無砂墊層二次處理關鍵工藝研究

趙鵬飛，吳 沙

（華北水利水電工程集團有限公司，天津 300170）

1 概況

臺州東部新區(qū)涂面整理工程主要建設內容為吹填和軟基處理，其中軟基處理區(qū)域為該工程中西區(qū)，面積約147 萬m2。中西區(qū)內地塊區(qū)進行淺層一次處理，道路區(qū)在淺層處理后上砂墊層再進行深層處理。河道區(qū)和星湖區(qū)在進行淺層一次處理后，再進行無砂墊層深層處理，總面積約8 萬m2，如圖1所示。

圖1 河道區(qū)和星湖區(qū)示意

圖中填充陰影處為河道區(qū)及星湖區(qū)無砂墊層二次處理軟基處理區(qū)域，空白處為河道及星湖，在后期施工中將對未處理區(qū)域進行水力沖挖。

相較于上砂墊層后的深層軟基處理，無砂墊層深層軟基處理省去了砂墊層，使得成本大大降低，且無需等待砂資源供應，使工程不會因砂資源緊缺而影響施工推進。但由于缺少了砂墊層，一次處理后區(qū)塊承載力較差，所以增加了后續(xù)工藝性施工難度。

工藝性施工是軟基處理的關鍵，直接影響到后期真空維護的難度及處理后的結果，施工步驟如圖2所示。

圖2 無砂墊層深層軟基處理工藝性施工步驟

2 插板機比選

2.1 機型介紹

由于缺少砂墊層，一次處理后區(qū)塊的地基承載力較弱，區(qū)塊內變得高低起伏，非常不平整，且區(qū)塊表面較為濕滑，因此對機械插板施工提出了較高的安全要求。本項目采用軌道式插板機和履帶式插板機2種插板機械，如圖3所示。

圖3 軌道式插板機（左）和履帶式插板機（右）

軌道式插板機機身輕便，組裝簡單，插板效率較高，振動錘能有效穿透硬層，底座面積較大，穩(wěn)定性高。根據(jù)機械主架類型不同，又分為井字架式和門架式插板機。井字架式插板機采用矩形主架，機身較門架式輕便。門架式插板機機身相對較重，機械結構較井字架式復雜，該施工區(qū)域采用井字架式插板機。

履帶式插板機動力系統(tǒng)為柴油機，插板采用液壓驅動，行動較為靈活，但插板傾斜度不易控制，在軟弱地基上穩(wěn)定性不高，需鋪設鋼板，以減小對區(qū)塊的壓強。在鋪設鋼板之后，履帶式插板機在軟土地基上的穩(wěn)定性要優(yōu)于軌道式插板機。

2.2 插板施工注意事項

現(xiàn)場施工由2 種機械配合進行，較軟區(qū)域及靠近密封溝的區(qū)域采用履帶式插板機施工，其余施工條件較好的區(qū)域采用軌道式插板機施工。在施工過程中，需注意以下幾點。

（1）由于沒有砂墊層，區(qū)塊表面較為濕滑且不平整，軌道式插板機往前推進更換軌道時，在行走過程中，作業(yè)人員一定要注意安全。

（2）插板機在施工前需先進行放樣，但因區(qū)塊表面有泥層，插板板芯在下雨后會被沖走或者滑移，導致放樣工作重復進行，施工效率較低。經(jīng)研究，在軌道式插板機的橫梁兩端系一根繩子，再在繩子上按設計插板距離做好標記，如圖4 所示。只需在軌道式插板機施工區(qū)域最邊上一側進行垂直推進方向的放樣，橫向插板便可按繩子上所做標記施工，效率明顯提高。

圖4 軌道式插板機放樣方法

（3）插板機在經(jīng)過密封溝時，需在密封溝內墊足量的泡沫板及竹芭，防止因其自重過大而壓彎甚至壓斷鋼軌，發(fā)生事故。

（4）由于河道和星湖區(qū)域未進行處理，插板施工需從遠離未處理區(qū)域的一側開始，防止區(qū)塊向未處理側擠壓。

3 黏土密封墻施工

黏土密封墻施工一般在區(qū)塊插板完成后進行，以免造成已施工好的密封墻擾動和擠淤，影響密封效果。由于缺少砂墊層，該施工區(qū)域承載力較弱，密封墻攪拌樁機需在底部墊鋼板才能施工。由于樁機本身無法挪移鋼板，需配合挖機施工，施工效率較低。插板后表層地基吸水回軟，即使墊上鋼板，挖機在表層行走對表層地基破壞仍較嚴重，甚至破壞已插好的排水板，對后期綁管乃至真空維護的影響都非常大，如圖5所示。

圖5 挖機行走后的區(qū)塊

為保證施工質量和提高施工效率，經(jīng)研究后，決定使用長臂挖機代替密封墻攪拌樁機施工。長臂挖機有較長的施工距離，挖深能滿足施工要求，充分攪拌后的密封墻同樣具有良好的止水、隔氣效果。挖機在密封墻邊施工，不會對已插好排水板的區(qū)域造成影響，如圖6所示。

