市政道路工程中的塑料排水板+堆載預(yù)壓技術(shù)

摘要：本文結(jié)合具體工程實(shí)例，提出了軟基處理中塑料排水板+堆載預(yù)壓技術(shù)方案，闡述了塑料排水板+堆載預(yù)壓施工原理，并對塑料排水板施工中的測量放線、插板機(jī)安裝、排水板安放、移機(jī)及收尾技術(shù)要點(diǎn)展開了詳細(xì)的研究，詳細(xì)探討了堆載預(yù)壓中堆載及卸載的施工措施。監(jiān)測結(jié)果顯示：地基加固效果明顯。本文研究內(nèi)容有助于提高真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工效率，確保軟基工程整體施工質(zhì)量，促進(jìn)市政道路工程長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：市政道路；軟基加固；塑料排水板；堆載預(yù)壓；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U213.14" "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" "文章編號(hào)：２０９６-2118（2024）04-0026-04

Plastic Drainage Plate+Preloading Technology in Municipal Road Engineering

SHAO Zhongyang

（Powerchina Eco-Environmental Group Co.，Ltd.，Shenzhen Guangdong 518000，China）

Abstract：Combined with concrete engineering examples，this paper puts forward the technical scheme of plastic drainage plate+preloading of pile load in soft foundation treatment，expounds the construction principle of plastic drainage plate+preloading of pile load，and carries out a detailed study on the technical points of measurement and pay-off，installation of board inserting machine，installation of drainage plate，transfer and finishing of plastic drainage plate construction，and discusses in detail the construction measures of pile load and unloading in preloading of pile load.The monitoring results show that the effect of foundation reinforcement is obvious.The research content of this paper is helpful to improve the construction efficiency of vacuum combined pile preloading，ensure the overall construction quality of soft foundation projects，and promote the long-term development of municipal road projects.

Keywords：municipal road；soft foundation reinforcement；plastic drainage plate；preloading；technology application

1 工程概況

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市政道路建設(shè)里程延長，公路建設(shè)中常遇到軟土地基，穩(wěn)定性較差，采取軟基處理措施是保證公路正常施工以及穩(wěn)定使用的重要前提。軟基處理方法較多，其中塑料排水板+堆載預(yù)壓的方案具有較高的可行性，實(shí)踐表明，該軟基加固方案在多數(shù)公路工程中已經(jīng)取得突出的應(yīng)用效果。因此，研究塑料排水板+堆載預(yù)壓技術(shù)具有重要意義，有助于提高軟基處理水平。本文以溫州市昆北路為例，該路全長約為1.55 km，紅線寬度為24 m，雙向4車道，設(shè)計(jì)速度40 km/h。地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，施工場地存在由含砂淤泥、淤泥及淤泥質(zhì)黏土組成的深厚軟土層，具有含水量高、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，屬于施工現(xiàn)場的主要壓縮層。軟基的承載性能弱，受填土荷載作用后，大幅度沉降，固結(jié)時(shí)間相對較長且固結(jié)效果差。為此，工程采用“塑料排水板+堆載預(yù)壓”技術(shù)方案處理軟基。

2 塑料排水板施工原理及施工要點(diǎn)

2.1 施工原理

塑料排水板有釘型排水板和槽型排水板兩種，市政道路軟基施工常采用槽型排水板。板芯為十字形齒槽，作為支撐骨架使用，方便敷設(shè)兩側(cè)濾膜。排水板寬度為10 cm，厚度為5.5 mm。排水濾管和軟基頂面的砂墊層構(gòu)成橫向排水通道。在塑料排水板施工中應(yīng)用真空負(fù)壓泵，通過該裝置抽氣產(chǎn)生負(fù)壓，土壤中的孔隙水由于負(fù)壓荷載的作用而經(jīng)過塑料排水板向上排至砂墊層，再通過排水濾管排出。這樣能夠以較快速度促進(jìn)軟基中的地下水外流，并降低土壤含水量，使地基沉降逐漸趨于密實(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，從而提升地基的承載力。

2.2 塑料排水板的選用

2.2.1 外觀質(zhì)量檢驗(yàn)

1） 包裝應(yīng)完好無損，規(guī)格適宜，在裝車、運(yùn)輸、卸載等環(huán)節(jié)中不可受損，并且不得暴露板芯。塑料排水板的包裝材料應(yīng)具備可靠性，尤其是對于堆放時(shí)間較長的排水板，需要采用具有抗紫外線輻射能力的包裝材料。

