塑料排水板与土工格栅法对软土地基的处理

[摘要]在工程建筑施工过程中不可避免的会遇到软土地基，需要对软土地基进行处理，本文就塑料排水板与土工格栅法对软土地基的处理进行阐述。

[关键词]塑料排水板；土工格栅；软土地基；处理

中图分类号： S276 文献标识码： A

一、前言

在我国内陆和沿海城市道路施工过程中会遇到大量的软土地基，如不对软土地基进行处理，对建筑的质量会产生一定的影响，塑料排水板与土工格栅法在软土地基处理的过程中有着广泛的应用，通过处理能提高工程实体质量。

二、软土地基处理原则以及影响因素

在对软土地基处理方法进行考虑时，必须要考虑其经济性，在保证处理效果的同时，要尽量选用成本低、施工周期短的方法降低经济消耗。一般经过软土地基处理后可能不会完全消除沉降，但是在经过后期修补后是可以解决这一问题的，在软土地基处理时必须要保证其可靠性。影响软土地基处理的因素有很多，其主要包括：

1、土质状况

在进行施工时，软土地基受到扰动，会使其强度下降，从而产生流动。那么，在施工的时候就应该尽可能的避免对地基造成扰动，同时应该根据不同的地质条件对方法进行选择。

2、土层分布状况

软土地基处理的方法一般是根据不同的地质条件进行选择的，较浅的软土层仅需要对表面进行处理，如果土层较厚，则应该在进行表面处理的同时采用其他方法，比如荷载压重法。

3、公路等级

一般来说，公路等级的高低也会影响处理的水平。因为高等级公路对平整度的要求很高，对于地基处理的平整度要求肯定会更高。而如果公路等级较低，则可以先进行简易公路铺设，等到地基沉降结束后再按照要求进行路面铺设，以此来降低施工成本。为了保证在进行地基处理时路堤的稳定性，所以在进行软土地基处理时还应该考虑到路堤的设计宽度和高度，此外，当宽度较宽时，压力深度会增加，这会直接加大黏土层的沉降。

4、公路施工影响

公路施工过程中，对周边环境会造成不同程度的影响。比如对路面进行振动压实产生的振动、地下水位的上涨、施工垃圾等。这些因素也是会对软土地基处理造成影响的。特别是施工场地附近有建筑物时，必须考虑到建筑物土层表面的沉降与剪切变形问题，如果这些问题处理的不恰当，会危急周围建筑物。所以，在进行软土地基处理前，必须对周围建筑物采取必要的措施进行加固。而在我国公路建设中，特别要注意的是路堤较高，地基土层又很软弱的情况，正常的施工非常容易造成建筑物的隆起，那么此时就应该采取特殊的措施进行处理。

三、加固软弱地基机理分析

排水预压固结法竖向排水体的塑料排水板是继杰尔曼纸质排水板之后，1971年由维格提出来的。塑料排水板弥补了纸板在饱水强度、耐久性和透水性等方面的不足。其特点是单孔过水断面大、排水畅通、质量轻、强度高、耐久性好、耐酸耐碱、滤膜与土体接触后具有过滤土的能力，是一种理想的竖向排水体。这种形式的排水体一经出现，便以它的诸多优越性被迅速推广，成为一种行之有效的软土地基加固新技术。

塑料排水板与土工格栅综合法对软土地基进行处理的原理是:利用插设在软土地基中的塑料排水板建立起竖向排水系统,再在塑料排水板的上部铺设一层砂垫层,建立起横向排水系统,通过其上的填土建立起加压系统,使软土中的孔隙水产生压差而渗出,进而达到固结软土、提高地基土强度的目的。在土层中设置土工格栅,主要是利用其良好的延伸性和整体抗剪性,纵、横向的均匀抗拉性,高抗疲劳性和耐腐蚀性的特点,增加路基的稳定力矩,提高软基抗滑的整体稳定性,加快路基的填筑速度,缩短施工工期。

1、在软弱地基加固中，土工格室的主要作用有两个方面:格室材料提供了较大的抗拉强度;作为砂石室，与其中的填料共同组成“网加石加筋结构”，可以防止加筋土发生黏着破坏。

2、土工格室的材料特性、几何尺寸、填料的物理力学性能等对软弱地基加固效果有明显的影响。制造土工格室的合成材料必须是抗拉强度高、变形模量大、延伸性小、性能稳定的材料，土工格室中宜填筑级配良好的粗颗粒填料;填料要具有较高的密实度，才能与土工格室相互作用，共同工作，形成力学性能良好的土工格室加筋垫层。

3、土工格室对路堤软弱地基的加固作用可归纳为3个方面:

（1）对软弱地基的“侧向变形约束作用”;

（2）受力变形后所产生的“网兜支承效应”;

（3）土工格室加固体的“筏板基础效应”。3个方面共同作用，使地基的强度、刚度、整体性得到明显的加强。

四、施工工艺及注意事项

1、施工工艺

施工工艺流程为:平整场地、挖排水沟铺设下层砂垫层稳压测设放样机具就位塑料排水板穿靴插入套管拔出套管割断排水板检查并记录板位等情况机具移位摊铺上层砂垫层。

（1)测量放样。根据设计资料提供的起桩号测放出控制桩，再每隔10～20m放出路线中心桩。

(2)桩位放样。根据设计给定的处理长度、宽度及板距计算出布设的排数和列数。根据计算结果绘出布桩图，标明排和列的编号。每排桩的轴线垂直于路线中心线，曲线上为法线方向。同时绘制一张较大的布桩图交施工人员施打时使用，每施打一根在图上相应位置标出，以免遗漏。根据布桩图在铺设好的中砂层上放出具体的桩位，做出鲜明的标志。一般可用15cm长的d=8mm钢筋插在桩位上，桩顶部用红油漆抹红(施打时用来卡住排水板端部，插入后将排水板锚固于孔底，防止拔管时带上排水板)。

