海上排水板施工方法介紹及處理效果評估

海上排水板施工方法介紹及處理效果評估

摘要：塑料排水板是高速公路、廠區(qū)圍堤等地基處理常采用的方法，但在處理低標(biāo)高海涂圍堤（不能露灘）時，使用該方法就比較少。因?yàn)楹Ｉ鲜┕ひ艿斤L(fēng)、潮、浪的影響及施工周期的限制，使我們對天氣條件的選擇余地相對較小。在風(fēng)力達(dá)到6~7級時，插板船的晃動比較厲害，達(dá)1~2米，很難保證樁位間距及船位間距，但這并不表明就無法保證地基處理質(zhì)量；如在鎮(zhèn)海發(fā)電廠3#貯灰場圍堤施工中就是因?yàn)椴捎昧溯^好的施工工藝，從而獲得了成功；原位觀測成果也表明地基處理獲得了很好的效果。本文在這里提出這個問題，就是要與大家一起探討水深1.5~6.0米，風(fēng)浪小于1.5米時，海上施工塑料排水板的方法，并利用原位觀測成果對處理效果進(jìn)行評估。不足之處懇請批評指教。

關(guān)鍵字：海上排水板施工效果評估一、工程概況：鎮(zhèn)海發(fā)電廠3#貯灰場是省電力公司及鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司的重點(diǎn)技改項(xiàng)目。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為二級貯灰場，即按20年一遇潮位加20年一遇波浪組合設(shè)計(jì)，按百年一遇潮位加20年一遇波浪組合校核。百年一遇高潮位5.26米（吳淞高程，余同），二十年一遇高潮位4.81米。貯灰場工程位于寧波市鎮(zhèn)海區(qū)后海塘甬江口西側(cè)的灘涂上，布置于鎮(zhèn)海發(fā)電廠1#及2#貯灰場第一段外側(cè)。圍堤東起鎮(zhèn)海港區(qū)圍堤，西至工農(nóng)閘排水渠附近。圍堤布置呈L型，主堤長4464米，折堤長811米，主折堤連接段長150米，主堤總長5425m，施工交通堤長1807米?；覉鲑A灰量9.98×106m3，灰場圍涂面積2.95×106m2，使用年限為15年。圍堤堤頂高程7.50，防浪墻頂高程9.00，堤頂寬5m；堤底最寬處為103.81m，布置在吳淞高程0.5~-1.10的灘涂上，壩體為堆石壩，外坡采用1.5噸C20砼空心方塊護(hù)面，內(nèi)坡為干砌石護(hù)坡，防浪墻為C20素砼。由于地質(zhì)條件較差（見地質(zhì)條件介紹），圍堤地基采用鋪設(shè)土工編織布、碎石墊層及加打塑料排水板的方法進(jìn)行處理。海上施工塑料排水板達(dá)到221萬延米。該分項(xiàng)工程質(zhì)量監(jiān)理評定優(yōu)良。二、工程地貌及地質(zhì)條件：工程位于0.5~-1.1的灘涂上，平均坡度為14%，因周邊海堤影響，該區(qū)形成為回水淤積區(qū)，屬淤漲型海涂。根據(jù)工程地質(zhì)資料，地基土主要組成如下：①層浮泥：黃灰色、灰色，飽和，流塑，呈流體狀，以淤泥為主，混少量砂性土，土質(zhì)均勻性差。屬欠固結(jié)土，具高靈敏度，高壓縮性。層厚0.8~3.2m,層底標(biāo)高-3.5~1.3m。②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色、飽和，流塑，高壓縮性，層厚3~8m，局部大于8m，層間夾粉土薄膜或微薄層，局部夾有0.2~0.5m厚的粘土層，層厚0.9~~8.6m，層底標(biāo)高-11.26~-0.1m。③層粉土：灰色，灰綠色，稍密~中密，中壓縮性，略具層理，局部為粉質(zhì)粘土，層厚1.3~10.6m，層底標(biāo)高-10.96~-4.89m。④層淤泥質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑，高壓縮性，微薄層理狀，層厚1~3m，局部大于4m，層間夾粉土薄膜，層厚5.8~20.7m，層底標(biāo)高-27.36~-12.18m。⑤層粉細(xì)砂：青灰色~灰色，飽和，稍密~中密，局部粉質(zhì)粘土含量較多，層厚為15.8~17.4m，層底標(biāo)高-37.09~-31.11m。⑥層淤泥質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑，高壓縮性，薄層狀，層厚1~3m，少量大于4m，層間夾粉土薄膜，層厚23.5m,層底標(biāo)高-49.02m。地震烈度為VI度。三、水文、潮汐特征表：項(xiàng)目單位數(shù)值出現(xiàn)日期歷年最高潮位m5.22歷年最低潮位m-0.20多年平均高潮位m2.95