2） 尺寸合適，寬度、厚度的允許偏差分別為±2 mm，+0.5 mm。

3） 板芯結(jié)構(gòu)完整、平滑，無氣泡、空洞等缺陷，槽齒均勻分布且沒有倒伏現(xiàn)象，通水面積和容水體積均充足[1]。

2.2.2 性能指標(biāo)

1） 縱向通水量、復(fù)合體抗拉強(qiáng)度、濾膜抗拉強(qiáng)度等都是塑料排水板的重要性能指標(biāo)（見表1）。塑料排水板在土中潮濕狀態(tài)下使用時(shí)，會(huì)受到橫向力的作用，而在安裝時(shí)，則處于干燥狀態(tài)并承受縱向拉力。在土壓力作用下，橫向強(qiáng)度不足的濾膜將緊貼板芯槽齒并陷入其中，產(chǎn)生的不良影響是減小過水面積和排水量。為保證濾膜的正常使用，濾膜濕態(tài)抗拉強(qiáng)度的控制指標(biāo)以橫向抗拉強(qiáng)度為主，干態(tài)抗拉強(qiáng)度的控制指標(biāo)以縱向抗拉強(qiáng)度為主。

2） 濾膜與板芯包覆緊密、平整，無松動(dòng)、翹起等情況。

3） 接頭搭接長度在20 cm以上，每卷排水板濾膜接頭數(shù)量最多為1個(gè)。

A，B，C型排水板適用于打設(shè)深度＜15 m，25 m，35 m。本工程淤泥層厚度30 m，因此選用C型排水板。

2.3 塑料排水板施工

1） 測量放線：測量人員用全站儀、經(jīng)緯儀等工具確定排水板施工區(qū)域，打設(shè)控制點(diǎn)，設(shè)置標(biāo)記，在本工程中，塑料排水板的布置間距為0.9 m。

2） 插板機(jī)就位：以塑料排水板安裝位置為準(zhǔn)，使插板機(jī)就位，調(diào)整好設(shè)備的姿態(tài)，使其平整、穩(wěn)定；安裝管靴，在插板機(jī)的套管中穿過塑料排水板，與專用管靴連接。

3） 標(biāo)高控制：根據(jù)塑料排水板的布置深度要求，在打設(shè)架上設(shè)置醒目的深度標(biāo)記。條件允許時(shí)，可以采用可測深度的排水板或配置具有自動(dòng)記錄打設(shè)深度功能的儀器控制塑料排水板進(jìn)入黏性土中1.0 m的要求。操控插板機(jī)，使塑料排水板連同套管插入地層指定深度，然后拔出套管，并將塑料排水板布置到位。

4） 剪斷排水板：塑料排水板超過孔口的長度需深入砂墊層至少200 mm，根據(jù)此要求控制塑料排水板的長度，做剪斷處理，預(yù)留段需彎折埋設(shè)至砂墊層。

5） 移機(jī)及收尾工作：經(jīng)檢查確認(rèn)塑料排水板的位置、深度、垂直度和外露長度均符合工程要求后，進(jìn)行移機(jī)，并按計(jì)劃施工下一塊排水板。記錄塑料排水板施工數(shù)據(jù)和質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。在塑料排水板打設(shè)到位后，及時(shí)回填海砂以避免泥土落入孔中，在孔洞收縮前完成[2]。

2.4 施工質(zhì)量控制

《塑料排（蓄）水板施工技術(shù)規(guī)程》（DB11/T 1363—2016）中的相關(guān)規(guī)定，塑料排水板施工應(yīng)按以下要求進(jìn)行。

1） 塑料排水板施工前，清理路基50 m寬度范圍內(nèi)的積水，挖除原地面的淤泥、腐殖土、樹根等不利于塑料排水板施工的干擾物。

2） 經(jīng)過現(xiàn)場清理后，填筑6%灰土，用輕型壓路機(jī)靜壓2遍～3遍，形成雙向路拱，在道路邊線以外開挖用于固定密封膜的密封溝及促進(jìn)地基排水的縱向排水溝。

3）以導(dǎo)線點(diǎn)為準(zhǔn)，先測放道路中樁和施工軸線，再以鋼尺量距的方法確定樁位中心，設(shè)置標(biāo)記。測量放線后嚴(yán)格復(fù)核，控制偏差，例如樁位偏差需在15 cm以內(nèi)。

