塑料排水板在市政道路上的应用

煤矿现代化 2004年第1期 总第58期 1 概 述 料撕水饭在市政 路 的应用 南京河西新城区开发建设指挥部 万 俊 摘 要 本文通过实例，对塑料排水板在软土地基处理中的应用进行了小结 ，通 过实例，塑料排水板用于排水固结法处理软土地基的工程实践中，是可行的，必将得到广泛 的应用。 关键词 塑料排水板 排水固结 堆载预压 真空预压 随着我国经济的发展，城市规模的扩大，在市政道路建 设方面，从老路改造到城市周边新建道路，越来越多的遇到 软土路基的处理问，以往的浅部换填不仅不能适应新建道 路的载重要求，也会相应增加造价。因此适用于处理淤泥质 土，淤泥冲填土等饱和粘性土地基排水固结预压法。越来越 多的用于城市新建道路中。无论采用堆载预压，真空预压，降 水或联合预压，均应首先设置排水通道，以往均采用砂井(普 通砂井或袋装砂井)，但其设备笨重，造价高。且施工质量受 人为影响较大。近年来随着塑料工业的发展，出现了一种代 替袋装砂井的新材料，即塑料排水板，塑料排水板的作用与 原理和砂井相同，且具有插板机械轻，效率高，对土层的扰动 小，造价低等特点。不仅加快了建设周期，节约造价，而且在 钻孑L深度 z一定时，若配制的泥浆重度 ．比(1)式计 算值偏小 ，则孑L壁会发生剪切破坏，导致 “塌孑L”(如图2中 莫尔圆 I，实际上这种情况不存在的)；若配制泥浆重度 1 按(1)式计算得出，则孑L壁处于极限平衡状态(圆Ⅱ)；若配 制泥浆重度 ，大于(1)式计算数值，则孑L壁处于理论稳定 状态(圆Ⅲ)。 图2 a．a：a 3对应于泥浆重度 yly 2y 3 3 结语 (1)本文仅从理想状态推导出泥浆重度计算公式，建议 钻探施工时，从施工安全的角度出发结合施工经验和该理论 公式配制泥浆，配制时要留出一定的安全系数； (2)本计算模型为理想模型 ，未予以考虑的因素还很 多，如：孑L径因素；泥浆使孑L壁粘性土含水虑增大，改变其物 · 54 · 质量控制、排水效果等方面，大大地减少了人为因素，提高排 水效果。下面结合实例就塑料排水板设计、施工等做一浅述。 2 排水固结法的原理 饱和软粘土地基在荷载作用下，孑L隙中的水排出，孑L隙 体积慢慢地减小，地基发生固结变形，同时随着超静孑L隙水 压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长， 所以土体在受压固结时，一方面孑L隙比减小产生压缩，一方 面抗剪强度也得到提高，这说明，如果在场地上先加一个与 使用荷载相同的压力进行预压，使土层固结，然后卸除荷载， 再造建筑物，这样建筑物引起的沉降即可大大减少，如果预 压荷载大于建筑物荷载，即所为超载预压，则效果最好，因为 经过超载预压，当土层的固结压力大于使用荷载下的同结压 力时，原来的正常固结的粘土层将处于固结状态，而使土层 理力学性质指标的因素；泥浆在孑L内流动对孑L壁的摩擦、冲 刷的因素等等； (3)本公式适用范围 a．钻孑L深度未达到地下潜水面； b．孑L壁土类型限于粘性土： c．孑L壁土只有一层，且各项同性。 (4)还有待于研究解决的问题 a．孑L壁土有多层时的泥浆选择； b．护壁孑L段位于潜水或承压水含水层中的泥浆选择； c对 于泥浆护壁钻进时泥浆在碎石土、砂土、粉土中的扩 散形成的 “泥浆一骨粒”联合体对孑L壁的稳定性影响问题； (5)该公式对生产实践的指导意义还有待于检验。 参 考 文献 [1] 地基及基础，中国建筑工业出版社，北京，1998年 6月 第三版 作 者 简 介 牛磊，男，山东东营人。1976年出生，学士，助理．Y-程师， 主要从事地质勘察技术．Y-作。 刘焕东，男，山东邹城人，1975年出生，学士，助理工程 师，主要从事地质勘察和金属冶炼技术．Y-作。 (收稿 日期：2003—12—03) 维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿现代化 2004年第1期 总第58期 在使用荷载下变形量大为减少。 