多年平均低潮位m1.18

歷年最大潮差m3.67多年平均潮差m1.76

多年平均中潮位m2.06

平均漲潮歷時h6:18

平均滯潮歷時h6:07

百年一遇高潮位m5.26

五十年一遇高潮位位m5.05

二十年一遇高潮位位m4.81

十年一遇高潮位m4.62

五年一遇高潮位m4.44

四、塑料排水板質(zhì)量控制：1、性能及質(zhì)量要求：本工程塑料排水板采用槽型土工聚合物排水帶，塑料排水板的型號為C型。十字筋形芯板的原料為以高壓聚乙烯為主體的塑料，外裹的無紡布濾膜的包裹方式采用粘合型。由于本工程地基土的含水量大、抗剪強(qiáng)度低、工程地質(zhì)條件差，并且工程的施工條件較差，因此，為保證地基排水固結(jié)而增加地基土的抗剪強(qiáng)度，確保工程的安全，采用了杜邦濾膜。排水板的主要性能指標(biāo)要求如下（括號內(nèi)為普通濾膜排水板指標(biāo)要求）：寬度：100±2.0mm厚度：≥4.5mm縱向通水量：≥60cm3/s（50cm3/s）復(fù)合體抗拉強(qiáng)度：≥1.5KN/10cm復(fù)合體延伸率：<10%復(fù)合體每米質(zhì)量：120g/m濾膜質(zhì)量：120g/m2（75g/m2）濾膜滲透系數(shù)：≥5×10-4cm/s濾膜抗拉強(qiáng)度：干態(tài)≥60N/cm（≥30N/cm）濕態(tài)≥63N/cm（≥25N/cm）濾膜等效孔徑O98：<0.075mm塑料排水板芯槽齒應(yīng)無倒伏現(xiàn)象，板芯材料必須透明、無孔洞、無氣泡且表面必須平滑。塑料排水板芯板外包濾膜應(yīng)緊貼平整，無皺折和松套現(xiàn)象，粘合縫必須連續(xù)，縫寬為5±1mm。濾膜纖維分布必須均勻，無毛絮。2、排水板到貨驗(yàn)收：必須加強(qiáng)現(xiàn)場檢查驗(yàn)收，每批排水板必須附有廠方合格證及性能自檢報(bào)告，每卷排水板應(yīng)有良好的包裝，卸裝運(yùn)輸中沒有破損，每批貨到現(xiàn)場后，必須抽取5卷排水板進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，另抽取一組進(jìn)行性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格者方能用于施工。塑料排水板的其它質(zhì)量及檢驗(yàn)要求應(yīng)嚴(yán)格按照交通部JTJ/T257-96《塑料排水板質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。五、海上排水板施工：設(shè)計(jì)要求插板須穿透第④層，板端進(jìn)入下臥第⑤層或第⑥層，插板的深度根據(jù)插板沉管的阻力由現(xiàn)場嚴(yán)格掌握。實(shí)際施工中插板的深度，要求結(jié)合地質(zhì)勘測資料來詳細(xì)劃分以確定每一船位的插打深度。（一）海上作業(yè)特點(diǎn)：1、要求工作平臺有足夠的浮性和穩(wěn)定性，使導(dǎo)管插入拔出對工作無影響，導(dǎo)桿移邊工作時不造成平臺傾斜或顛覆，并要求水下剪板。2、水深看不到灘涂面，看不準(zhǔn)樁位，不能直接放樣決定樁位，只能依靠其他標(biāo)志船定船位，由工作臺導(dǎo)桿移動來控制樁位，要求工作平臺盡量大，平臺一次定位打設(shè)的排水板根數(shù)盡量多，以減少間距誤差。