塑料排水板在沿海外江堤防工程中的应用

杨俊峰

广东省水利水电第三工程局有限公司 广东 东莞 523710

引言

塑料排水板又称塑料排水带，有波浪型及口琴型等多种形状形式。中间是挤出成型的塑料芯板，是排水带的骨架和通道，其断面呈并联十字[1]，两面以非织造土工织物包裹作滤层，芯带起支撑作用并将滤层渗透进来的水向上排出，是淤泥、淤质土、冲填土等饱和黏性及杂填土利用排水固结法进行软基处理的良好垂直通道，极大缩短软土固结的时间。

1 工程概况

某加固堤防长约8.21km，设计防洪（潮）标准为200年一遇，海堤工程级别为1级，堤顶高程为8.80m，防浪墙顶高程为9.30m，堤顶宽度8.0m。主要施工内容包括土石方工程，砌筑工程，钢筋砼工程，沥青砼路面，土工布等。在堤基下采用100×4.5mm的塑料排水板处理，排水板间排距为1.0m，深度为16m。堤基表面铺设碎石盲沟及中粗砂垫层及土工格栅，以提高地基承载力、增强抗滑能力，减少堤基的不均匀沉降。

图1 塑料排水板基础处理断面图

2 材料选择

塑料排水板SPB-A、B、C型系列土工聚合物排水带的简称，是软土和超软基加固的新型材料。它对软土基加固的机理、设计、施工设备等基本与袋装砂井相同。排水带是带状复合型结构，中间是挤出成型的塑料芯板，是排水带的骨架和通道，其断面呈并联十字，由35条筋、34条槽组成，宽100mm，厚3.5～6.0mm，芯板外部包复化纤无纺布，起着隔土滤膜作用[2]。

塑料排水板采用SPB-C型，截面100*4.5mm，芯板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力，芯板指标：板厚≥4.5mm，宽度100±2mm，抗拉强度应≥150N/cm；若周边土体15m深度范围内抗拉强度≤250KN/m2，或者超过15m范围后抗拉强度≤350KN/m2，则必须保证其排水能力≥40cm3/s。塑料板需要长埋于地下，因此需要有足够的抗腐蚀性，同时土体在后期会发生形变，因此塑料板也要有足够的柔性和抗压性。滤套选用无纺织物，同时应注意所选材料必须具备一定的隔离渗透功能，等效孔径应小于0.075mm孔隙，渗透系数不应小于5×10-4cm/s；在干态、湿态的状态下，其抗拉强度应不低于30N/cm、25N/cm。

3 机械选型

塑料排水板的施工机械，目前所应用的两种打设方式为振动式和液压式。振动打入式优点是打设能力强，根据每次打设土层变化改变锤击振力大小，可以顺利通过表面垫层及地基中的硬层，缺点一是可能会对地基产生过大振动并最终影响地基处理效果；缺点二是移动不灵活，定位对中较慢。而液压打设式具有噪声小，施工安全，进退、横移灵活，定位迅速准确，操作简单，打设速度甚快等优点，其缺点是不易通过那些表面硬壳层。

根据上述两种打设机械性能比较和工程地质资料分析，宜选用液压式打设机械，该打桩机是由标准打桩机架、液压泵、桩管、CAT320挖掘机改装而成，其导架高度、打设能力满足设计打设深度要求。

4 施工方法

4.1 施工工艺流程

基础开挖→铺设下层砂垫层→孔位定位布设→打桩机就位→塑料排水板穿靴→下插塑料排水板→拔出套管→割断排水板→机具移位至下一桩位→完成排水板打设→上层砂垫层摊铺→碎石盲沟施工→铺设土工布→分层回填土堆载预压。

4.2 基础开挖

在排水板施工之前，应对现场进行清理操作，包括对地表杂物的清理、核实并保证开挖深度、确定场地碾压深度和平整度，应提前在现场设置好排水沟。

4.3 铺设砂垫层

由于现场存在软土地基的情况，基坑内表层土质稳定性不足，为了保障后期打桩机顺利工作，在综合计算承载需求后，使用混合料排水垫层进行处理，首先铺设一层30cm透水性好的中粗砂，压实方法根据地基情况选择，采用碾压法施工时，应控制最佳含水量。砂垫层应宽出基础边脚不小于30cm。砂垫层外坡脚及护道沿线路纵向铺设1层透水土工布并在透水土工布上铺设袋装中粗砂进行防护，以免砂料流失，后期将采用无砂混凝土砌块作为挡墙及透水通道。

4.4 孔位定位布设

待砂垫层压实之后进行测量放样，严格比对设计图纸，根据设计需求布置点位，同时分区域制作插板点位布置图，在现场用石灰、标签、油布等制作明显的标记，并且对点位进行保护，本工程采用细条塑料板芯作为标识。

