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安徽建筑 2 0 1 1年第 2期( 总 1 7 7期 ) 浅谈塑料排水板在软土地基沉桩工程中的应用 Ap p l i c a t io n o f Pl a s t i c Dr a i n i n S o f t P i le Pr o J e c t 薛飞飞 ( 安 徽 电 力 建 设 第 一 工 程 公司， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 8 8 ) 摘要 ： 马鞍山当涂发电有限公司一期( 2 6 0 0 MW) 3 - ~ _ ， 地基处理设计采用预制钢筋混凝土管桩， 锤击法施工。桩端持力层上部有 1 5 m ~ 2 0 m厚 淤泥质土 ， 该淤泥质 土呈流 塑 ～软 塑状 ， 高压缩性 ， 中灵敏度。考虑沉桩 时挤 密排 土效应 ， 引起桩基漂移 ， 沉桩前 ， 确定对软土地基进行施插 塑料排 水板预处理， 以消除土中的超孔 隙水压力 ， 同时适时监 测孔 隙水压 力的变化 ， 以调整沉桩速率。 关键词 ： 高压缩性； 中灵敏度土； 塑料排水板； 超孔隙水压力； 沉桩速率 中图分类号： T U 4 6 " 3； T U 4 7 1 ． 8 文献标识码 ： B 文章编 号： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 2 一 o o g 3 — 0 2 1 工程概述 1 ． 1工程简介 马鞍 山当涂 发电有限公司一期 ( 2 X 6 0 0 MW) 工 程主厂房 、 锅炉房、 集控楼、 干灰库、 网控楼、 化水综合楼等， 地基处理设计 采用预制钢筋混凝土管桩， 锤击法施工。桩端持力层为⑨层强 风化泥岩 ，桩为摩擦支承 桩 ，桩断面 5 0 0 ram X 5 0 0 mm，桩长 2 7 m 一 3 0 m左右 ， 由 2节桩组 成 ， 其 中上节桩 长约 1 2 m， 下节 桩 长 1 5 m， 接桩采用焊接法， 混凝土强度 C 4 0 。桩间距为 1 ． 8 m 2 ．5 m不等， 总桩数 3 4 0 0根。 选用 6 0 k N锤， 沉桩控制停锤标准采用 深度和贯入度双控， 即贯入度最后十击 2 e ra～ 5 e ra。单桩设计承 载 力 1 5 0 0 k N～ 1 6 0 0 k N。 1 _ 2地质状况 根据江 苏省电力设计 院 “ 马鞍 山当涂发 电有 限公司一期 ( 2 X 6 o 0 M w) 工程施工 图设计阶段岩土工程勘测报告 ” ， 原场地 地貌属长江河漫滩相， 地形平坦， 原始地面标高在 + 8 ． 0 m 1 0 ．O m ( 黄海高程) 。 场地地层自上而下分为 1 2 个单元， 简述如下： ①层素填土 ， 上部稍密 ～中密状 ， 下部松散 ， 厂区平整 回填 材料 ， 经碾压夯实 ， 厚度 1 ． O m左右 。 ②层淤泥 ， 流塑状 ， 高压缩性 ， 高灵敏度 ， 厚度 0 ． 5 m左右 。 ③层粘土， 可塑 硬塑状 ， 高压缩性 ， 局部为中等压缩性。 ③一 层粘土， 软塑 ～可塑状 ， 高压缩性， 厚度 3 ． O m左右。 ④层淤泥质土， 流塑 一 软塑状， 高压缩性 ， 中灵敏度。 ④ 层粉质粘土， 可塑 ～软塑状， 中等偏高压缩性， 顶板埋 深 1 7 m ～ 2 1 r n ， 底板埋 深 2 0 m～ 2 2 m。 ⑤层粉质粘土， 可塑( 硬) ～硬塑状 ， 中等压缩性。 ⑤ 。层粉 质粘 土 ， 可塑 ～可 塑( 硬) 状 ， 局部高 可压 缩性 土 地 ， 顶板埋 深 2 0 m一2 2 m 底板埋深 2 5 m～3 0 m。 ⑥一 。 层粉土夹粉细砂 ， 松散 ～稍密状 ， 中等压缩性 。 ⑥ 层细砂 ， 稍密 ～中密状 ， 中等偏低压缩性。 ⑦层砾卵石， 中密状态， 中等偏低压缩性。 ⑨层粉砂质泥岩， 中等偏低或低压缩性。 1 ． 3沉桩前 施插塑料排水板方案的确定 预制桩端持力层为⑨层强风化泥岩， 在强风化泥岩上部有 1 5 m～ 2 0 m厚淤泥质土，该淤泥质土呈流塑 ～软塑状，高压缩 性， 中灵敏度。 1 锅炉房基础桩在打桩结束基坑土方开挖后， 发 ) ， 男， 安徽蚌 埠人 ， 毕业 于安 徽理 工大学 ， 助 现局部桩头有偏 位和上 浮现象 。经 反复分析研究 ， 认为打桩过 程中软土层超静孑 L 隙水压力增大，相应土层有效应力减小 ， 土 体强度降低 ， 导致上述现象的产生。 借鉴日本、 上海、 天津、 南京 河西地区的经验 ， 确定在进行沉桩之前 ， 先对软土地基进行预 处理， 即在场区内施插塑料排水板， 以消散土体孔隙水压力 ， 同 时埋设超静孑 L 隙水压力计适时监测， 以调整沉桩速率。 2 塑料 排水板设计 依据《 塑料排水板行业标准) ( J T J ／ T 2 5 7 — 9 6 ) ， 由水利部南京 水利科学研究院岩土工程研究所作技术咨询， 塑料排水板设计 采用 B型 ， 按照桩基平面布置 图 ， 距桩边 0 ． 5 m ～ 1 ．O m， 按 四方形 布 置 ， 打设 塑料排 水板 ， 板孔 间距 1 ． 0 m ～ 1 ． 2 m左 右 ， 打设 深度 2 0 m， 特殊地段可作适 当调整 ， 露出地表 3 0 0 m m， 板头清理后埋 入盲沟 内。 B型塑料排水板 ，其主要技术性能为 ：纵向通水量≥ 2 5 c m 3 ／ s ；复合体抗拉强度≥1 ． 3 k N ／ 1 0 e m；滤膜渗透系数≥5 X 1 0 c m ／ s ， 滤膜纵向干态抗拉 强度 ≥2 5 N ／ c m， 滤膜横 向湿态抗拉 强度 ≥2 0 N ／ c m； 宽度 1 0 02 m m， 厚 度 1>4 ． 5 mm； 板 芯槽齿 无倒 伏现象 ， 板芯无接头 ， 表 面光滑 ， 无 空洞和气泡 ， 齿槽分布均匀 。 现以主厂房 区域为例 ， 主厂房长 X宽 = 1 8 0 m6 5 I n ， 桩数 1 2 8 8根， 该区域共布设 B型塑料排水板 9 7 2 9根 ， 小计 1 9 4 5 8 0 延米 。为观察布设 的效果 ， 在该区域埋设 3个超静孔隙水压力 监测 点。 3 作业方法及技术措 施 3 ． 1插板操 作工艺 ①在施工前， 考虑到现场地基条件较差 ， 在开挖面上覆盖 一 层 3 0 c m～ 5 0 c m砂砾石 ， 以方便插板机的行走。 ②按设计确定的排水板孑 L 位置放线后 ， 用竹签为标志定插 孔位 。 ③按确定的排水孔平面布置及施插排水板顺序， 布置 4台 UB 一 1 6型插板机 ， 各管一片地段。 ④插板时， 插板机就位后通过振动锤驱动套管对准插孔位 下沉， 排水板从套管内穿过与端头的锚靴相连 ， 套管顶住锚靴 将排水板插到设计入土深度 ， 拔起套管后， 锚靴连同排水板一 起留在土中， 然后剪断连续的排水板 ， 即完成一个排水孔插板 操作。插板机就可移位到下一个排水孔继 续施 打。 ⑤在剪断排水板时， 要留有露出原地面 3 0 0 m m的“ 板头” ， 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 重 至 筑 一 ％ ％ l( 0 1 加 薛 __ _ - ] 期 介师 日 简程 稿 者工 收 作理 2 0 1 1年第 2期( 总、 1 7 7期 ) 安徽建筑 —■—一 l u giI — — — 一 氅 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 _ 其后在“ 板头” 旁边挖起砂土 2 0 0 mm深成碗状的凹位 ， 再将露 出的板头切去， 填平。 ⑥在排水板位置挖 2 0 0 m m3 0 0 m m盲沟 ，沟内填满中粗 砂， 设集水井， 通过潜水泵抽到基坑外的水沟。 3 ． 2插板作业注意事项 3 ． 