3、風(fēng)多浪大要求整機(jī)重心低、穩(wěn)定性好，有足夠的抗風(fēng)抗浪性。風(fēng)浪大會造成導(dǎo)桿傾斜，影響排水板垂直度。露在外面的排水板隨風(fēng)漂動，使濾膜破損，甚至折斷，亦需保護(hù)。4、潮漲潮落水位呈周期性變化。導(dǎo)桿按同一深度貫入（水深+入土深度）亦呈周期性變化，深淺不一，要求隨時觀測水位，調(diào)整導(dǎo)管的貫入深度，使排水板入土深度不變。退潮時還可能使船只擱淺，在擱淺時雖可繼續(xù)打設(shè)排水板，但移動船位需待潮水上漲，這樣造成了工作的間隙性。5、海底面不平整，海拋的碎石墊層通常也不平整。在退潮后有時會擱淺，造成平臺傾斜，要求事先對碎石墊層進(jìn)行粗平，并配備導(dǎo)桿垂直度調(diào)較裝置。6、離岸距離遠(yuǎn)，要求配備發(fā)電機(jī)及一些生活設(shè)施。7、海水具有腐蝕性，對平臺設(shè)備要有防腐蝕措施。（二）機(jī)械設(shè)備選擇：本工程采用的機(jī)械型號為HZ25/250型，該機(jī)械主要性能：1、插設(shè)深度可達(dá)到25m以上。2、導(dǎo)架可調(diào)整樁架垂直度，保證排水板入土垂直度。3、配有塑料排水板施工質(zhì)量檢驗(yàn)自動記錄及監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動記錄塑料排水板施工過程中的以下數(shù)據(jù)：施工日期、時間、樁號，每根樁的插入深度，涂面水深，回帶長度和實(shí)際插入深度，每天施工完成可累計(jì)樁數(shù)，總工程量所有數(shù)據(jù)存入儲存器；本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動記錄及數(shù)據(jù)記錄采用先進(jìn)的FVASHPZROM非易損性記憶體，保證記錄數(shù)據(jù)的安全、可靠性，該系統(tǒng)克服了以前由人工在機(jī)架上目測，記號的記錄方法，這就可以避免在施工過程中，由于施工管理人員質(zhì)量意識不強(qiáng)造成長度不足或嚴(yán)重回帶，甚至有意識的偷工減料行為。塑料排水板的插入深度和回帶長度是無法進(jìn)行事后檢測的，所以在施工過程中，采用可靠的質(zhì)量保證是非常重要的，也是十分關(guān)鍵的，該系統(tǒng)當(dāng)排水板插入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或回帶長度大于設(shè)計(jì)值時，監(jiān)控系統(tǒng)能及時報(bào)警，以便操作人員迅速、及時處理、保證施工質(zhì)量。主要技術(shù)系數(shù)型號適用范圍HZ25/2500型插板船、可可浮水定位浮浮水插設(shè)，也也可露灘插設(shè)設(shè)，適用于高高潮位時，水水深大于船只只吃水深度打設(shè)方法振動錘法套管型式及直徑O型133m每次打設(shè)根數(shù)1根最大打設(shè)深度≥25米打設(shè)速度180s/根施工能力600m/h臺班產(chǎn)量240根（三）施工方案：1、插打部署：插板機(jī)械：插板要有專門的水上插板船進(jìn)行施工，插板船必須具有導(dǎo)桿縱橫移位及垂直度調(diào)整裝置、定位瞄準(zhǔn)裝置、打設(shè)深度指示裝置、回帶指示裝置，導(dǎo)管的斷面應(yīng)盡可能與排水板形狀相適應(yīng)。