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摘要:在工程建设事业的推动下,软土地基处理的塑排板技术发展很快。塑料排水板法具有插板机械轻、效率高、对土扰动小、造价低等优点,目前塑排板在浅层软土地基处理中得到了广泛的应用。本文首先介绍了塑料排水板法的原理及应用,然后对塑料排水板施工方法及常见的施工问题进行了探讨。
关键词:塑排板;软土地基;处理
塑料排水板法是一种常用的软土地基处理方法。排水板由滤膜和板芯组成,滤膜用以隔土和渗水,板芯的齿槽为排水通道。按一定间距将排水板打入软土中,当施加预压荷载后,地基中的超静水压力随即进入就近的排水板,从而加速软土的固结,并迅速沉降。这样大大减少了构造物的施工后沉降,从而缩短了施工期,并在一定程度上提高了地基的稳定性。
1 塑料排水板法的原理及应用
在软基上直接建造构筑物和进行填土时,地基将由于固结和剪切变形产生很大的沉降,甚至由于强度不足而产生破坏。但是,如作用于地基的荷载小于地基破坏荷载时,则在荷载压力的作用下软土层将产生固结从而提高其强度。根据固结理论,粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比,因此,要缩短固结的时间减少排水距离是最有效的办法。塑料排水板法就是以缩短固结沉降所需的时间为目的,在软基中埋设许多塑料管,人为地形成固结排水通道的一种方法。
用塑料排水板加固软基具有打设简便、施工快、工期较短、造价低、工程质量稳定等优点已经广泛应用于公路、铁路、港口、工民建等建设工程的地基加固工作。在公路软基处理中塑料排水扳的应用主要包括以下方面:(1)塑料排水板结合—般预压,用于沉降量较大,地质条件较差的一般路段。(2)塑料排水板结合超载(等载)预压,用于填土高度较高,软土层较厚的桥头段。(3)塑料排水管结合真空预压,用于软土较厚,填土高度较大,水泥搅拌难以处理,其他处理方法造价又高的桥头路段。由于该方法施工速度快、造价低,所以目前这种方法得到推广。
2 塑料排水板施工
2.1 材料要求
芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力,其抗拉强度不应小于130N/cm。当周围土体压力在15m深度范围内不大于250kN/m2或在大于15m范围内不大于350kN/m2条件下,其排水能力应不低于30cm3/m。芯板应具有耐腐性和足够的柔性,保证塑料板在地下的耐久性,并在土体固结变形时不会被折断或破裂。滤套一般由无纺织物制成,应具有一定的隔离土颗粒和渗透功能。
2.2 施工机械
塑料排水板法的施工机具主要是插板机,也可与袋装砂井打设机具共用,但应将圆形套管换成矩形套管。对于振动打设工艺、锤击振力大小,可根据每次打设根数、导管断面大小、入土长度和地基均匀程度确定。选择排水板施工机械,应根据工程实际情况,从机械的结构特点、工效、适用程度等方面来确定,其包括对地基的压力、稳定性、打设能力、机动性及打设速度等。目前,用于塑料排水板的插板机种类很多,性能不一,有专门厂家生产的,也有自行设计制造的,或用挖掘机、起重机、打桩机改装而成的。由挖掘机改装的插板机,在使用过程中可以灵活的操作,而且可以将排水板打设到各个部位,尤其是在边角处。但是由于其具有自身重、轮胎接地面积小等缺点,因此一般软基难以承受,只能在地基承载力较好的地方使用。履带式插板机行走方便,可在现场组装,比挖掘机改装的接地面积大,一般地基在稍做处理后即可承受,但是由于其是靠两条履带控制垂直度的,受基础平整度影响较大,且插板机容易发生倾斜,一般用于插入深度小于l0m的比较合适。门式轨道插板机该机型可进行自行拼装,比较适合公路等带状的软基处理。由于其移动受轨道控制,通过事先调整轨道的水平度,可以很好地保证排水板的施工准确度和施工垂直度。其缺点是移动时显得相对笨重、对垫层的宽度要求较高等。在选择施工机械时,要根据工地的具体情况,根据工期、工程量、周边环境、现有的材料物资等进行综合考虑,也可多种形式并用。
