塑料排水板施工中回带问题的处理

塑料排水板施工中回带问题的处理塑料排水板施工工艺以其施工速度快、造价低等优势在软基处理工程中占据了举足轻重的地位，但是，在插设塑料排水板施工中通常出现的回带现象，并且超出设计要求和施工规范规定。针对这一问题，在珠海高栏港软基处理工程中对塑料排水板施工工艺进行了一些简单改进，取得了较为理想的效果。现将改进的工艺进行整理和总结，希望使其更趋完善，为今后解决类似问题提供宝贵的经验。1工程概述1.1工程概况珠海市高栏港集装箱码头扩建区填土和软基处理工程（包括码头基槽开挖、接岸带工程）位于珠海市高栏港内，与已建成的国际货柜码头西南侧相接，为拟建2个5万吨码头后方地基处理工程。本工程地基处理范围分为重箱区和重箱区外侧区域，设计重箱区采用插设塑料排水板加堆载预压地基处理方法，重箱区外侧区域采用施打砂桩加堆载预压地基处理方法（后由于地质原因，设计修改重箱区外侧区域接岸带30m宽采用施打短砂桩加插设塑料排水板加堆载预压的地基处理方法）。本工程插板区总面积为：286213m2，设计SPB-C型塑料排水板总量为4439475延米，SPB-B型塑料排水板总量为971768延米。设计要求塑料排水板插设深度以插穿淤泥、淤泥质土为控制，并进入下卧粘土层30cm。本工程项目部共采用9台LZ-30型振动插板机（主要在重箱堆场区施工），3台挖掘机改造的液压插板机（主要在扩大处理区及辅助功能区施工），1台65T杭州吊改造的振动锤为50kw的振动插板机（主要在接岸带30m宽施打完短砂桩区域施工）。1.2工程地质情况本工程区域地处珠江三角洲，且备河流入海珠江三角洲相的特点，为河流冲洪积与海水、泻湖沉积共同作用的结果。拟建工程区插设塑料排水板所需穿过的土层自上而分别为：⑴素填土：主要由粉细砂、粉土、贝壳碎组成。平均层顶标高为3.43m，平均层底标高为3.01m，平均层厚0.43m。⑵淤泥～淤泥质土：饱和、流塑，局部软塑。含少量粉细砂和贝壳碎，局部偶间夹薄层粉细砂。平均标贯击数N=1。平均层顶标高为-0.67m，平均层底标高为-8.91m，平均层厚5.04m。亚层有：细砂、淤泥夹砂、淤泥混砂、中粗砂。⑶粘土～粉质粘土：饱和～湿、可塑，局部软塑。含少量粉细砂粒。平均标贯击数N=8.4击。平均层顶标高为-12.93m，平均层底标高为-16.79m，平均层厚为3.35m。亚层有：中粗砂、粉土、淤泥质土。⑷淤泥质土：饱和、软塑，局部可塑。偶夹薄层粉细砂或粉细砂斑及腐植物、贝壳碎。平均标贯击数N=4击。平均层顶标高为-17.71m，平均层底标高为-21.82m，平均层厚为3.41m。亚层有：粘土～粉质粘土、粗砾砂。⑸粘土～粉质粘土：饱和～湿、可塑，局部软塑或硬塑。含粉细砂或局部夹细砂班、泥质结核碎。平均标贯击数N=11击。平均层顶标高为-24.06m，平均层底标高为-27.11m，平均层厚为2.97m。2塑料排水板回带的原因分析2.1塑料排水板在插设过程中，由于承压淤泥具有极强的流动性，受桩靴与插管的密封程度影响，淤泥极易挤入管内，造成排水板粘在插管内壁，导致插管上提时，排水板自重及土体摩擦力远小于插管上提时对排水板的摩阻力，从而导致全程回带现象的产生（见图1a）。2.2插管未堵塞，塑料排水板部分回带。该现象多发生在插设深度较浅，且土层较为干硬的情况，原因是插管上提后，桩位成孔，排水板无法被土体夹住，当桩管上提到较为软塑性土层时，周围土体可以夹住排水板底端，此现象为部分回带。2.3塑料排水板在插设至设计深度后，由于排水板自重、桩靴的重力及土体摩擦力小于插管上提时对排水板的摩阻力，导致桩靴弹不开，从而导致整根回带现象（见图1b）。