采用圓形導(dǎo)管插板，100mm排水板的導(dǎo)管外徑不大于133mm，以減少插板時對周圍上體的擾動及涂抹作用，保證排水效果。導(dǎo)管的驅(qū)動應(yīng)采用靜壓振動，切忌采用沖擊及水沖法。船頭方向垂直主壩軸線定位作業(yè)，每一船位寬（11.2m）的斷面需要施工2～3個船位。2、船只定位放樣：①、根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，定出插板船定位控制樁，控制樁距壩內(nèi)側(cè)的第一排排水板5m，每樁間距18.2m。②、根據(jù)定位控制樁在灘涂上插定每船位的縱、橫移動樁位，并打設(shè)引樁，隨時校對艙位邊線樁。③、在插板船上標(biāo)定二個定位點(diǎn)，利用測繩及定位控制樁確定插板船的位置。（四）施工工藝：本次使用回收樁靴法施工，沉管底部由樁靴密封，樁靴由鐵鏈固定，此工藝已試驗(yàn)成功，如臺亞公司已施工了近300萬延米塑料插板，因此可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行吸收、總結(jié)，取長補(bǔ)短，并進(jìn)一步制訂出施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，在推廣的同時進(jìn)一步促進(jìn)施工工藝的成熟。施工方法及各道工序的質(zhì)量控制：①、施工工藝流程：復(fù)核定位標(biāo)志樁―――＞船體定位―――＞樁機(jī)就位―――＞裝帶及樁靴―――＞沉管下沉至設(shè)計(jì)底標(biāo)高―――＞沉管上提到碎石面層上約1m―――＞自動割帶系統(tǒng)操作―――＞提沉管至水面，重新裝帶―――＞檢查并記錄打設(shè)情況―――＞樁機(jī)移位，重復(fù)定樁位。②、復(fù)核定位樁：在定位樁與船體之間系上測繩，并計(jì)算每船與定位樁之間的距離，使船體定位準(zhǔn)確。船體平行堤軸線布置。船頭、船尾各拋二頭八字錨，錨纜繩長度為100m，采用絞錨機(jī)進(jìn)行調(diào)整船體位置。設(shè)計(jì)塑料排水板為正方形布置，間距為1.4m，插板船凈空間為長29.9m寬12.2m，每船定位后可插打排水板189根。并且，每10分鐘根據(jù)潮的漲落調(diào)整錨纜，確保施工時塑料插板的平面位置準(zhǔn)確。移船定位偏差不宜超過±50mm，并在船上標(biāo)出樁位，即在插板船的船體橫梁上按樁位尺寸標(biāo)好刻度，而插板樁機(jī)可在船體平臺上前后左右移動。③、為確保打設(shè)長度用垂球隨時檢測水深，以便控制打設(shè)深度，每插完一排塑料排水板，測量一次水深，調(diào)整一次沉管的入水深度?；貛чL度的控制主要有二方面：一方面要做好樁靴與沉管出口的密封，防止淤泥等進(jìn)入沉管引起回帶；另一方面觀測沉管上口與排水板有沒有相對位移。施工時必須嚴(yán)格控制回帶長度，回帶長度不得大于300mm，且回帶的根數(shù)不得大于總根數(shù)的5%，如果超過標(biāo)準(zhǔn)，一般在鄰近45cm處補(bǔ)打一根。④、排水板上拔后，水下剪帶系統(tǒng)操作，水下剪帶采用軟軸鋸片法。