塑料排水板在层山围堤工程软基处理中的应用

石凤仙

（益阳市资阳区水利局 益阳市 413000）

黄光佑

（湖南水利水电工程监理承包总公司 长沙市 410007）

1 工程概况

层山安全区位于洞庭湖区钱粮湖垸内，北靠华容河，西南为钱粮湖南垸，东为东洞庭湖区，行政隶属湖南省岳阳市君山区。据2004年统计资料，区内固定资产21.25亿元，国民生产总值11.9亿元。

层山安全区围堤工程是洞庭湖区三垸蓄洪工程的重要组成部分，是洞庭湖区三垸蓄洪工程选定的先期实施的试点项目。规划安全区面积为14.24 km2，围堤总长为29.094km，其中新建堤防长度为12.394km，加固堤防为16.70 km；安全区新建穿堤建筑物为8座，重建穿堤建筑物2座。洪水标准按1954年最高洪水位确定，工程等级为3级。

工程区普遍发育有淤泥质土和软塑状粘性土两类软弱土层，其埋深均较浅，有些地方直接出露地表，一般埋深（0~3）m，厚度（5~14）m 不等，软土层含水量高，一般为38%~56%，液限为40%~60%，液性指数1.00~1.28，大部分呈软塑状，少量流塑状，孔隙比为1.01~1.53，压缩系数一般为0.54~1.05，具高压缩性，天然快剪强度指标Φ值3°~8°，C 值（5~10）kPa，现场标准贯入试验 N63.5=2.4~4.3击，承载力较低，作为堤防及穿堤建筑物地基易产生不均匀沉降变形及抗滑稳定性差等工程问题。

堤基分布的软土层可导致大堤不均匀沉陷，使堤身开裂，构成大堤的安全隐患。涵闸闸基中分布软土层可导致穿堤涵管沉降变形而开裂。

本工程分别在工程地质条件差的6+673.7~6+873.8，8+390~8+930，10+695~12+394堤段采取排水固结，在堤身自重作用下，使土孔隙水慢慢排去，孔隙比减小，土体发生固结变形，随着超静水压力逐渐消失，土的有效应力增大，土的强度逐渐增强。排水系统采取了插设塑料排水板的工程处理措施。

2 塑料排水板的性能与选用

（1）塑料排水板的选用。

设计采用以高压聚乙烯为主体材料，作为加速土体固结的垂直排水通道，外包合成纤维滤膜制成的塑料排水板，起隔土渗水滤膜的作用。本工程选用江苏省海安县塑化工厂生产的SPB-B型塑料排水板。

（2）塑料排水板的质量标准如下：

●塑料排水板尺寸。

① 宽度及公差：95±0.5 mm；

② 厚度及公差：4.0±0.5 mm；

③ 每卷长度：200 m，长度极差±2 m。

●主要性能指标。

① 纵向通水量：≥25 cm3/s（侧压350 MPa时）。

② 抗拉强度：≥1.3 kN/10 cm，此时延伸率为10%，复合体伸长率为10%（抗力为1 kN/10 cm时）。

③ 每米重102 g。

●滤膜重要性能指标。

① 干样抗拉强度≥125 N/5 cm（应变10%时）；

② 湿样抗拉强度≥100 N/5 cm（应变10%时）；

③ 渗透系数K20≥5×10-4（每组5层试样）；

④ 等效孔径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、碾压→先铺设一层（5~10）cm厚砂垫排水层并整平碾实→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→再铺设砂垫排水层至设计厚度40 cm并整平碾实→堤身填筑。

3.2 施工工艺

（1）先进行原地面的清基处理。将施工范围内树木，杂草清理干净，并挖除树根，将施工场地平整，坡比为2%，再铺设一层（5~10）cm砂垫层，压实到要求的压实度，然后按设计图纸用白灰在砂垫层上放出打设位置。

（2）根据打设板位进行打设定位，将塑料带通过导管穿出，安装管靴，沉设导管。先测试塑料板在套管拔起时的回提长度，开机打设至设计标高，打入深度为设计深度+排水砂层厚度+回提长度，提升导管，剪断塑料排水板，检查并记录板位等打设情况，移动打设机至下一板位。

（3）塑料排水板打设完毕后，及时加铺砂垫层至设计厚度40 cm并整平压实，以增加排水函道加速固结。

（4）每隔50 m铺设一条砂沟至堤脚外，作为出水通道，砂沟深40 cm，底宽0.6 m，面宽1.4 m，出口处设长度分别为1 m的砾石层和碎石层。

3.3 质量控制

（1）施工时应严格按照施工图纸给出的位置、深度和间距打设定位。

（2）施工现场堆放的塑料排水板盘带应加以覆盖保护，以防暴露在空气中老化。

（3）塑料排水板在插入地基的过程中导轨应垂直，钢套管不得弯曲，透水膜无破损和无污染，排水板的底部应有可靠的锚固措施，以免在拨出保护套管时将芯板带出。

（4）排水板穿板时不能碰伤，划破滤膜，不符合要求的不能使用。打设速度与间距按设计要求调整好。塑料排水板需要接长时，应剥开滤膜使芯板顺槽搭接，搭接长度不小于0.3 m。然后包好滤膜再用钉板机钉牢。保持搭接处不进淤泥，芯子搭接不堵塞通道。插完后排水板应保证深入砂垫层长度不小于0.4 m，露出砂垫层表面的塑料排水板端部应曲线折回入砂垫层。

（5）间距误差不大于0.2 m。回带误差不大于0.3 m，回带率小于5%，如果超过，除检查桩靴是否磨损需要更换外，应在旁补打一根。

（6）应随时调整桩机沉管垂直度，控制垂直度偏差≤1.5%。

4 工效与经济分析

本工程采用施工机械为振动式插板机。由于结构笨重，机械性能较差，操作不便，工效较低，一般为70根/台班。但由于激振力较大，在地基较硬时，有较好的穿透力。如果采用液压式插板机由于结构简单，操作灵活，机械性能好，工效一般为振动式插板机的2~3倍。但由于采用静压方式，当碰到较硬的地基时，施工困难。

塑料排水板成本价为2元/m左右，加上机械，人工费用施工利润等费用也就4元/m左右，较为经济实用。

5 结语

塑料排水板施工是层山围堤工程中最主要的软基处理方案，通过一年多来的观测证明，这是一种非常有效的软基处理方案，取得了预期的效果，层山围堤工程1999年修建的2 500 m新堤中曾发生8处滑坡塌陷现象，新修近10 km大堤没有一处出现滑坡塌陷现象，足以证明对大面积、大工程量的软基处理工程，塑料排水板施工是一种行之有效且值得推广的施工方法，为今后类似的地基处理工程提供了可供借鉴的成功经验。