4） 打設(shè)塑料排水板

插板機(jī)就位，檢驗(yàn)設(shè)備的位置和運(yùn)行狀態(tài)，確保無任何異常現(xiàn)象如晃動(dòng)或劇烈振動(dòng)。管靴與樁位標(biāo)記的偏差需＜±70 mm，鋼套管無彎曲變形現(xiàn)象，鉆桿保持垂直，以便垂直打設(shè)塑料排水板。

測量原地面高程，確定鉆桿長度，根據(jù)塑料排水板的打設(shè)深度要求在鉆架上設(shè)置標(biāo)記。

塑料排水板經(jīng)導(dǎo)管從底部穿出、回折，與管靴口貼緊，與樁尖穩(wěn)定連接。管靴保持穩(wěn)定，作為輔助裝置，方便施工人員將塑料排水板底部錨固至指定深度。

塑料排水板插打初期緩慢進(jìn)行，應(yīng)及時(shí)檢測與糾偏，以避免傾斜；經(jīng)過一段時(shí)間插打后，當(dāng)導(dǎo)管所處位置與設(shè)計(jì)標(biāo)高相差2 m時(shí)，需要減慢插打速度，加強(qiáng)偏差控制。施工人員應(yīng)密切關(guān)注各裝置的使用情況，若鉆機(jī)異常晃動(dòng)，則立即暫停施工，調(diào)整姿態(tài)并進(jìn)行固定后再繼續(xù)套管沉設(shè)；若鉆桿垂直度存在偏差，則需逐步進(jìn)行糾偏，確保偏差不超過樁長的1.5%?；貛Ц鶖?shù)不超過總根數(shù)的5%，回帶長度不超過500 mm[3]。

塑料排水板的長度包含入土深度、砂墊層厚度和外露長度，且在取三者總和的基礎(chǔ)上還需考慮適當(dāng)?shù)母挥嗔俊Ｋ芰吓潘褰Y(jié)構(gòu)完整，不可在樁中延長，否則連接部位可能發(fā)生滲漏。插板時(shí)要謹(jǐn)慎操作，以避免斷裂或?yàn)V膜破損等問題。

導(dǎo)管沉放至設(shè)計(jì)深度后，將同步插打的塑料排水板和管靴留在土中，緩慢拔出導(dǎo)管，在露出地表20 cm的位置切斷排水管。施工人員按照設(shè)計(jì)要求打設(shè)每根塑料排水板，檢驗(yàn)質(zhì)量，記錄信息，確認(rèn)本根塑料排水板的施工效果符合要求后，才可移機(jī)繼續(xù)施工下一根塑料排水板，以此類推。待一個(gè)區(qū)段的塑料排水板全部安裝到位并通過質(zhì)量檢驗(yàn)后，需要將砂料填滿打孔處，形成砂墊層，以便將塑料排水板埋置其中。施工順序是先施工四周，形成封閉的區(qū)域，然后逐步向中間設(shè)置塑料排水板。

5） 在灰土頂層開挖寬度、深度均為30 cm的縱橫向砂溝，埋設(shè)PVC濾管，建立縱橫向連通的濾管排水系統(tǒng)，高效外排抽出的地下水。

6）在砂墊層上鋪設(shè)1層土工布、2層聚氯乙烯密封薄膜。為加強(qiáng)對塑料排水板的防護(hù)效果，本工程使用的是厚度為1.4 mm、斷裂伸長度＞200%、抗拉強(qiáng)度＞16 MPa的密封膜，用黏結(jié)縫平搭接薄膜結(jié)合部位，搭接寬度≥15 mm。密封膜鋪設(shè)到位后，將其周邊埋入密封溝內(nèi)，回填、夯實(shí)8%灰土。

3 堆載預(yù)壓施工技術(shù)

經(jīng)過堆載預(yù)壓一段時(shí)間后，超孔隙水應(yīng)力逐漸降低直至消失，從而使土體有效應(yīng)力明顯提升，并且地基土固結(jié)具有穩(wěn)定性。僅采用堆載預(yù)壓施工技術(shù)處理軟基時(shí)，耗時(shí)較長，為加快軟基固結(jié)，聯(lián)合應(yīng)用塑料排水板施工技術(shù)，施工思路是：先向軟土地基中插設(shè)塑料排水板，然后堆載中細(xì)砂，每級(jí)堆載厚度為1.0 m，分3級(jí)依次堆載，堆載所用中細(xì)砂的容重不低于17 kN/m3，堆載材料中的含泥量不高于10%。卸載：當(dāng)平均固結(jié)度達(dá)到80%以上，殘余沉降量＜50 cm且連續(xù)10 d保持＜0.15 mm/d的沉降速率，即可進(jìn)行真空度卸載。預(yù)計(jì)總的抽真空時(shí)間為180 h；路基、路面基層施工中，要求連續(xù)2個(gè)月平均每月累計(jì)下沉量＜5 mm時(shí)，才能對路基面層進(jìn)行施工。