排水板一卷用完后，采用釘書釘搭接，要求搭接長度≥20cm并做到表面平整，且接頭的質(zhì)量應(yīng)符合《塑料排水板施工規(guī)程》（JTJ／T256－96）的規(guī)定。⑤、定位后必須調(diào)整導(dǎo)管的垂直度后進(jìn)行插板施工。施工過程中，隨時調(diào)整樁機(jī)垂直度，要求垂直度誤差≤1.5%。導(dǎo)桿沿平臺邊作業(yè)時，應(yīng)隨時調(diào)整垂直度，達(dá)不到要求時應(yīng)減少邊沿打設(shè)根數(shù)。擱灘作業(yè)時，亦應(yīng)及時調(diào)整垂直度，達(dá)不到要求時不能施工。導(dǎo)管的傾斜度與打設(shè)的深度有關(guān)，一般10~20m時不大于1.0%。⑥、為防止排水板打設(shè)過程中出現(xiàn)扭結(jié)現(xiàn)象，在沉管下沉?xí)r，用人工拉緊排水板。為減少海水中的泥土堵塞排水板頭的排水，在剪帶時外露長度應(yīng)長于40cm，使排水板的外露部分能自然下垂。⑦．打設(shè)過程中逐根做好施工原始記錄。（可與自動記錄互較）⑧、局部地段塑料排水板設(shè)計(jì)長度為28m，施工時由于接長加高了機(jī)架高度，在海上施工降低了安全程度，因此當(dāng)風(fēng)力大于6級應(yīng)停止施工，且樁機(jī)與插板平臺周邊保持一定距離，以免平臺傾斜過大。（五）施工質(zhì)量控制問題：1、排水板打設(shè)：穿板時不能碰傷，劃破濾膜，不合要求的不能使用。打設(shè)速度與間距按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好。塑料板需要接長時，應(yīng)剝開濾膜使芯板順槽搭接，搭接長度不小于300mm。然后包好濾膜再用釘板機(jī)釘牢。保持搭接處不進(jìn)淤泥，芯子搭接不堵塞通道。插完后排水板露出碎石墊層面不能小于400mm。因此應(yīng)時深測水深，根據(jù)水深調(diào)整割刀長度。2、間距誤差及控制：間距誤差不大于+50～-200mm，隨潮位的漲落隨時調(diào)整錨鏈，使船只停留原位，由導(dǎo)桿的移位保證插板間距、船位樁位定設(shè)準(zhǔn)確，確保樁位平面尺寸誤差+50～-200mm。3、回帶誤差及控制：回帶誤差不大于300mm，回帶率小于5%，如若超過，除檢查樁靴是否磨損需更換外，應(yīng)在旁邊補(bǔ)打一根。4、排水板回帶控制辦法：施工憑振動頭插到底后向上提拔沉管時，如果回帶，則排水板帶在沉管口不移動，等到排水板帶移動，量一下沉管上提高度，此高度也就是回帶長度；如果回帶超過300mm，則應(yīng)在旁補(bǔ)打一根。5、隨時調(diào)整樁機(jī)沉管垂直度，控制垂直度偏差≤1.5%。6、深度控制：海上作業(yè)一般要求10min觀察潮位標(biāo)，調(diào)整一次導(dǎo)管入水深度，漲潮時逐一加長導(dǎo)管入水深度，退潮時逐一減少導(dǎo)管入水深度，始終保持導(dǎo)管入土濃度不變。7、隨時檢測水深，調(diào)整沉管入水深度，在樁機(jī)主桿上準(zhǔn)確畫上刻度線，使樁長控制一目了然。8、塑料排水板海上施工的基本要求：可歸納為六個字，即插板（垂直排水通道）要“準(zhǔn)”、“勻”、“深”、“直”、“通”、“快”，分別簡釋如下：①“準(zhǔn)”：即插板船的定位要準(zhǔn)，誤差不大于+50～-100mm，套管定位誤差0～-100mm。