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塑料排水板 在洋山一期地基加固工程中的試驗 摘要：洋山一期地基加固工程中，在鑊蓋塘以南、碼頭以北存在一塊淤泥軟臥層，對該區域的處理，設計要求進行40米深度的塑料排水板施工。項目部選擇兩種機型進行了塑料排水板的試驗，最大深度達33米，在對該區域進行地質檢測后，發現地質條件有所變化，經與設計聯系后，采用了其它地基處理方式。但本次的塑排試驗，為后期同類型的地基加固積累了寶貴的經驗。 關鍵詞：單套管、雙套管、含水量、壓縮性、沉降 一、簡述 洋山一期塑料排水板施工區主要位于鑊蓋塘南側下方, 此區域原為海域, 泥面標高約為-21.0～-25.0m, 后經吹填形成陸域至+6m標高，吹填砂是指粒徑大于0.075mm 、顆粒重量超過80%的砂土，主要由砂質粉土和粉砂組成。吹填砂厚度為27~31米，主要以粉細砂為主，含貝殼碎片，局部混較多粘性土，為粉細砂混粘性土或粉質粘土混粉細砂。具體砂質分為三段：第一段標貫擊數N<10擊，為松散的粉細砂層，第二段的土層為稍密—中密狀的吹填粉細砂，標貫擊數1015擊，第三段土層為中密狀粉細砂，標貫擊數15機械設備 打設塑料排水板的設備有兩種形式：一種為履帶式打樁機，一種為門架式插板機(帶導軌) 。要求用能打入設計深度的靜力式或振動式設備，不可用錘擊式或水沖式。套管插入桿為扁平狀或圓形，內徑大于排水板的尺寸，長度大于排水板設計長度，在打設中保護排水板不 被損壞。 本次試驗，我們共改造、組織兩臺履帶式打樁機進行試驗。一臺機架總高度為43.5米, 重約45T, 配備不同型號振動錘, 主插管長42米、采用壁厚10㎜，管徑<=160mm的無縫鋼管焊接而成，鋼管材料為錳鋼、其強度較高。插管下端焊接一個10㎜×50㎜×160mm 的矩形端頭，利用φ<=30mm的插銷固定塑料排水板端頭。整臺打樁機配備一臺150KW 的發電機，以提供機械行走和打排水板用電。另一臺樁架高度為27米，重約23T ，采用不同型號振動錘，主插管為雙套管形式，外管長度為23米。內管φ<=130mm、外管φ<=160mm，內外管的連接采用4顆φ<=25mm插銷連接，插銷間距為20～30㎝左右。整臺打樁機配備一臺120KW 的發電機。 四、施工工藝 1、測量放樣 (1)根據設計資料提供的起訖樁號打出控制樁，再每隔10～20m 放出路線中心樁。 (2)按照打設的寬度放出邊樁及護樁。 2、地面清理及整平 將施工范圍內的雜物清理干凈，并將施工場地大致整平，若設計有整平標高時，應按設計標高整平，并進行壓實(壓實度＞85%)。 3、砂墊層鋪設 一般天然泥面須鋪設砂墊層，形成排水通道，砂墊層總厚度要求大于30cm(壓實) 。攤鋪做到均勻、平整，形成雙向橫坡。同時注意避免泥土、雜物混入砂層。壓實應用靜壓式壓路機進行，不得振碾。由于本次施工地表已有吹填砂，不需再鋪設砂墊層。 4、樁位放樣 (1)首先根據設計給定的處理長度、寬度計算出布設的排數和列數。 (2)根據計算結果畫出布樁圖，標明排列的編號。每排樁的軸線應垂直于路線中心線，曲線上應為法線方向。同時應繪制一張較大的布樁圖交施工人員打設時使用，每施打一根在圖上相應位置標出，以免遺漏。由于有些處理段落位于不規則的邊界區域，應注意不要超布或遺? 漏。 (3)根據布樁圖在鋪設好的砂墊層上放出具體的樁位，做出鮮明的標志。一般可用15cm 長的塑料排水板（已剖開的）插在樁位上，放樁位時一般一次不宜過多，可先在半幅內布設。以免施工時丟失。施工中應經常注意檢查和保護，丟失的及時補上。 5、塑料排水板施工 1）施工準備 在進行施工放樣等工序的同時，應做好施工準備。主要是塔架的拼裝，機件的安設調試，可在待處理地段端部的場地上進行。然后試打2～5根檢驗機器的性能、地質情況及工藝。 2）施打排水板 A 、機器調試正常后移入場內。 B 、將排水板裝入卷筒，并穿過振動錘將排水板引入插桿中。 C 、將排水板從插入桿端頭引出、折回，夾上短鋼筋，用訂板機訂好。 D 、拉緊排水板，將插入桿對準樁位。 E 、開啟振動將插入桿壓入地基。 F 、到達設計深度后將插入桿拔出，則排水板被短鋼筋錨固于孔底。 G 、在砂墊層以上30cm 處將排水板剪斷埋入砂中。 H 、移至下一個樁位。 具體設備及流程如下： 1） 單管式振動打設機 鋼管（D＝14-16cm， 塑料排水板 鋼管扶正器 振動錘 卷狀塑料排水板 鋼管扶正器 加壓裝置 初次打入鋼管2）套管式振動打設機 雙套管預備 提出內套管 最終打入鋼管打入雙套管繼續打入套管 五、施工技術要求 根據施工圖設計要求，本場地地基處理要求如下： 1） 塑料排水板采用B 型和C 型排水板，板芯材料為透明型、濾膜為粘合型，主要技術參數見下表： 2）塑料排水板外露長度不小于500㎜。 3）施工時應提交詳細施工記錄，包括插板深度、板位、垂直度、外露長度、回帶長度、回帶板根數、布打根數與位置，具體控制標準詳見如下： 板位標記偏差：＋70㎜; 回帶長度：≤500㎜（根數不得超過打設總根數的5%，大于1.5米時應在插點附近補打）； 外露長度：-0、+500㎜（根數小于3%） 平面位置：+100㎜（根數小于10%） 垂直度：+1.5%（根數小于10%） 4）打塑料排水板時嚴禁出現扭曲、斷裂和撕破濾膜等現象，如果有此現象，應在插點附近補插。 5）打設塑料排水板應采用套管打法，并使用套靴；套管的斷面形狀、尺寸與管靴的材料、型式等應滿足打設垂直度、深度等對套管強度及剛度要求，并減少對地基產生擾動。管靴材料可采用鋼板、鋼筋、混凝土或硬質塑料等，型式可根據試驗確定。 六、施工說明 1）項目部自2004年4月5日到4月10日采用單套管進行了塑料排水板的試打工作, 振動錘采用30KW 、套管采用φ152鋼管，共進行了23個點的試驗，施工深度從14.5m ～24.5m 不等。從現場的試驗情況看，施工場地地表下24.5m 內可分成三個小段。第一小段0m —13.5～17.5m 內的土層，施工時間在2—3分鐘，電流表讀數在50A 以內，這一段導管急速下沉；第二段13.5～17.5m —17.5～20m 內的土層，施工時間一般在15分鐘以內，電流表讀數在50—100A 間，這一段基本靠振動錘的震振動下沉；第三段17.5～20m —20.2～24.5m 內的土層，施工時間一般大于20分鐘，且電流表讀數始終在100—120A 以上，電機已屬超負荷狀態，插管下沉速度緩慢，甚至停止下沉。總體看，試驗深度與設計要求相距較遠，基本沒有穿透25米厚的砂層，同時目前的設備也不能滿足試驗要求。 2）2004年6月5日至10日，在吸取第一次試打經驗后，對管靴的? 