3 材料 塑料排水板是由芯体和滤套组成的复合体，或是由单种 材料制成的多孑L管道板带(无滤套 )。芯板一般由聚乙烯或 聚丙烯加工而成的多孔管道或其他形式的板带滤套一般由 无纺织物制成。 板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力。抗拉强度 不应小于 130N／cm，排水能力一般不低于30cm2／m。芯板应具 有耐腐性和足够的柔性，保证在地下的耐久性并在土体固结 变形时不会被折断或破裂。 滤套应具有一定的隔离土颗粒和渗透功能，应等效于 0．025mm孑L隙，其最小自由透水面积宜为 1500 cmZ／m，渗透 系数应不小于 5x 10％nds。 4 塑料排水板的设计 (1)深度：应根据土层条件，附加应力分布，施工因素等 确定，一般应打至下面的透水层或砂类透镜体，但粘土层很 厚时应以沉降所要求的处理深度来决定，可先初定一个深 度，待固结计算后再作调整。 (2)直径：Dp=2a(b+81／盯 式中 b一塑料排水板宽度； 8一塑料排水板厚度； a一折算系数 ，由试验求得，当 L=10m，挠度在 10％以 下时，取 a=O．6—0．9，一般取a=O．75。 (3)间距与径比。间距一般由软土的性质和工期要求确 定。由固结度可见，井径比n越小，固结越快，但不宜太小，否 则扰动会增加 ，一般n=5～20，排水板间距一般 1-2m。 (4)平面排列。常用三角形和正方形两种形式平面上的 等效直径 de间距 a的关系： 三角形排列de=a、／ 、／了／盯=1．05a 正方形排列 de=a、／ ／盯=1．128a (5)砂垫层 厚度一般为 0．5～0．8m 5 施工 塑料排水板的施工机具为插板机，也可与袋装砂井打设 机具共用，但应将圆形套管换成矩形套管，施工前首先要对 软基进行预先处理，首先整平场地，铺设砂垫层，具体工艺如 下 ： 平整场地 、挖排水沟一铺下层砂垫层一稳压一放样 机具就位一塑料排水板穿靴一插入套管一拨出套管一割断 排水板一检查并记录板位情况一机具移位—铺上层砂垫层。 拔出套管时密切注意观察如发生回带现象，应原 因，重新施打。 6 工程实例 (1)某工程位于南京河西区，自地表 2．0～13．0m为软塑 流塑状淤泥质粘土，设计采用超 1m堆载预压，塑料排水板插 板深度为 10m按变形要求控制，间距 1．5m，三角形布置。塑 料排水板端口进入砂垫层部分不小于50cm。 (2)本工程采用振动插板机，为保证插板质量，均采用 带刻度的排水板，便于跟踪控制。施工过严格控制回带现象， 一 但出现，重新打插 ，且再多打 0．5m～1．0m，一般可以避免。塑 料排水板插完后，顶端弯折平放，上覆 30cm粗砂。在预压区 周边设置排水盲沟及排水井，盲沟设置非常重要，一定要保 证排水畅通，及时排水，才能保证预压效果。 (3)效果：本工程由于塑料排水板、砂垫层、盲沟设置质 量较好，因此取得了较好的预压效果，沉降观测记录见表 1。 表 1 沉降观测记录 日 期 乃 乃 高程 高程 高程 (m) (mm) (mm) (m) (mm) (mm) (m) (mm) (mm) 7 几点体会 (1)塑料排水板由板芯、滤膜组成，当地基发生沉降，排 水板与土一起沉降呈⋯S’型，但必须保持渗水，排水的功能。 因此板芯具有一定强度，滤膜在湿润状态下的强度与渗透系 数，有效孑L径必须满足要求，否则无法保持长久的排水效果。 (2)应采用有刻度的塑料排水板 ，以便于确定打插深 度，由于插板速度较快，如无刻度，施工中的回带现象等易被 忽视。 (3)垫层与盲沟的设置必须保证有效，及时排出地下 水，以保证预压效果。 通过该工程的应用，塑料排水板在软土路处理中具有以 下优点：施工方便快捷；质量较袋装砂井易于控制；排水预压 效果较好，且造价低廉。随着城市周边地区新建道路的不断 建设，尤其是软土地区的道路建设，塑料排水板的使用，将越 来越广泛。 (收稿日期：2003—12—15) · 55· 维普资讯 http://www.cqvip.com