增大插排機(jī)與工作墊層接觸面的壓強(qiáng)，防止發(fā)生插排機(jī)傾倒、下陷等嚴(yán)重安全問(wèn)題，而針對(duì)極個(gè)別特軟區(qū)域，可采用人工插排的方式。采用人工插排的施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)管理，防止插排深度不夠,或扭板現(xiàn)象的發(fā)生。

1.8 濾管綁扎

機(jī)械插排完成后，應(yīng)進(jìn)行濾管綁扎，綁扎順序?yàn)橄冉壴Ч?，再根?jù)布管布泵圖布置主管，主管與支管之間用三通、四通進(jìn)行連接。

1.9 無(wú)紡布鋪設(shè)

鋪設(shè)無(wú)紡布前一定要清理場(chǎng)地，將有可能對(duì)真空膜造成損壞的尖銳物等垃圾清理出場(chǎng)地，經(jīng)由項(xiàng)目部、監(jiān)理驗(yàn)收后方可鋪設(shè)200g/m2無(wú)紡布。無(wú)紡布的主要作用在于保護(hù)排水板頭、濾管及真空膜，以及起到對(duì)水的傳導(dǎo)作用。

1.9.1 無(wú)紡布加工

先在后臺(tái)加工場(chǎng)將無(wú)紡布散開(kāi)，用手提式工業(yè)縫紉機(jī)縫合（縫一道）成50m~70m長(zhǎng)、30m~40m寬的整體，嚴(yán)禁整卷抬入?yún)^(qū)塊滾動(dòng)鋪設(shè)?？p布時(shí)用電安全要求與編織布縫制相同。

1.9.2 無(wú)紡布鋪設(shè)

無(wú)紡布宜順風(fēng)鋪設(shè)，無(wú)紡布縫合方向與濾管方向宜交叉成井字形（以避免搭接出現(xiàn)在濾管附近有長(zhǎng)條縫隙）。由于機(jī)械插排區(qū)域，土地本身已具備一定承載力，結(jié)合臺(tái)州施工過(guò)程中實(shí)例，無(wú)紡布整卷抬入?yún)^(qū)塊內(nèi)然后平整展開(kāi)，鋪布時(shí)嚴(yán)禁踩踏濾管。每幅無(wú)紡布之間的連接，采用工業(yè)縫紉機(jī)縫合或綁扎繩綁扎，工業(yè)縫紉機(jī)縫合搭接寬度為5cm左右；綁扎繩綁扎搭接寬度不大于20cm，綁扎間距為20cm左右。區(qū)塊邊緣處無(wú)紡布與濾管用綁扎繩綁扎牢固。

若區(qū)塊內(nèi)積水較多或區(qū)塊很軟時(shí)，無(wú)紡布平直鋪設(shè)后宜馬上縫合搭接并在區(qū)塊邊界與濾管綁扎固定，避免人員踩踏造成無(wú)紡布褶皺浪費(fèi)。無(wú)紡布鋪設(shè)完成后無(wú)破損，有破損處需用同樣材料縫補(bǔ)。

1.10 真空膜鋪設(shè)

真空膜為聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，厚度為0.12mm～0.16mm，真空膜在工廠(chǎng)根據(jù)圖紙熱合成型，包裝時(shí)一般是沿縱向中心線(xiàn)對(duì)折，鋪膜時(shí)兩邊分別拉開(kāi)到位。真空膜鋪設(shè)包括抬膜、鋪膜、踩膜等工序，訂膜時(shí)一般長(zhǎng)邊為3m，寬邊為2m，方便后期踩膜，真空維護(hù)。并且需在有風(fēng)且風(fēng)力較小的天氣迎風(fēng)鋪設(shè)，無(wú)風(fēng)將增大鋪設(shè)難度，風(fēng)力較大時(shí)十分危險(xiǎn)，不得鋪設(shè)。鋪設(shè)真空膜過(guò)程中，要求鋪設(shè)均勻。由于鋪設(shè)人員多，所穿的工作鞋必須是軟底，以免鋪膜時(shí)對(duì)膜面造成損壞。踩膜時(shí)應(yīng)內(nèi)外膜分開(kāi)，先踩內(nèi)膜再踩外模[7]。

2 結(jié)束語(yǔ)

（1）針對(duì)機(jī)械插排過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及管理細(xì)節(jié)加以總結(jié)，為今后超軟土地基處理中機(jī)械插排的現(xiàn)場(chǎng)管理工作提供參考。

（2）以臺(tái)州三期工程為例，針對(duì)個(gè)別狹長(zhǎng)、材料搬運(yùn)困難區(qū)塊，引入專(zhuān)門(mén)材料軌道以及材料車(chē)，大大提高施工效率，減少施工成本。

（3）根據(jù)插排過(guò)程中的各控制關(guān)鍵點(diǎn)，提出了針對(duì)不同型號(hào)插板機(jī)的不同管理辦法，以期達(dá)到最好的管理效果。

（4）提出特殊區(qū)域不同插排方法，以確保施工安全的前提下保證施工質(zhì)量。

（5）對(duì)機(jī)械插排中的滑板、回板、扭板等難點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)插槍槍頭的合理選擇和排水板使用方式的調(diào)整，使問(wèn)題得以處理，提高了施工質(zhì)量。