形狀進行了改變，改平口狀為棱錐狀，增強了穿透能力。施插進入硬層后，如果阻力偏大，則提升插管1米后再進行施插。本次試驗是在第一次試驗孔中選取部分進行二次施插，一方面可檢查塌孔情況，另一方面為以后施工工藝提供借鑒，試驗結果表明取得了一定的效果： A 、根據與前一次相同施插深度所需時間比較，第二次施插時間明顯縮短； B 、施插深度比前一次增加了2.5m~3.8m，最深達28.3m ；說明管靴改進后有利于施插．但整體深度仍有欠缺。 C 、施插進入硬層后阻力偏大時，可采用先提升插管再施插的方法，結果表明電流讀數明顯不降，最后終止施插時，電流讀數一般仍穩定在50~80A之間。 D 、在改進管靴的同時，我們也采用45KW 振動錘，套管仍采用φ152鋼管但增加了壁厚，最終施打最大深度為33.7m 。共施打塑料排水板15根，從施工情況看，一般完成一個排水板插設需10~15分鐘，但總體深度仍沒有完全滿足設計要求深度。

4． 防腐：高密度聚乙烯（HDPE ）材料本身具有高強的抗酸堿功能。 5． 阻根：具備很高的抗拉強度和柔韌性，能阻止植物根系穿刺。 6． 耐候：可在-40℃至60℃溫度環境中常年使用。 7． 耐久：正常使用年限可達50年以上。 8． 空間：厚度薄，節省建筑空間。 二、 三、HDPE 防護排水板的應用： HDPE 防護排水板在地下側墻應用時，應采用凸臺向外的施工做法：凹面直接貼在防水層上，側墻不是太高時不需在正負零下打螺釘固定。 凸臺向外能擋回填土時的沖擊力，在回填土的擠壓下，防護排水板的平面和外側墻緊密地形成一體達到輔助的防水功能，并且在任何水位下不會相互貫穿水，萬一出現個別滲漏點，也很容易解決，達到永久防護功能。 目前，國內山嶺隧道設計施工絕大部分采用新奧法。大量的工程調查表明，新奧法隧道病害大部分誘因來自于地下水。其主要原因如下： 　　 　　(1)地下水通常降低巖土體的物理力學參數，如降低圍巖的內摩擦角、粘聚力等，從而增大對結構壓載作用，超過結構自身承載力而導致結構發生破壞，主要發生在洞口處及洞身淺埋段。 　　 　　(2)地下水流動過程中可能攜帶腐蝕性離子而破壞結構材料本身，使地下結構喪失使用功能，嚴重的造成結構整體破壞，主要發生在地下水具有腐蝕性地區。 　　 　　(3)地下水流動過程中由于動水壓力大于微粒自身有效重度而攜帶微粒結構(當動水壓力較大時甚至可能攜帶較大塊石)，形成地下水通道而“掏空”圍巖，造成圍巖坍塌，主要發生在地下水豐富且水壓很高地區。 　　 　　(4)施工縫、變形縫處由于水壓過高而在襯砌表面出現滲透水、甚至出現少量涌水，嚴重惡化隧道內設備設施及運行條件，主要出現在大部分已運營的隧道中。因此，如何控制隧道內滲透水的問題一直是工程設計界關注的焦點。 　　 　　1地表洞口段防水措施 　　 　　隧道進洞前，對于坡頂有集水處，進行開溝疏導處理，同時對凹陷低洼處鋪砌漿砌片石后回填黏土；對于巖石堅硬，裂隙較小處，采用高標號水泥砂漿勾縫；裂隙較大時，用漿砌片石填塞。洞頂有溝谷，且溝底裂隙較多時，采用水泥砂漿片石鋪砌溝底或注漿封閉。 　　 　　隧道進洞時需開挖邊坡，從而形成一定范圍內的潛伏滑塌區，區內巖土受到擾動后會出現一定程度的裂隙。為了防止坡頂地表水順坡流入潛伏滑塌《地下工程與隧道》2007年增刊(1) 　　 　　區，在其范圍以外設置截水溝，如地表徑流量較大可設置多條截水溝，并對開挖坡面進行加固后植草綠化，防止雨水滲入。 　　 　　