2.3 施工工艺
塑料排水板施工前要对软基处进行预先处理,与袋装砂井处理方法一样,首先整平场地,铺设砂垫层,塑料排水板的施工工艺如下:①移动插板机就位,调正套管垂直度,对准桩位。在空心套管中插入塑料排水扳并引至套管下部,将塑板穿入钢靴(钢靴起着固定塑板和阻止泥砂进入空心套管的作用),再将塑扳回插入套管扁咀中,拉紧塑板,使钢靴紧贴套管下端,以免套管在下沉过程中挤进泥砂;②以振动加压的方式将套管沉入土层,至设计要求深度;③拨出空心套管,由于土对钢靴及塑板的粘接力而使得钢靴及塑扳留在土中;④留出塑板埋入砂垫层的长度(约30cm),将塑板剪断,移动导管至下一校位,继续下一桩的施工。
关键工序控制如下:塑料排水板施工前,要对场地进行清表、整平和初步碾压,做好土拱坡,铺设好砂垫层(砂垫层的质量要求同袋装砂井法),为了保持工作面的整洁,根据地形要挖好排水沟,以利排水。放样时要根据设计情况准确定位,并在每个孔位都插好标记,所用的标记通常有石灰、油布、细条塑料板芯等,做到明显且不易被损坏为宜。定位要准确。穿靴,将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架,对折带子长约10cm,固定联结。一般预制靴头可采用铁质或混凝土靴头。将靴头套在空心套管端部,固定塑料排水板,并使其在下沉过程中能阻止泥砂进入套管。
注意打设塑料排水板不得采用锤击法或水冲法施工。板头应露出地面井深入砂垫层不小于0.3m。塑料排水板的技术指标应符合产品的设计质量标准。打设塑料诽水板宜顺路线方向分段逐排进行,分段长度不宜大于100m。应严格按照设计位置、深度和孔数施工,板位允许偏差为±15cm,深度不应小于设计值,垂直度偏差不应大于1.5%。打设时排水板不应扭曲,滤膜不应破损或污染。排水板接长时应拆开滤膜,对准芯板槽口,再包好滤膜,用钉固定,严禁浮放搭接。塑料排水板应锚定在孔底,防止跟袋。
3 施工中常出现的问题与解决方法
施工中常出现的问题包括:插板施工中,套管为圆形时,距井口一定范围内插孔不宜缩孔;提拔导管时发生“跟带”现象;桩管进入泥水污染排水板;遇到较干硬的粘土层时,进度缓慢。在解决这些问题时,插孔不宜缩孔。一是尽量采用尽可能细的套管或采用扁状套管;二是用中粗砂填灌插孔,这样就在塑料排水板的上端形成了砂井与塑料排水板的复合体。提拔导管时发生“跟带”现象是经常发生的问题,这与套管端头结构、施工工艺和土层土质有关,其中套管端头结构占主要因素。导管顶部在保证刚度的前提下,尽可能细小,使得拔管时土层能尽快将排水板夹住。改进套管端部结构,国外研究出了一种新形式,这种套管在打设时端部关闭,把排水板夹住;上拔时,端部开启,排水板留在所定位置。也可以在套管的下端装上了特殊的桩靴,这样可以防止具有一定压力的水和泥浆挤入套管,造成排水板和套管一起上抬的现象。这种改良后的装置,有两根通气管通过套管,压缩空气可以从桩靴端部喷出。泥水进入套管除增加了上拔时的“跟带”现象外,还造成了排水板的污染,因此应经常使用清水清洗导管。遇到干硬的粘土层进度缓慢时,可以选用功率较大的液压振动打桩机进行打设,也可以在导管中加入少量的清水,增加润滑,减少摩擦。
参考文献