2、塑料排水板施工。在进行施工放样等工序的同时，做好施工准备。主要是门架的拼装，机具的安设调试，在施工场地上进行。试打2―5根，检验机具的性能、土层适应情况及工艺。施打排水板:①铺设枕木、轨道，将机具移入场内;②将排水板装入卷筒，并通过门架上的滑轮将排水板引入插杆中;③将排水板从插入杆端头引出、折回，夹上短钢筋(桩位放样时插在桩位上)，用订板机订好;③拉紧排水板，将插入杆对准桩位;④开启振动将插入杆压入地基;⑤到达设计深度(预先在插入杆用红漆划上标志)后将插入杆拔出。则排水板被短钢筋锚固于孔底。

3、施工注意事项

(1)加强工程地质勘察，对原地面明确提出压实度和地基承载力要求。铺设土工格栅时应拉直平顺紧贴下承层。

(2)土工格栅之间的连接应牢固，其叠合长度不小于50。土层表面应平整，距土工格栅8以内的路堤填料，应严格选取，最大粒径不得大于6，并控制好填料质量，严格控制路堤填筑工艺。

(3)土工格栅铺好后及时在其上填土，以避免其受到阳光长时间的暴晒，并不得因填土移动土工格栅。

(4)不同层面的土工格栅连接位置应相互错开。施工时应避免运料车及其他施工机械在已摊铺并张紧定位的土工格栅上直接碾压。

(5)铺设土工格栅的关键是保证连续性，避免产生扭曲、褶皱、重叠，要特别注意避免过量拉伸，以防止超过其抗拉强度和变形极限而发生破坏和撕裂。

(6)严禁碾压及运输设备等直接在土工合成材料上碾压或行走作业。填料分层摊铺，分层碾压，然后在其上采用倒卸法施工上层路基填料。同时，施工过程中要及时进行跟踪检测，主要包括下承层的平整度、横坡及压实质量的检验以及土工格栅铺设的质量检验等几方面，符合设计及规范要求后方可填筑覆盖。

五、施工重点

1、插板设备抵达现场。在施工期间，选用门式插板设备进行工作。当调试完插板设备后，需要在制定位置实施试打活动，进而对土壤的情况、插板的方法及设备的性能进行检查，假如符合相关要求，可以铺设轨道、枕木等，把设备转移到施工场内，进行插板活动。

2、插入排水板。在卷筒内加入排水板，然后利用门架位置的滑轮把排水板带入套内。从套管的端头把排水板引入，连接上短钢筋，并使用订板设备进行固定。将排水板拉近，使套管精确对准桩位。将卷扬设备松开，开启振动锤，把套管打入地基内。当到达规定的深度后，利用卷扬设备拔出套管。将砂垫层上方50厘米的排水板间断，并人工把其弄弯，使其平贴在砂垫层上，在其上方覆盖砂砾，预防移动机械设备期间损坏排水板。

3、封堵排水板孔。当塑料材质的排水板插入软土基层后，在孔洞收缩前，使用中粗砂进行回填，预防杂质、泥土等掉入排水孔中。当所有的排水排装设完成后，在其上方加铺厚度约为30厘米-40厘米左右的砂砾层，预防发生排水板在外导致老化问题。

4、质量控制要点

由护坡的边缘向中间推进，每排可以加设5-9根，当完成一排打完后，将门架向前移动，直到回到软土地基处理的起点。往复工作。在拔出套管后，会带出部分淤泥，不能够将其抛弃到砂垫层，防止堵塞通道。不可以拼接排水板。加入需要拼接排水板，需要将其滤膜剥开，搭接长度低于20厘米，再包好滤膜。一般拼接的数量不可以超过根数的5%，通常仅可以拼接一次。

六、摊铺上层砂垫层与土工格栅

1、摊铺砂垫层

根据实际情况,砂垫层可用人工或机械进行摊铺,并分层压实,每层的压实厚度一般为15～20cm,设计总厚度为0.6m。砂垫层的摊铺宽度每侧应超出路基边坡坡角0.5～1.0m,且两侧端部应用片石进行铺砌或采取其它措施予以防护,以免砂料流失。在实际施工中,由于用作砂垫层的中、粗砂严重不足,而当地的细碎石又极其丰富,所以提出用细碎石代替中、粗砂的方案,并适当修改了设计。该方案经试验可行后得到了推广应用,并达到了预期的效果。用细碎石代替中、粗砂时,其粒径应控制在0.5～4mm以内,且垫层的厚度应相应地减小。

2、敷设土工格栅

土工格栅敷设在上层砂垫层上,共有2层,彼此间距为30～50cm不等。为了保证真空预压系统的塑料薄膜在真空吸力作用下不被碎石顶破,在碎石垫层与塑料薄膜之间增设了一层土工格栅。土工格栅应紧贴下承层敷设,敷设宽度为路堤的断面宽。进行土工格栅敷设时,应将其拉直,避免出现扭曲、折皱、重叠等现象,同时在路堤的每边应预留1～2m,并将其回折裹覆在压实的填料之上,然后再在其外侧用土加以覆盖。为了保证土工格栅的整体性,搭接时应将其重叠30～90cm,且上、下2层接缝之间应错开至少50cm。

七、结束语

在道路和建筑工程施工过程中遇到软土地基时要根据地质条件选择合适的施工工艺来提高地质的质量。

参考文献

［1］张胜，赵华宏．土工格室在软土地基处理中的应用与研究［J］．公路交通科技，2013

［2］杨建军，刘惠．土工格室、土工格栅及土工布的加筋机理比较［J］．公路交通技术，2007