以上處理方案均以封堵地表水下滲通路為主。目前，國內外隧道建設中都有環保要求，隧道進洞實現“零開挖”已經在一些施工中得到了應用。從實際效果而言，一方面開挖邊仰坡高度很小，起到減少原生植物破壞、保護環境的作用；另一方面減小對邊仰坡的擾動更有利于邊仰坡的穩定。 　　 　　2明洞段防排水措施 　　 　　明洞段回填覆土層較薄，形成地下水頭也不會太高。從理論上講，澆筑整體式襯砌的抗滲性能完全可阻止地下水的滲入。考慮到澆筑過程中形成的微小裂隙會成為地下水的通道，破壞混凝土的耐久性，通常在回填碎石土上覆蓋滲透系數較小粘土層，表層粘土層地下水由于毛細作用，會阻止地下水的下滲，從而成為明洞襯砌防水的首要 防線。在明洞襯砌表面噴涂防水涂料(為防止回填碎石對防水涂料的破壞且進一步封閉地下水通道，在防水涂料表面施作水泥砂漿)或施作防水板(回填側需布設雙層土工布)。此外，通過摻入外加劑提高明洞襯砌抗滲等級則為明洞防水的最后防線，而滲入回填碎石土中少量地下水可通過與暗洞段相連的縱向排水管一起排到洞外。 　　 　　3明、暗洞交接處防水 　　 　　隧道明洞與暗洞結構型式、施工方法及所受荷載不同，所產生的差異沉降較大。因此，明、暗洞交接處防水處理顯的尤為重要。明洞防水層需向暗洞內深入至少1m的搭接長度，并且在搭接處施作水泥砂漿做保護層。明暗交接施工縫處設置中埋式止水帶，并用瀝青油毛氈、瀝青麻筋填塞施工縫。考慮到明暗交接處防水的重要性，建議增設背貼式止水帶，以進一步增強其防水性能。 　　 　　4洞身段防排水措施 　　 　　4．1圍巖壁后防排水措施根據不同情況，通常將圍巖壁后地下水處理方式分為防水型和排水型。 　　 　　4．1．1防水型隧道適用性 　　 　　以下情況需考慮按防水型隧道設計： 　　 　　(1)如采用排水型設計會對水埋條件、地表枯水、生態環境等造成不良影響； 　　 　　(2)城市中隧道降水影響范圍內坐落著對沉降敏感的建筑物； 　　 　　(3)地下水中含有腐蝕性成分的離子而致襯砌結構破壞。防水型隧道設計要點在于盡量將地下水封堵在結構之外。有仰拱段需全包防水板，對于未設仰拱段處，在底板下挖去一定厚度巖體，用防水材料充填好形成防水層。在特別破碎地段，通過全斷面帷幕注漿；對較破碎地區，通過超前拱部導管注漿，在隧道四周形成堵水圈，盡量封閉圍巖中地下水流動通道。在鋪設防水層前，對初期支護表面滲水處進行補注漿處理。值得提出的是，國內山嶺隧道采用抗水壓襯砌至今無成功實例。如地下水壓過高，產生的荷載會超過襯砌結構承載力，這時可考慮以防為主，以排為輔，排出一定量地下水，降低防水板承受的水壓。國內有學者提出在隧道洞壁上安裝限壓閥，一旦水壓大于設計值，閥門自動打開，排水卸壓，以保證襯砌安全。 　　 　　4．1．2排水型隧道適用性 　　 　　排水型隧道主要適用于在隧道排水系統影響范圍內幾乎不會對周圍環境造成不良影響的地區。通常，隧道開挖后，根據圍巖壁面地下水滲漏分為以下4種情況，即：干燥段、少量滲水段、淋水段和突涌水段。對干燥段，考慮到隧道開挖改變原有水路通道路徑，施工時干燥段可能成為運營期滲漏水段，按照一定距離布置環向排水盲溝；少量滲水處，布設排

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