Abstract: in this paper, the stability of bulletproof equipment coastal reclamation reclamation area drainage plate in the process of construction, checking on the bearing capacity of foundation of the beach area, relationship and combined with the engineering practice of soil moisture, wind loads and super high safety and stability board equipment, through test and summarizes construction site environment, equipment construction stability and performance parameters of forming method, provide theoretical and practical basis for similar engineering.Keywords: construction control of super plastic drainage plate depth of soft foundation
　　
　　　　一、概述
　　隨著近年來中國經(jīng)濟的高速升溫，許多沿海地區(qū)為了滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，紛紛“向大海要地”，因此我國在漫長的海岸線上“圍填海工程”越來越多。沿海灘涂區(qū)域尤其是“圍海造地”形成的陸域普遍存在的“上松、下軟”、地下土體含水量豐富、地基承載力極差的現(xiàn)象，塑料排水板打插深度較大（約在26m～35m），插板機存在超高的隱患，傳統(tǒng)的塑料排水板施工工藝不能滿足圍海造地形成的灘涂區(qū)域的施工要求，針對海邊灘涂區(qū)域超深度塑料排水板施工工藝的研究和系統(tǒng)的工法的編制成為該領域內急需填補的空白。
　　二、工程概況
　　（一）項目概況
　　上海浦東國際機場五跑道一階段地基處理工程水域區(qū)和圍堰區(qū)插板工程場地位于上海浦東國際機場東南部，瀕臨東海。第五跑道場地三分之二位于現(xiàn)有海堤之外，目前在圍海促淤造地。場地標高一般在2.09～3.92m之間。擬建場區(qū)北側有一條古河道分布該工程包括水域區(qū)正常土層區(qū)（SI區(qū)，20m+5m加密）和水域區(qū)古河道區(qū)（SⅡ區(qū)，28m+5m加密）。SI區(qū)總插打長度2003870m，加密板長度1001938m。 SII區(qū)總插打長度4595422m，加密板長度1641222m。
　　（二）吹填砂區(qū)塑料排水板施工設備選型
　　塑料排水板插打設備主要由靜壓式、履帶式和軌道式，由于設備自身的特性，分別有著不同適用地質條件。其性能對比詳見表2.1。表2.1插板機性能對照表
　　
　　
　　通過比較，結合現(xiàn)場的地質狀況，采用軌道式插板機進行施工。
　　（三）地基承載力的計算
　　1.計算方法概述
　　地基極限承載力計算采用了FLAC（連續(xù)介質快速拉格朗日分析）方法進行了分析，該方法是由Cundall和美國ITASCA公司開發(fā)出的有限差分數(shù)值計算程序，主要適用地質和巖土工程的力學分析。
　　2.地基承載力計算
　　數(shù)值分析中地基土采用實體單元模擬，本構模型采用Mohr-Coulomb模型。
　　利用對稱性，選定的地基計算范圍在橫向寬度取4B,深度取2B。計算邊界條件為：地基側向水平方向約束，地基底面x、y、z方向約束，地基表面為自由邊界。
　　本次計算中采用上海巖土工程勘察設計研究院有限公司提供的地質勘察資料（表2.1），建立計算模型，土的力學參數(shù)參考了《浦東國際機場建設》（上海科學技術出版社）中的同樣地層的數(shù)值進行了選取。
　　根據(jù)地質勘察報告，該區(qū)域吹填砂厚度平均為1.8m，最薄厚度為80cm。本次計算分別針對砂層厚度為1.0m和0.8m兩種情況進行計算。
　　1）吹填砂層厚度為1.0m：
　　從圖2.5中可以得到，當吹填土的厚度為1.0m時，從圖2.6中可以得到該地基土的極限承載力為160kPa，安全系數(shù)K的取值為2.0時，地基土的承載力為80 kPa。
　　
　　
　　2）吹填砂層厚度為0.8m：