3本工程对塑料排水板回带现象的处理3.1振动式插板机回带现象的处理：以往处理塑料排水回带现象，通常采用提高桩靴与插管底端结合处的密封性，但由于插管下沉遇较硬土层时，受振动锤上下振动力的影响，导致桩靴与插管之间局部产生间隙，土体极易挤入插管内，而造成排水板的回带现象。本工程的实践证明，振动插板机只要增加一套自动冲水装置、改造进料（带）口及改造桩靴工艺便能够大幅度降低回带现象。3.1.1自动冲水装置：在插管沉设过程中，给插管内加水，这样便额外增加了向下的力，参照公式（G插管内水自重+G桩靴自重及排水板自重+F土体摩擦力＞N插管上提时对排水板的摩阻力），从而基本上解决了塑料排水板的回带现象。该冲水装置由高压水泵、耐高压塑料水管组成，在插管进料口上方固定住塑料水管的一端，高压水泵的开关安装在插板机操作室，在插管沉设过程中，操作人员打开水泵开关，给插管内冲水。冲水高度由现场操作人员根据地质情况控制，本工程插板施工实践证明，当插管进入原状土时开始冲水，插至设计深度后停止加水再提管，效果较好。若遇土体中存在较厚淤泥或淤泥质土层时，可适当增加冲水时间，即在插至设计深度稍停片刻再关水（以插管内的水不从进料口溢出为准），然后再提管，这样可以避免淤泥挤入插管内导致回带现象的发生，而且增加了排水板插设的成功率。3.1.2进料（带）口改造：主要目的是减小塑料排水板在进料口的摩擦力，即：在插管进料口下端增加一组光滑的滚轴，在插管上拔时，滚轴转动以减小塑料排水板与轴之间的摩擦。（见图：2a）3.1.3桩靴改造工艺：主要目的是增加桩靴自重，即：在桩靴下部焊接一块钢筋条。3.2液压式插板机回带现象的处理：本工程扩大处理区由于上层土体较软，且土体上层淤泥较厚，该区域塑料排水板设计插设深度＜25m，振动式插板机容易将土体扰动及液化，故采用液压插板机在该区域进行施工。本工程针对液压式插板机回带现象，采用了两种一次性桩靴工艺（一次性钢板及一次性钢筋头作为桩靴），取得了明显的效果。3.2.1一次性钢板桩靴工艺：本工程通过自制一次性长方形钢板，上部点焊拉手形状的钢条（见图2b）。施工工艺为：首先将排水板从插管底部拉出，穿过拉手式钢条并折回，折回长度约15cm～20cm，然后用大号订书丁将其固定，操作人员拉紧排水板的另一端，使钢板与桩靴底部紧贴，最后开始插板施工。该工艺是将钢板桩靴留入土体中，主要是增加桩靴、排水板与土体的摩擦力，通过塑料排水板深度记录仪显示，该施工方式十分有效的控制了回带现象。其优点：当插至较软土层时，钢板紧包插管底端，不易出现进泥堵管现象；当插至较硬土层时，有钢板保护排水板，不易出现断板现象。提高了插设的成功率，减少了人员、机械、材料等资源的浪费。缺点：使用该一次性钢板桩靴成本偏高。3.2.2一次性钢筋头（锚杆）工艺：本工程有1台液压式插板机使用一次性钢筋头作为桩靴（见图2c），施工工艺为：首先将排水板从插管底部拉出，裹住钢筋头，用大号钉书钉将其固定，操作人员拉紧排水板的令一端，使被排水板裹住钢筋头卡在插管底部的凹槽内，最后进行插板施工。该工艺也是将桩靴留入土体内，增加桩靴、排水板与土体的摩擦力，通过现场施工情况来看，该方式也能控制回带现象。其优点：使用废钢筋头作为桩靴的成本稍低，工艺较简单。缺点：因排水板与土体直接接触，若遇较硬土层时极易出现断板现象。4结语施工实践证明，塑料排水板施工工艺的改进，既能大幅度提高塑料排水板插设的成功率和施工效率，也能减少人工、机械台班及材料等资源的浪费，降低施工成本。本工程中通过现场实践对塑料排水板插板机简单、合理、有效的改造，使塑料排水板的施工进度和质量得到了充分的保障。