[1]郑俊杰.地基处理技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2004
[2]JTJ/T256-96,塑料排水板施工规程[S]
关键词:塑排板;软土地基;处理
塑料排水板法是一种常用的软土地基处理方法。排水板由滤膜和板芯组成,滤膜用以隔土和渗水,板芯的齿槽为排水通道。按一定间距将排水板打入软土中,当施加预压荷载后,地基中的超静水压力随即进入就近的排水板,从而加速软土的固结,并迅速沉降。这样大大减少了构造物的施工后沉降,从而缩短了施工期,并在一定程度上提高了地基的稳定性。
1 塑料排水板法的原理及应用
在软基上直接建造构筑物和进行填土时,地基将由于固结和剪切变形产生很大的沉降,甚至由于强度不足而产生破坏。但是,如作用于地基的荷载小于地基破坏荷载时,则在荷载压力的作用下软土层将产生固结从而提高其强度。根据固结理论,粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比,因此,要缩短固结的时间减少排水距离是最有效的办法。塑料排水板法就是以缩短固结沉降所需的时间为目的,在软基中埋设许多塑料管,人为地形成固结排水通道的一种方法。
用塑料排水板加固软基具有打设简便、施工快、工期较短、造价低、工程质量稳定等优点已经广泛应用于公路、铁路、港口、工民建等建设工程的地基加固工作。在公路软基处理中塑料排水扳的应用主要包括以下方面:(1)塑料排水板结合—般预压,用于沉降量较大,地质条件较差的一般路段。(2)塑料排水板结合超载(等载)预压,用于填土高度较高,软土层较厚的桥头段。(3)塑料排水管结合真空预压,用于软土较厚,填土高度较大,水泥搅拌难以处理,其他处理方法造价又高的桥头路段。由于该方法施工速度快、造价低,所以目前这种方法得到推广。
2 塑料排水板施工
2.1 材料要求
芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力,其抗拉强度不应小于130N/cm。当周围土体压力在15m深度范围内不大于250kN/m2或在大于15m范围内不大于350kN/m2条件下,其排水能力应不低于30cm3/m。芯板应具有耐腐性和足够的柔性,保证塑料板在地下的耐久性,并在土体固结变形时不会被折断或破裂。滤套一般由无纺织物制成,应具有一定的隔离土颗粒和渗透功能。
2.2 施工机械
塑料排水板法的施工机具主要是插板机,也可与袋装砂井打设机具共用,但应将圆形套管换成矩形套管。对于振动打设工艺、锤击振力大小,可根据每次打设根数、导管断面大小、入土长度和地基均匀程度确定。选择排水板施工机械,应根据工程实际情况,从机械的结构特点、工效、适用程度等方面来确定,其包括对地基的压力、稳定性、打设能力、机动性及打设速度等。目前,用于塑料排水板的插板机种类很多,性能不一,有专门厂家生产的,也有自行设计制造的,或用挖掘机、起重机、打桩机改装而成的。由挖掘机改装的插板机,在使用过程中可以灵活的操作,而且可以将排水板打设到各个部位,尤其是在边角处。但是由于其具有自身重、轮胎接地面积小等缺点,因此一般软基难以承受,只能在地基承载力较好的地方使用。履带式插板机行走方便,可在现场组装,比挖掘机改装的接地面积大,一般地基在稍做处理后即可承受,但是由于其是靠两条履带控制垂直度的,受基础平整度影响较大,且插板机容易发生倾斜,一般用于插入深度小于l0m的比较合适。门式轨道插板机该机型可进行自行拼装,比较适合公路等带状的软基处理。由于其移动受轨道控制,通过事先调整轨道的水平度,可以很好地保证排水板的施工准确度和施工垂直度。其缺点是移动时显得相对笨重、对垫层的宽度要求较高等。在选择施工机械时,要根据工地的具体情况,根据工期、工程量、周边环境、现有的材料物资等进行综合考虑,也可多种形式并用。