4 加固效果分析

4.1 地表沉降分析

地表沉降分析指標(biāo)為真空壓力、水荷載，以軟基加固區(qū)中心點(diǎn)為例，兩項(xiàng)指標(biāo)與沉降時(shí)程曲線，如圖1所示。在聯(lián)合采用塑料排水板和堆載預(yù)壓技術(shù)后，在94 d軟基已經(jīng)基本沉降至穩(wěn)定狀態(tài)。加固區(qū)內(nèi)各觀測點(diǎn)的沉降量較為均勻，無異常波動(dòng)，整個(gè)加固區(qū)域平整，未形成“鍋底狀”，表面濾管布置方式合理，能夠均衡各點(diǎn)的荷載作用，使軟土均勻地沉降、固結(jié)，減小軟土地基的工后差異沉降量。

4.2 孔隙水壓力分析

在加固區(qū)中心埋深為4.0 m，6.0 m，9.0 m，12.0 m和15.0 m的位置分別埋設(shè)1支孔隙水壓力計(jì)，測到加固區(qū)中心孔壓時(shí)程曲線見圖2，可以看出，30 d左右孔壓降低速度較快，此后孔壓降低速度放緩，隨著時(shí)間的延長而逐步減小孔壓降低速率，時(shí)間達(dá)到40 d左右時(shí)，即便膜面的總荷載由于水荷載的施加而有所增加，但孔壓僅有微小的變化，時(shí)間達(dá)到94 d后，孔壓穩(wěn)定。實(shí)踐表明，采用塑料排水板和堆載預(yù)壓的綜合處理方案后，預(yù)壓達(dá)到設(shè)計(jì)荷載時(shí)，地基土的主固度基本完成，具有穩(wěn)定性。

4.3 加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)的對比

軟土地基加固完成后，進(jìn)行現(xiàn)場靜力觸探試驗(yàn)、十字板原位測試、現(xiàn)場鉆探取土樣室內(nèi)試驗(yàn)，加固前、后土體物理力學(xué)指標(biāo)對比見表2。

由表2可知，在聯(lián)合應(yīng)用塑料排水板和堆載預(yù)壓加固技術(shù)后，改善了土體的物理力學(xué)指標(biāo)，例如原位十字板抗剪強(qiáng)度增加約17%～18%，含水量和孔隙比降低約10%，軟基固結(jié)至穩(wěn)定狀態(tài)，地基土抗剪強(qiáng)度增加約50%，地基加固效果良好，且在淤泥質(zhì)黏土層和淤泥層的加固效果更加突出[4]。

5 結(jié)語

1） 針對軟基天然承載力不足的情況，聯(lián)合應(yīng)用塑料排水板和堆載預(yù)壓技術(shù)加固軟基，以較少的資源投入取得良好的軟基加固效果。

2） 加固后，地基各觀測點(diǎn)的沉降量較為均勻，地基平整，無明顯的“鍋底狀”，可減小地基的工后差異沉降。

3） 聯(lián)合應(yīng)用塑料排水板+堆載預(yù)壓技術(shù)加固軟基后，有效改善了土體的物理力學(xué)性能指標(biāo)，地基土抗剪強(qiáng)度增加約50%，加固效果良好，表明本工程采用的塑料排水板和堆載預(yù)壓綜合加固方案具有可行性有參考價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]肖時(shí)輝，周波，王虎，等.市政道路深厚軟土地基處理的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（19）：43-46.

[2]唐昌意.真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法在深厚軟土路基處理中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（10）：45-46.

[3]林慧姬.真空聯(lián)合堆載預(yù)壓在軟基處理工程中的應(yīng)用[J].四川水泥，2016（6）：224-225.

[4]龍浪波.塑料排水板真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟基處理沉降監(jiān)測分析[J].四川建筑，2015，35（2）：86-87，90.

編輯：劉 巖