2 ． 1 塑料排水板材质的要求 塑料排水板进场后 ，按规范要求每 2 0万延米为一检测批 次， 现场随机抽样 、 送检。要求抗拉强度的选择不得小于 l k N， 延伸率 2 ％～ 1 0 ％， 抗撕裂度应超过 3 0 0 N， 透水性≥1 0 mL ／ s ， 滤 膜渗透系数不小于 4 ．21 0 ％m ／ s 。 3 ． 2 ． 2 排水孔的施打要求 ． ①打设前在桩机导杆或桩管上， 将最后进尺深度及离最后 进尺深度 2 m处 ， 每隔 1 0 c m做明显标志， 以显示进尺及提升后 回带长度。 ②打设前在桩机导杆或桩管上， 将最后进尺深度及离最后 进尺深度 2 m处 ， 每隔 1 0 e m做明显标 志 ， 以显示进尺及提升后 回带长度 。 ③塑料排水板打设范围及打设间距应符合设计要求， 即平 面位置偏差不大于 5 0 mm， 外露长度不小于5 0 0 mm， 垂直度偏 差不大于 1 ． 5 ％。 ④施工中严禁出现扭结、 撕裂 、 损坏滤膜、 板芯撕裂等现 象， 遇此情况应截去不合格部分重新补打。 ⑤打设塑料排水板回带长度不得超过 5 0 0 m m，且回带的 根数不宜超过打设总根数的 5 ％。 3 ． 3孔隙水压 力的观测 ①孔隙水压力计选用钢弦式孔压计 ， 双线圈结构， 量程大 于测点总孔隙水压力的 1 ． 5倍， 输出精度 0 ． 1 Hz ， 初始频率要稳 定， 导线连接、 密封性 、 标记可靠。 孔隙水压力计用钻孔埋设法， 每孔埋设孔隙水压力计 。 ②测点布置： 1 汽轮发电机基础 P l布设 5 个断面， 1 除氧 煤仓间 P 2布设 4个断面， 2 除氧煤仓间 P 3布设 3个断面。 ③监测具体要求 ： 排水板施工期 1 次 ／ 2 d ， 排水板施工结束 至预制桩施工开始期 1次 ／ 3 d ， 预制桩施工期 1次 ／ 3 d ， 并做好 记 录 。 4 排水板 施插后 的效果 图 1 是在 1 汽轮发电机基础 P 1 点监测的数据，在 2 0 0 8 年 1 月 1 2 1 3 塑料排水板施插完， 即 1 5 d以后， 土体中超静孔隙 水压力开始下降， 幅度为 1 0 k P a ／ d 。效果非常明显。 图 2是在 1 除氧煤仓间 P 2点监测的数据，从 2 0 0 8 年 1 月 8日～ 2月 3日， 总体趋势下降， 但在 2月 7日以后 ， 有上升 趋势， 主要是开始打桩对土体的影响。 图 3是在 2 除氧煤仓间 P 3点的监测数据， 2 0 0 8年 2月 1 日之前总体下降， 2月 1日以后， 上升幅度很大， 随即又急剧下 降， 结合当时施工的实际， 当时 2月 1日开始打桩 ， 每天 6 ～ 7 根， 监测到孔隙水压力上升到规定的上限 1 4 0 k P a 后， 现场暂停 打桩。 5 体会 ①在打桩区施插塑料排水板 ， 对消散打桩引起的超孔隙水 压力， 防止液化层液化、 减小挤土效应， 效果非常明显， 且不同 地段， 不同的土质 ， 下降的幅度有所不同， 淤泥质土中含粉砂的 比例越大， 效果越显著。 ②采用信息化施工， 适时监测超孔隙水压力的变化 ， 为打 桩速度的控制提供了依据 ， 本工程打桩速度， 每台桩机每天控 制在 6 ～ 7 根 为宜 。 ③塑料排水板是在砂井法基础上发展起来的一种新工艺、 新技术， 塑料板排水法克服了一般砂井的不足之处， 工效较高， 综合成本可降低 1 0 ％～ 1 5 ％。 ④尽管施打塑料排水板已经得到了较为广泛地应用， 但塑 料板如何布置， 以及打设塑料板后， 能降低多大比例的超孔隙水 压等问题， 尚需在今后工程施工中进一步探讨。 参考文献 [ 1 ] J G J 9 4 --2 0 0 8 ， 建筑桩基技术 规范[ S ] ． 北京 ： 中国建筑工业 出版社， 2 o 0 8 ． [ 2 ] DL 5 0 2 4 — 9 3 ， 火力发 电厂地基处理基础规定【 S 】 ． 北京 ： 水利 电力 出 版社， 1 9 9 3 ．