　　經(jīng)計算可以得到，當吹填土的厚度為0.8m時，地基土的極限承載力為100kPa，安全系數(shù)K的取值為2.0時，地基土的承載力為50 kPa左右。
　　3）地下水對地基承載力的影響：
　　由于地基承載力主要取決于土體的抗剪強度，本次計算選取的強度參數(shù)為土體飽和時的參數(shù)，因此，地下水位的高低不影響本次計算的結果。但是，為了防止施工時動荷載引起局部砂土液化而導致承載力的降低，在施工時要保持地下水在地表30-50cm以下。
　　4）風荷載以及機架傾斜對地基承載力的影響：
　　目前，我國尚無相關的設計標準和行業(yè)規(guī)范，我們參考了日本《軟弱地盤対策工指針》，建議平整度在30cm以下，風速在20m/sec（6級）以下的條件下進行施工。
　　3.插板機的安全性分析及地基加固措施設計
　　本工程施工中，采取YD-5型軌道式插板機，其主要技術參數(shù)見下表。
　　
　　
　　表2.7 YD-5型軌道式插板機主要技術參數(shù)表
　　YD-5型軌道式插板機現(xiàn)場行走方式詳見圖2.8。
　　
　　
　　圖2.8 YD-5型軌道式插板機現(xiàn)場行走方式
　　根據(jù)上述對地基承載力和機架行走的部位地基加固方法的分析，在施工時為保障插板機的安全，應采取以下幾個方面的安全措施：
　　1）施工前應做好場地平整和降排水工作。
　　2）機架行走的部位的加固處理：
　　機架行走的部位進行加固處理處理方法為，先鋪設一層寬度1.5米的竹墊,然后放上1.2米×0.3米×0.2米的枕木,以保證機架安全平穩(wěn)的移動。機架行走時插板機自重主要由軌道通過枕木向地基傳遞。
　　考慮軌道受壓后變形過大，造成軌道下方枕木受力不均，產(chǎn)生不均勻沉降，枕木鋪設過程中，枕木間距還必須滿足不大于1m，如遇土質較差，枕木間距不得大于0.5m。
　　三、施工操作要點：
　　（一）平整場地
　　場地平整采取局部平整法，局部過軟的區(qū)域采用高壓水槍平整。應盡量避免采用大型機械設備（如挖機、推機）進行場地平整。施工場地的平整度應滿足插板機施工要求。平整度不大于30cm，且軌道高差小于0.3米，以保證插板機垂直度在2度以內。
　　（二）場地降排水
　　施工前首先進行施工便道及主、次排水溝的修筑，修筑主排水溝深度不小于1m，次排水溝深度不小于0.5m，確保施工場地至少降排水7天，水位降低至地面50cm以下。
　　（三）加固處理
　　結合計算出的地基承載力，采取枕木、竹排、竹籬笆及土工布進行不同的組合加固方式，以滿足在不同地下水位、不同砂層厚度和不同地基承載力的情況下以確保插板機施工中的穩(wěn)定性。
　　（四）塑料排水板打設
　　1.待場地平整完成后，按照40m×40m進行排水板樁位進行放樣，再按設計圖紙布點設定樁位，并在現(xiàn)場采用20cm長的白色塑料帶進行標識，樁位誤差不宜大于30mm。
　　2.穿帶：先將沉管打入土中一定的深度便于施工，再將排水板端頭放入一定量的粉細砂，使排水板有一定的自重，便于穿入沉管中。若無法穿入時，開動卷揚機將沉管提出地面約1m處，開啟震動樁錘將沉管內的排水板振出約20cm，對折排水板帶長約10cm穿入沉管樁尖內。
　　3.安裝管靴：塑料排水板穿入管靴對折排水板，然后采用人工拉緊源頭排水板使管靴橫銷緊貼并與樁尖固定連接。預制靴頭采用鐵制，將采用橫銷把靴頭套進行密封，并固定塑料排水板，使其在下沉過程中能阻止泥沙進入套管。
　　4.塑料排水板搭接：打設塑料排水板接長時每根不得多于1個接頭，且有接頭的塑料排水板根數(shù)不得超過總打設根數(shù)的10%，相鄰的塑料排水板不得同時出現(xiàn)接頭。塑料排水板接長時，芯板搭接長度不得小于200mm，且連接牢固，濾膜應包裹完好并做好檢查記錄。
　　5.插板機定位：管靴安裝完畢后采用人工把沉管樁尖對齊地面樁點位置，管靴與板位標記的偏差不應大于50mm。
　　6.排水板打設
　　1）打設過程中采用經(jīng)緯儀對套管垂直度進行監(jiān)測，其偏差應不大于1.5%。
　　2）觀看打設套管和打設架上刻畫明顯的打設深度標記，沉管到設計深度后，緩慢上拔10～50cm，觀察樁靴是否與插管脫開，若已脫開（板帶不跟帶），將拔出套管，當套管下口露出地面，即可移位。塑料排水板回帶長度不得超過500mm，且回帶根數(shù)不宜超過總根數(shù)的5%；塑料板頂端高出地表的外露長度不小于20cm。
　　四、項目實施的成果
　　（一） 地基承載力的計算的合理性
　　在計算地基承載力之前，我們先用FLAC數(shù)值分析普通地基的極限承載力，并與當前的一些理論解比較。