圖6 長臂挖機密封墻施工

4 其他施工注意事項

4.1 密封溝整理，濾管綁扎

由于沒有砂子，淺層處理時的密封溝在養(yǎng)水補泥處理后，仍可作為深層處理時的密封溝。但由于一次處理后區(qū)塊內縮，淺層處理時沿邊的排水板和濾管暴露在密封溝內，在鋪設無紡布時，需在四側拓寬鋪設范圍。具體拓寬長度以能夠包裹住密封溝內排水板和濾管為準，防止后續(xù)鋪設的密封膜被密封溝內裸露的排水板和濾管破壞。

將排水板綁扎至濾管時，由于排水板與支管方向垂直，并在插板時預留了足夠的板頭長度，可先將排水板扭轉至與濾管平行，再綁扎到濾管上（在保證施工質量的前提下，若施工難度較大，可考慮更換主管和支管方向，即主管按長邊布置，支管按短邊布置，這樣則不需要扭轉排水板）。然后，用包頭布密實包扎排水板與濾管連接處，再用扎帶將包頭布綁扎，綁扎后排水板不能在濾管上滑動。繩結要求在排水板側面，并為死結。在綁扎的過程中，需注意以下事項：由于缺少砂墊層，一次處理結束揭膜后，濾管暴露在表面，深層插板施工過程中，勢必會打斷濾管，濾管打斷后，部分斷口若不處理將有可能會在后續(xù)抽真空時將膜戳穿。因此，在二次處理綁管時，若發(fā)現(xiàn)有斷口朝上的破碎濾管，必須將斷口朝下，并埋入土內。

4.2 無紡布鋪設

無紡布宜順風鋪設，縫合方向與濾管方向宜交叉成“井”字形。將縫制好的無紡布人工抬入?yún)^(qū)塊后平整展開，鋪布時嚴禁踩踏濾管。無紡布之間連接采用工業(yè)縫紉機縫合或綁扎繩綁扎，工業(yè)縫紉機縫合搭接寬度5 cm 左右；綁扎繩綁扎搭接寬度不大于20 cm，綁扎間距20 cm 左右。區(qū)塊邊緣處無紡布與濾管用綁扎繩綁扎牢固，如圖7所示。

圖7 無紡布鋪設

4.3 真空膜鋪設，抽真空系統(tǒng)安裝

工藝性施工進入后期，須進行鋪膜、抽真空的準備工作。鋪膜和抽真空是緊密聯(lián)系的兩道工序，鋪膜之后必須馬上開泵抽真空，避免真空膜被風吹起。

鋪膜之前，需先將真空膜抬入?yún)^(qū)塊內，根據(jù)膜的尺寸和重量組織足夠工人，嚴禁拖地、損壞；同時，先由施工隊進行自檢巡查，清理區(qū)塊表面硬物以及三通、四通處的鐵絲頭。若迎著微風鋪膜，可將膜口適當放低，以防被風吹起撕裂。若無風或者順風鋪膜，則宜將膜拉到齊肩高以鼓入適量空氣方便真空膜拉開。

鋪設真空膜之后，要求當天鋪膜當天出水，必須馬上布泵并通電抽真空。

將合格的真空泵、水箱、配電箱等抬入?yún)^(qū)塊，將真空泵與預先安裝的出膜裝置連接，真空膜與出膜裝置必須包扎密實。水箱、電箱等不能直接接觸膜面，必須用無紡布等做好隔離保護工作。電路經(jīng)過電工檢驗后通電，開泵抽真空，要求所用電纜線全部用毛竹三腳架架空（若泥漿較稀無法架空，可等土體初步固結后再架空）。

5 提升插板后場地平整度

由于施工區(qū)域為新吹填土，經(jīng)過一次處理后，土地承載力仍然不高。如果深層插板機不借助輔助性工作墊層，受限于自重荷載，那么必然產生下陷現(xiàn)象，這對施工安全與場地平整度都是不利的。在不鋪設砂墊層的情況下，有效解決措施是增大插板機與工作面的接觸面積。

軌道式插板機行進借助于人工移動鋼軌，考慮到施工效率問題，宜采用比較輕型的輔助工作墊層，如硬質泡沫板與枕木相結合的工作墊層。

履帶式插板機與工作面的受力面積相對于軌道式插板機要大，但在其行進過程中，履帶對工作面表面的破壞比較嚴重，宜采用剛度較大的輔助工作墊層，如鋼板作為工作墊層。

在施工過程中，應當著重記錄好使用不同尺寸、不同材料的輔助施工墊層時插板機的施工效率與工作場地的平整度狀況，以得出最佳的輔助性工作墊層。同時，合理安排好插板的施工路線，避免對施工場地的二次擾動，是保證施工場地平整度的另一舉措。