塑料排水板在層山圍堤工程軟基處理中的應(yīng)用

石鳳仙

（益陽市資陽區(qū)水利局 益陽市 413000）

黃光佑

（湖南水利水電工程監(jiān)理承包總公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

層山安全區(qū)位于洞庭湖區(qū)錢糧湖垸內(nèi)，北靠華容河，西南為錢糧湖南垸，東為東洞庭湖區(qū)，行政隸屬湖南省岳陽市君山區(qū)。據(jù)2004年統(tǒng)計(jì)資料，區(qū)內(nèi)固定資產(chǎn)21.25億元，國(guó)民生產(chǎn)總值11.9億元。

層山安全區(qū)圍堤工程是洞庭湖區(qū)三垸蓄洪工程的重要組成部分，是洞庭湖區(qū)三垸蓄洪工程選定的先期實(shí)施的試點(diǎn)項(xiàng)目。規(guī)劃安全區(qū)面積為14.24 km2，圍堤總長(zhǎng)為29.094km，其中新建堤防長(zhǎng)度為12.394km，加固堤防為16.70 km；安全區(qū)新建穿堤建筑物為8座，重建穿堤建筑物2座。洪水標(biāo)準(zhǔn)按1954年最高洪水位確定，工程等級(jí)為3級(jí)。

工程區(qū)普遍發(fā)育有淤泥質(zhì)土和軟塑狀粘性土兩類軟弱土層，其埋深均較淺，有些地方直接出露地表，一般埋深（0~3）m，厚度（5~14）m 不等，軟土層含水量高，一般為38%~56%，液限為40%~60%，液性指數(shù)1.00~1.28，大部分呈軟塑狀，少量流塑狀，孔隙比為1.01~1.53，壓縮系數(shù)一般為0.54~1.05，具高壓縮性，天然快剪強(qiáng)度指標(biāo)Φ值3°~8°，C 值（5~10）kPa，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) N63.5=2.4~4.3擊，承載力較低，作為堤防及穿堤建筑物地基易產(chǎn)生不均勻沉降變形及抗滑穩(wěn)定性差等工程問題。

堤基分布的軟土層可導(dǎo)致大堤不均勻沉陷，使堤身開裂，構(gòu)成大堤的安全隱患。涵閘閘基中分布軟土層可導(dǎo)致穿堤涵管沉降變形而開裂。

本工程分別在工程地質(zhì)條件差的6+673.7~6+873.8，8+390~8+930，10+695~12+394堤段采取排水固結(jié)，在堤身自重作用下，使土孔隙水慢慢排去，孔隙比減小，土體發(fā)生固結(jié)變形，隨著超靜水壓力逐漸消失，土的有效應(yīng)力增大，土的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。排水系統(tǒng)采取了插設(shè)塑料排水板的工程處理措施。

2 塑料排水板的性能與選用

（1）塑料排水板的選用。

設(shè)計(jì)采用以高壓聚乙烯為主體材料，作為加速土體固結(jié)的垂直排水通道，外包合成纖維濾膜制成的塑料排水板，起隔土滲水濾膜的作用。本工程選用江蘇省海安縣塑化工廠生產(chǎn)的SPB-B型塑料排水板。

（2）塑料排水板的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：

●塑料排水板尺寸。

① 寬度及公差：95±0.5 mm；

② 厚度及公差：4.0±0.5 mm；

③ 每卷長(zhǎng)度：200 m，長(zhǎng)度極差±2 m。

●主要性能指標(biāo)。

① 縱向通水量：≥25 cm3/s（側(cè)壓350 MPa時(shí)）。

② 抗拉強(qiáng)度：≥1.3 kN/10 cm，此時(shí)延伸率為10%，復(fù)合體伸長(zhǎng)率為10%（抗力為1 kN/10 cm時(shí)）。

③ 每米重102 g。

●濾膜重要性能指標(biāo)。

① 干樣抗拉強(qiáng)度≥125 N/5 cm（應(yīng)變10%時(shí)）；

② 濕樣抗拉強(qiáng)度≥100 N/5 cm（應(yīng)變10%時(shí)）；

③ 滲透系數(shù)K20≥5×10-4（每組5層試樣）；

④ 等效孔徑O95（隔土性）<0.075 mm。

3 塑料排水板施工

3.1 施工程序

清基、整平、回填、碾壓→先鋪設(shè)一層（5~10）cm厚砂墊排水層并整平碾實(shí)→機(jī)具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機(jī)具移位→再鋪設(shè)砂墊排水層至設(shè)計(jì)厚度40 cm并整平碾實(shí)→堤身填筑。