　　通過對兩種邊界條件下的條形基礎的承載力計算，并分別與采取Prandtl和Vesic理論的計算結果相對比，其偏差值分別為4.8%和5.4%。由此可見，F(xiàn)LAC算法所得到的承載力數(shù)直接具有很高的計算精度。
　　（二）現(xiàn)場加固措施的驗證
　　1. 地下水位降低至地面以下50cm，吹填砂厚度在1.0m以上，場地狀況良好的情況下，枕木長1.2米寬0.3米，按1.0米的間隔鋪設枕木，可以滿足設備的穩(wěn)定性要求。但由于單個枕木與地基接觸面較小，遇有局部承載力極差的地方，枕木受壓陷入途中，易造成該處導軌變形過大，引起插板機失穩(wěn)。經(jīng)現(xiàn)場試驗，采取在枕木下鋪設竹籬笆，可增大其與地基的接觸面積，減小單個枕木的差異沉降。
　　2.當?shù)叵滤辉谏懊鎸?.3m~0.5m時：先鋪設一層200克/ｍ²土工布，再鋪設一層寬度1.5米的竹籬笆，然后按0.5米的間距放上枕木，使機架的自重均勻分布在枕木上，保證機架平穩(wěn)的移動。
　　3.當場地吹填砂厚度在0.8m～1.0m時，先鋪設一層200克/ｍ²土工布，再鋪設兩排竹排，然后按0.5米的間距放上1枕木，使機架的自重均勻分布在枕木上，保證機架安全平穩(wěn)的移動。
　　4.考慮到在大面積施工過程中，對各個區(qū)域的地下水位高低判別和及承載力不同，分別采取不同加固措施的工作量大且復雜，難以控制和推廣，結合試驗段試驗情況，對插板機軌道下加固措施進行優(yōu)化，分如下兩種情況進行實施，并取得了成功：
　　1）當吹填砂厚度在80cm～100cm的情況下：先鋪設一層200g/㎡土工布，再鋪設一層寬度1.5m的竹籬笆，然后按0.3m～0.5m（軌道連接處進行加密）間距放上1.2m×0.3m×0.2m的枕木，使機架的自重均勻分布在枕木上。能滿足插板機施工安全要求。
　　2）當吹填砂厚度在1m以上的情況下：先鋪設一層200g/㎡土工布，再鋪設一層寬度1.5m的竹排，然后按0.5m～0.8m（軌道連接處進行加密）間距放上1.2m×0.3m×0.2m的枕木，使機架的自重均勻分布在枕木上。能滿足插板機施工安全要求。
　　（三）插板機施工作業(yè)要點
　　1.鋪設軌道前應確保場地密實，干燥。 軌道鋪設時，確保插板機平穩(wěn)，軌道坡度不大于2%。
　　2.插板機在施工作業(yè)時軌道縱（橫）向高差不得大于20cm，插板機機架的垂直度偏差不得大于1.5%。在施工過程中派專人對插板機軌道高差和插板機機架垂直度偏差進行跟蹤測量，并做好記錄。
　　3.施工過程中，應嚴格控制施工機械設備的安全施工間距。插板機之間的平面距離不小于35m。
　　4.加強施工過程中各項原始記錄（風力、水位、沉降觀測等）的積累，并及時進行分析、反饋，做好記錄。
　　5.防止出現(xiàn)飄帶，將每隔8～10m設置塑料套環(huán)。
　　6.大風（臺風）應急措施
　　1）預報有6級以上大風(臺風)天氣時，增加當天現(xiàn)場風力檢測頻率（大風天氣每小時一次，臺風天氣每30分鐘一次）。
　　2）當風力達到6～9級大風（臺風）時，停止作業(yè)；當風力達到9級大風（臺風）時應將插板機放倒，并采取應急措施。
　　7. 合理的調整插板機實施路線，采用“隔一插一”的方式。詳見下圖。
　　
　　
　　
　　8.排水板打設過程中如遇回帶情況較多，可采取在頭上增加鐵片或廢鋼筋頭的方法解決，即首先將排水板從插管底部拉出，裹住鐵片或鋼筋頭，用大號釘書釘將其固定，操作人員拉緊排水板的另一端，使被排水板裹住鐵片或鋼筋頭卡在插管底部的凹槽內，最后進行插板施工。也可在插管沉設過程中，給插管內加水，這樣便額外增加了向下的力，從而基本上解決了塑料排水板的回帶現(xiàn)象。
　　五、關鍵技術與創(chuàng)新點
　　1.地基承載力的計算
　　針對圍海造地形成的吹填砂陸域區(qū)的特殊地質狀況，選擇FLAC（連續(xù)介質快速拉格朗日分析）方法，進行了土體承載力的計算。從而在理論上為在海邊吹填砂區(qū)域大深度塑料排水板施工工藝研究奠定了理論基礎，也為今后在該種場地上進行地基承載力分析提供了借鑒。
　　2.采用枕木、竹排、竹籬笆及土工布進行插板機加固
　　結合計算出的地基承載力，采取枕木、竹排、竹籬笆及土工布進行不同的組合加固方式，以滿足在不同地下水位、不同砂層厚度和不同地基承載力的情況下以確保插板機施工中的穩(wěn)定性。枕木、竹排、竹籬笆及土工布均為工程施工常用的材料，價格低廉，且可回收重復利用。采用其作為加固措具有經(jīng)濟合理、安全可靠、便于操作等優(yōu)點。
　　采用上述材料進行加固措施在浦東五跑道塑料排水板工程中的成功應用，確定了在海邊吹填砂區(qū)域大深度塑料排水板施工中是有效地、適宜的，可為今后類似項目的施工提供較大的指導和借鑒作用。
　　【 (責任編輯：寶振)