塑料排水板软土地基处理施工工艺080704

塑料排水板软基处理施工工艺

塑料排水板软基处理是20世纪80年代初在我国发展起来的一项软基处理加固新技术，目前已广泛应用于公路、铁路等工程，属于软基处理的排水固结范畴。

1 工艺特点

（1）塑料排水板滤水性好，能确保排水效果并有一定的强度和延伸率，具备适应地基变形的能力。

（2）排水板质量容易控制，成本较低。

（3）断面小，插放时对地基扰动小，施工方便，在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况。

（4）打设机械轻，可用于较软的地基。

2 适用范围

适用于含水量高、压缩性大、透水性差和强度低的软弱饱和粘性土地基加固。特别适用于存在连续薄砂层的地基。

3 工艺原理及设计要求

3.1 加固原理

塑料排水板法的加固原理是：利用插板机械在含水量大、孔隙比大、压缩性高、深厚的软土地基中插设具有良好透水性的塑料排水板，从而在软土地基中形成竖向的排水通道，在其上铺设砂垫层而形成水平排水通道，增加了土层的排水通道。在上部辅加荷载（如预压堆载、砂垫层，或者真空预压等）的作用下，在软土地基中产生附加应力。软土地基中的孔隙水应力和附加应力引起的超孔隙水应力随着孔隙水通过塑料排水板和砂垫层排出而降低，地基的孔隙水含水量也随之降低，从而增加了土体密实度。根据太沙基的有效应力原理（σ′=σ-u；其中：σ′表示有效应力，σ表示总应力，u表示孔隙水应力）可知，由土颗粒间传递的有效应力σ′会随着地基中孔隙水应力降低（即孔隙水的消散）等量增加，进而加速地基的固结和地基土的承载力的提高，使软土地基在较短时间内达到较高的固结度。天然地基A点和设排水板后地基A点的排水路径比较见图1。

3.2 设计要求

3.2.1 竖向排水板的平面布置

由于建筑物基础外一定范围内的地基中仍有建筑物荷载引起的压应力和剪应力，塑料排水板的布置面积应稍大于建筑基础外围面积，以利于基础外地基土的固结，提高地基土的稳定性。向外扩大的范围可为基础的轮廓线以外2～4m。

塑料排水板在平面上可布置成正方形或等边三角形两种排列形式。图1地基中A点的排水路径比较示意图

3.2.2 竖向排水板的深度

塑料排水板的长度应根据软土层的厚薄综合考虑。如软土层较厚，则应根据建筑物对地基的稳定及沉降要求决定塑料排水板的长度。从稳定方面考虑，塑料排水板应穿越地基可能的滑动面2m 以上；从沉降方面考虑，塑料排水板应穿越主要的受压层。如软土层厚度不大且下卧有透水的砂或砾石层时，通常可把塑料排水板打至砾石层上；如软土层很厚（如大于20m ）时，由于径向平均固结效应很小，打穿软土层的意义并不很大。 3.2.3 横向排水的布置

塑料排水板顶部应铺设排水砂垫层。在缺乏砂料的情况下，可采用砂沟代替垫层，以引出塑料排水板中渗流出来的孔隙水。砂垫层的厚度宜大于0.4m ，水上施工宜加厚一些。砂垫层的宽度一般伸出塑料排水板区外边线不小于2倍的塑料排水板直径。 3.2.4 地基的固结度计算

塑料板总的平均固结度为：

()()hV V U U U ---=111

当软土层较厚，而塑料排水板长度能够满足或沉降要求时，塑料排水板可不穿透整个软土层。建议塑料排水板的固结度可分为塑料排水板深度范围内地基和塑料排水板以下部分地基两部分计算。塑料排水板深度范围内地基按准三维固结理论计算，塑料排水板以下部分按一维固结理论计算。其计算式为：

()v hv U Q U Q U -+=1

2

11H H H Q +=

式中——长度比；

——塑料排水板范围土层厚度；

——塑料排水板以下压缩层范围内土层厚度；

hv U ——塑料排水板穿过范围内土层的平均固

结度；

——塑料排水板以下部分土层平均固结度。

当软土层很厚时（如H>20m ），竖向排水固结作用已很小，因而可忽略竖向固结的作用。

4 工艺流程

塑料排水板软基处理工艺流程见图2。

5 操作要点

5.1 施工准备

（1）对参与施工的人员进行岗前培训及施工前的技术交底。

（2）参照设计资料，对施工前土的物理力学性质指标进行相关试验，对软基土层的地质情况进一步确认，确保施工的连续性。

图2 塑料排水板软基处理工艺流程

（3）塑料排水板的选择。根据设计要求,工程采用的塑料排水板应具有耐腐蚀性和足够的柔性,卷曲、回折时不脆裂。其技术指标必须符合《塑料排水板施工规程》（JTJ/T256-96）及设计要求，经质量检验合格后方可投入使用。

（4）根据工程数量及设计资料选择适宜的机械设备，进行施工前的维修，并进行塑料排水板试打。

（5）插板作业前，应先了解地下有无障碍物，然后清表除淤、平整场地，铲除草根、杂草。

（6）在塑料排水板插打之前对其进行测量放样，将每根塑料排水板的具体桩位测设出来并做好标记，所用的标记通常有石灰细条塑料板芯等，要求明显且不易被损坏。

5.2 施工工艺

5.2.1 填筑工作垫层

为了进一步保证插板机施工的部位的准确性及施工过程的连续性，要再次对施工场地进行平整。

5.2.2 铺设砂垫层

排水垫层的作用是使在预压过程中从土体进入垫层的渗流水迅速排出，使土层的固结能正常进行，防止土颗粒堵塞排水系统。因而垫层的质量将直接关系到加固效果和预压时间的长短。

5.2.3 埋设沉降设备

沉降板埋置于路中心、路肩和坡趾的基底。底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm，测杆直径以4cm 为宜。随着填土的增高，测杆和套管应相应接高，每节长度不宜超过50cm；接高后的测杆顶面应略高于套管上口，套管上口应加盖封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度。盖顶高出碾压面高度不宜大于50cm。

5.2.4 插板机就位

插板机进场进行机具组装完成后，将其移至测量标记位置，并使其套管对准标记。

5.2.5 排水板装入导管、安装靴头

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，使其在下沉过程中能阻止泥沙进入套管，并避免提管时脱开将塑料板带出。

5.2.6 导管下沉插板

插板机就位后，通过振动锤驱动套管对准孔位下沉，排水板从套管内穿过，与端头管靴相连并顶住排水板插到设计深度。

5.2.7 拔导管

插板机提升过程中，普遍存在不同程度的跟带，严重时会影响加固效果。因此施工规范规定，跟带长度不得超过40cm，跟带的根数不宜超过设计总根数的5%。在打设过程中，应保证垂直度符合要求，以满足加固地基在深度方向上的均匀性。

5.2.8 剪断板头

排水板外露长度不小于25cm，并埋入砂垫层中并做出标记，以防止塑料板随地基沉降而降至砂垫层以下，形成排水系统的脱节，同时也便于检查打设的数量和间距。