②“勻”：樁與樁之間的間距要勻，誤差不超過+50～-200mm。③“深”：要達(dá)到設(shè)計(jì)深度，回帶不能超過300mm，回帶率不得超過5%。④“直”：即導(dǎo)桿要調(diào)整好垂直度，打設(shè)深度在10～20m時，傾斜不能超過1.0%。⑤“通”：即排水板與碎石墊層之間及整個排水系統(tǒng)要連通，排水系統(tǒng)的濾膜不能有破損，溝槽不能堵死，否則起不到排水作用。⑥“快”：在保證質(zhì)量的前提下，盡量提高打設(shè)速度，以縮短施工工期，提高經(jīng)濟(jì)性。（六）主要安全技術(shù)措施：1、工人上船作業(yè)前進(jìn)行三級安全教育，主要工種應(yīng)持證上崗。2、嚴(yán)禁未穿救生衣上船作業(yè)，機(jī)上操作人員必須戴好安全帽，高空作業(yè)須系好安全帶。3、不得酒后上崗，不得穿拖鞋及易滑的鞋在鐵板平臺上行走。4、保持船體穩(wěn)定，四角錨應(yīng)牢固，船體漏水應(yīng)隨時補(bǔ)修。5、臺風(fēng)來臨時，施工船只在風(fēng)力達(dá)到7級，浪高達(dá)到1m時，應(yīng)停止作業(yè)，進(jìn)行就地拋錨固定；當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)力達(dá)到8級，浪高達(dá)到1.7～2.5m時，應(yīng)做好隨時撤退準(zhǔn)備工作；當(dāng)氣象預(yù)報(bào)為風(fēng)力達(dá)到九級或九級以上，風(fēng)浪高達(dá)到2.5m以上時，船員應(yīng)預(yù)先將船只駛進(jìn)避風(fēng)港灣內(nèi)，并拋好錨，安全固定船只后，所有人員撤退到基地待命或岸上其他安全地方。6、樁機(jī)行走及插板深度等應(yīng)有限位裝置。7、絲繩磨損情況應(yīng)做到心中有數(shù)，該更換的就更換，軋頭固定情況應(yīng)符合規(guī)范要求。8、保證柴油機(jī)正常動作，隨時檢查柴油機(jī)機(jī)油、電纜線的完好程度。六、原位觀測成果分析：根據(jù)《鎮(zhèn)海發(fā)電廠3#貯灰場圍堤工程原位測試實(shí)施細(xì)則》，對圍堤工程在施工期分階段進(jìn)行了十字板強(qiáng)度試驗(yàn)，以了解地基在使用排水板進(jìn)行處理后強(qiáng)度固結(jié)增長的情況。水科院在整個圍堤施工過程中共進(jìn)行了三次十字板強(qiáng)度試驗(yàn)，分別為：第一次，2000年4月原位觀測設(shè)備埋設(shè)期間，圍堤工程塊石荷載尚未堆筑時，分別在二個測試斷面內(nèi)海側(cè)進(jìn)行了天然地基狀態(tài)的十字板強(qiáng)度試驗(yàn)；第二次，2001年2月在圍堤工程二個測試段塊石荷載分別堆筑至▽4.5m和▽5.7m時再次進(jìn)行十字板強(qiáng)度試驗(yàn)；第三次（本次），2002年5月在圍堤工程二個測試斷面已施工完工時（除3+900測試段還有最后15cm砼路面未澆筑），再次進(jìn)行了十字板強(qiáng)度試驗(yàn)；3+900測試段與2+100測試段各完成三孔十字板試驗(yàn)，共試驗(yàn)孔編號及位置見圖1、2?，F(xiàn)主要將第三次試驗(yàn)結(jié)果簡單整理分析如下：1、6孔十字板試驗(yàn)資料分別點(diǎn)繪