3.2 施工工藝

（1）先進(jìn)行原地面的清基處理。將施工范圍內(nèi)樹木，雜草清理干凈，并挖除樹根，將施工場(chǎng)地平整，坡比為2%，再鋪設(shè)一層（5~10）cm砂墊層，壓實(shí)到要求的壓實(shí)度，然后按設(shè)計(jì)圖紙用白灰在砂墊層上放出打設(shè)位置。

（2）根據(jù)打設(shè)板位進(jìn)行打設(shè)定位，將塑料帶通過導(dǎo)管穿出，安裝管靴，沉設(shè)導(dǎo)管。先測(cè)試塑料板在套管拔起時(shí)的回提長(zhǎng)度，開機(jī)打設(shè)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，打入深度為設(shè)計(jì)深度+排水砂層厚度+回提長(zhǎng)度，提升導(dǎo)管，剪斷塑料排水板，檢查并記錄板位等打設(shè)情況，移動(dòng)打設(shè)機(jī)至下一板位。

（3）塑料排水板打設(shè)完畢后，及時(shí)加鋪砂墊層至設(shè)計(jì)厚度40 cm并整平壓實(shí)，以增加排水函道加速固結(jié)。

（4）每隔50 m鋪設(shè)一條砂溝至堤腳外，作為出水通道，砂溝深40 cm，底寬0.6 m，面寬1.4 m，出口處設(shè)長(zhǎng)度分別為1 m的礫石層和碎石層。

3.3 質(zhì)量控制

（1）施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙給出的位置、深度和間距打設(shè)定位。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)堆放的塑料排水板盤帶應(yīng)加以覆蓋保護(hù)，以防暴露在空氣中老化。

（3）塑料排水板在插入地基的過程中導(dǎo)軌應(yīng)垂直，鋼套管不得彎曲，透水膜無破損和無污染，排水板的底部應(yīng)有可靠的錨固措施，以免在撥出保護(hù)套管時(shí)將芯板帶出。

（4）排水板穿板時(shí)不能碰傷，劃破濾膜，不符合要求的不能使用。打設(shè)速度與間距按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好。塑料排水板需要接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)剝開濾膜使芯板順槽搭接，搭接長(zhǎng)度不小于0.3 m。然后包好濾膜再用釘板機(jī)釘牢。保持搭接處不進(jìn)淤泥，芯子搭接不堵塞通道。插完后排水板應(yīng)保證深入砂墊層長(zhǎng)度不小于0.4 m，露出砂墊層表面的塑料排水板端部應(yīng)曲線折回入砂墊層。

（5）間距誤差不大于0.2 m?；貛д`差不大于0.3 m，回帶率小于5%，如果超過，除檢查樁靴是否磨損需要更換外，應(yīng)在旁補(bǔ)打一根。

（6）應(yīng)隨時(shí)調(diào)整樁機(jī)沉管垂直度，控制垂直度偏差≤1.5%。

4 工效與經(jīng)濟(jì)分析

本工程采用施工機(jī)械為振動(dòng)式插板機(jī)。由于結(jié)構(gòu)笨重，機(jī)械性能較差，操作不便，工效較低，一般為70根/臺(tái)班。但由于激振力較大，在地基較硬時(shí)，有較好的穿透力。如果采用液壓式插板機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，機(jī)械性能好，工效一般為振動(dòng)式插板機(jī)的2~3倍。但由于采用靜壓方式，當(dāng)碰到較硬的地基時(shí)，施工困難。

塑料排水板成本價(jià)為2元/m左右，加上機(jī)械，人工費(fèi)用施工利潤(rùn)等費(fèi)用也就4元/m左右，較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

5 結(jié)語

塑料排水板施工是層山圍堤工程中最主要的軟基處理方案，通過一年多來的觀測(cè)證明，這是一種非常有效的軟基處理方案，取得了預(yù)期的效果，層山圍堤工程1999年修建的2 500 m新堤中曾發(fā)生8處滑坡塌陷現(xiàn)象，新修近10 km大堤沒有一處出現(xiàn)滑坡塌陷現(xiàn)象，足以證明對(duì)大面積、大工程量的軟基處理工程，塑料排水板施工是一種行之有效且值得推廣的施工方法，為今后類似的地基處理工程提供了可供借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。