4.5 打桩机就位

针对淤泥地基，虽然铺设了30cm砂垫层，为了防止插板机具下沉，铺设铁板行走防止沉陷，插带桩机安置就位以后，先调整导架的垂直度到达设计值，再将塑料排水板穿入到空心套管中，要求孔位必须对正。

4.6 塑料排水板穿靴

一般预制靴头可采用铁制或混凝土靴头等材料，本项目采用预制好的厚1mm小铁板作为靴头，靴头上穿手拉式钢条。穿靴工艺为：从插管的底部将排水板拉出后从鞋头处的手拉式钢条穿过，穿过长度达15～20cm后折回，使用大号订书钉将拉回的排水板固定好，拉紧另一端的排水板，确定桩靴的底部与桩板保持贴紧状态再进行后续插板操作。

4.7 下插塑料排水板

在下插塑料排水板的过程中，通过插板机振动锤让套管在预定孔位处实现下沉，排水板经过套管穿出后直接与端部的锚靴连接，由套管顶住锚靴后直接将排水板下插到达设计深度，然后抽起套管，割断塑料排水板，完成一个排水孔的插板操作。本工程设计深度为22m，打入深度通过在插板机机架上做长度记号记录。

图2 完成后的塑料排水板

4.8 割断塑料排水板

人工割断排水板，要求留有露出砂层面≥0.3m的“板头”。插板机具随机可以进行下一个排水孔的穿靴和插板施工。

4.9 上层砂垫层摊铺

塑料排水板整片打设完成之后，回填上层砂垫层20cm，回填完之后，在“板头”四周挖起砂土20cm深成碗状的凹位再将漏出的板头切去，填平，塑料排水板插板施工完成。

4.10 碎石盲沟施工

碎石盲沟施工，采用人工挖沟槽，人工回填碎石方式进行，设计断面为梯形，上宽0.8m、下宽0.5m、深0.5m。

4.11 堆载预压

堆载预压在碎石盲沟施工完之后，面层铺设土工布，然后分层回填土方并采用静压碾压方式压实，堆载面积应大于施工面积至少1m。

4.12 无砂混凝土排水沟侧墙施工

堆载预压完成之后，进行坡脚排水沟施工，排水沟靠堤防侧采用无砂混凝土砌块进行挡土和透水，土体渗下来的水直接排到场外排水沟。无砂混凝土水灰比为0.5，水泥用量290kg/m3，孔隙率18%～20%，抗压强度不小于10MPa，采用预制块砌筑方式施工。

5 质量保证措施

施工中应保护好排水板，防止排水板出现扭曲、变形、损坏和杂物进入导管。塑料排水板不得超长时间使用，若施工时拔管带出超过50cm的排水板，则应及时在旁边加插，打设完成后需要快速加盖垫层。

检查进场排水板的外观。采取随机抽样的办法，抽取至少5份完整的样品，用游标卡尺对至少10个断面的尺寸进行检测，要求宽度误差≤2mm，厚度误差≤0.5mm，排水板芯应保持完整、光滑且无接头。

对场地进行处理。对厚度不足30cm的松土和耕作土进行压实处理，对厚度大于30cm的松土和耕作土采取分层回填和压实操作，压实系数（Kh）必须达到0.86以上。铺设厚砂垫层时选择含泥量在5%以下的中砂和粗砂[3]。

使用插板船进行定位操作，板位的确定依靠平面坐标系进行确定，将插板机移动至目标位置上，调整平面位置，误差应≤70mm。

水深测量的频率为0.5h/次，并检查塑料排水板和套管的打入深度。测量水深设备选择打水砣，使用预剪的办法控制排水板长度，精准尺寸按照设计长度进行控制，在施打过程中应随时观察施工情况，尤其是桩机力度、套管及桩靴的回泥情况，一旦发现回泥异常或其他地质异常变化则需要及时调整施打作业参数。

穿靴。排水板从靴头的固定架穿过至少10cm再进行对折固定，靴头需要与空心套管的端部进行套接，以此防止套管下沉过程中有泥沙灌入套管中。

沉入。套管在插入时须全程保持导轨垂直度，套管不能出现变形和损坏，塑板的竖直度应保证≯1.5%，透水滤套应保证完整，不能出现扭结和撕裂等。排水板搭接时搭接长度应保证≥25cm，用滤套对外侧面进行包覆并且以铅丝进行固定，插入的深度应大于设计深度至少50cm。

拔起。在确定套管沉入至设计深度后进行上拔操作，操作人员应对现场情况进行观察，如果发现“回带”长度大于30cm则需要及时在板位旁进行补打，补打距离控制在离原板位45cm处。为保证排水，应将排水板贯通砂垫层，伸入的长度应≥50cm。

6 结束语

通过采用塑料排水板排水固结法施工技术能够有效提高软基的承载能力，使沉降逐步减小趋于稳定，在技术上施工简单高效，后期维护投入较少，是软基处理中一种比较可行的方法。