2.3 施工工艺
塑料排水板施工前要对软基处进行预先处理,与袋装砂井处理方法一样,首先整平场地,铺设砂垫层,塑料排水板的施工工艺如下:①移动插板机就位,调正套管垂直度,对准桩位。在空心套管中插入塑料排水扳并引至套管下部,将塑板穿入钢靴(钢靴起着固定塑板和阻止泥砂进入空心套管的作用),再将塑扳回插入套管扁咀中,拉紧塑板,使钢靴紧贴套管下端,以免套管在下沉过程中挤进泥砂;②以振动加压的方式将套管沉入土层,至设计要求深度;③拨出空心套管,由于土对钢靴及塑板的粘接力而使得钢靴及塑扳留在土中;④留出塑板埋入砂垫层的长度(约30cm),将塑板剪断,移动导管至下一校位,继续下一桩的施工。
关键工序控制如下:塑料排水板施工前,要对场地进行清表、整平和初步碾压,做好土拱坡,铺设好砂垫层(砂垫层的质量要求同袋装砂井法),为了保持工作面的整洁,根据地形要挖好排水沟,以利排水。放样时要根据设计情况准确定位,并在每个孔位都插好标记,所用的标记通常有石灰、油布、细条塑料板芯等,做到明显且不易被损坏为宜。定位要准确。穿靴,将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架,对折带子长约10cm,固定联结。一般预制靴头可采用铁质或混凝土靴头。将靴头套在空心套管端部,固定塑料排水板,并使其在下沉过程中能阻止泥砂进入套管。
注意打设塑料排水板不得采用锤击法或水冲法施工。板头应露出地面井深入砂垫层不小于0.3m。塑料排水板的技术指标应符合产品的设计质量标准。打设塑料诽水板宜顺路线方向分段逐排进行,分段长度不宜大于100m。应严格按照设计位置、深度和孔数施工,板位允许偏差为±15cm,深度不应小于设计值,垂直度偏差不应大于1.5%。打设时排水板不应扭曲,滤膜不应破损或污染。排水板接长时应拆开滤膜,对准芯板槽口,再包好滤膜,用钉固定,严禁浮放搭接。塑料排水板应锚定在孔底,防止跟袋。
3 施工中常出现的问题与解决方法
施工中常出现的问题包括:插板施工中,套管为圆形时,距井口一定范围内插孔不宜缩孔;提拔导管时发生“跟带”现象;桩管进入泥水污染排水板;遇到较干硬的粘土层时,进度缓慢。在解决这些问题时,插孔不宜缩孔。一是尽量采用尽可能细的套管或采用扁状套管;二是用中粗砂填灌插孔,这样就在塑料排水板的上端形成了砂井与塑料排水板的复合体。提拔导管时发生“跟带”现象是经常发生的问题,这与套管端头结构、施工工艺和土层土质有关,其中套管端头结构占主要因素。导管顶部在保证刚度的前提下,尽可能细小,使得拔管时土层能尽快将排水板夹住。改进套管端部结构,国外研究出了一种新形式,这种套管在打设时端部关闭,把排水板夹住;上拔时,端部开启,排水板留在所定位置。也可以在套管的下端装上了特殊的桩靴,这样可以防止具有一定压力的水和泥浆挤入套管,造成排水板和套管一起上抬的现象。这种改良后的装置,有两根通气管通过套管,压缩空气可以从桩靴端部喷出。泥水进入套管除增加了上拔时的“跟带”现象外,还造成了排水板的污染,因此应经常使用清水清洗导管。遇到干硬的粘土层进度缓慢时,可以选用功率较大的液压振动打桩机进行打设,也可以在导管中加入少量的清水,增加润滑,减少摩擦。
参考文献
[1]郑俊杰.地基处理技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2004
[2]JTJ/T256-96,塑料排水板施工规程[S]