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
　　随着近年来中国经济的高速升温，许多沿海地区为了满足经济发展的需要，纷纷“向大海要地”，因此我国在漫长的海岸线上“围填海工程”越来越多。沿海滩涂区域尤其是“围海造地”形成的陆域普遍存在的“上松、下软”、地下土体含水量丰富、地基承载力极差的现象，塑料排水板打插深度较大（约在26m～35m），插板机存在超高的隐患，传统的塑料排水板施工工艺不能满足围海造地形成的滩涂区域的施工要求，针对海边滩涂区域超深度塑料排水板施工工艺的研究和系统的工法的编制成为该领域内急需填补的空白。
　　二、工程概况
　　（一）项目概况
　　上海浦东国际机场五跑道一阶段地基处理工程水域区和围堰区插板工程场地位于上海浦东国际机场东南部，濒临东海。第五跑道场地三分之二位于现有海堤之外，目前在围海促淤造地。场地标高一般在2.09～3.92m之间。拟建场区北侧有一条古河道分布该工程包括水域区正常土层区（SI区，20m+5m加密）和水域区古河道区（SⅡ区，28m+5m加密）。SI区总插打长度2003870m，加密板长度1001938m。 SII区总插打长度4595422m，加密板长度1641222m。
　　（二）吹填砂区塑料排水板施工设备选型
　　塑料排水板插打设备主要由静压式、履带式和轨道式，由于设备自身的特性，分别有着不同适用地质条件。其性能对比详见表2.1。表2.1插板机性能对照表
　　
　　
　　通过比较，结合现场的地质状况，采用轨道式插板机进行施工。
　　（三）地基承载力的计算
　　1.计算方法概述
　　地基极限承载力计算采用了FLAC（连续介质快速拉格朗日分析）方法进行了分析，该方法是由Cundall和美国ITASCA公司开发出的有限差分数值计算程序，主要适用地质和岩土工程的力学分析。
　　2.地基承载力计算
　　数值分析中地基土采用实体单元模拟，本构模型采用Mohr-Coulomb模型。
　　利用对称性，选定的地基计算范围在横向宽度取4B,深度取2B。计算边界条件为：地基侧向水平方向约束，地基底面x、y、z方向约束，地基表面为自由边界。
　　本次计算中采用上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的地质勘察资料（表2.1），建立计算模型，土的力学参数参考了《浦东国际机场建设》（上海科学技术出版社）中的同样地层的数值进行了选取。
　　根据地质勘察报告，该区域吹填砂厚度平均为1.8m，最薄厚度为80cm。本次计算分别针对砂层厚度为1.0m和0.8m两种情况进行计算。
　　1）吹填砂层厚度为1.0m：
　　从图2.5中可以得到，当吹填土的厚度为1.0m时，从图2.6中可以得到该地基土的极限承载力为160kPa，安全系数K的取值为2.0时，地基土的承载力为80 kPa。
　　
　　
　　2）吹填砂层厚度为0.8m：
　　经计算可以得到，当吹填土的厚度为0.8m时，地基土的极限承载力为100kPa，安全系数K的取值为2.0时，地基土的承载力为50 kPa左右。
　　3）地下水对地基承载力的影响：
　　由于地基承载力主要取决于土体的抗剪强度，本次计算选取的强度参数为土体饱和时的参数，因此，地下水位的高低不影响本次计算的结果。但是，为了防止施工时动荷载引起局部砂土液化而导致承载力的降低，在施工时要保持地下水在地表30-50cm以下。
　　4）风荷载以及机架倾斜对地基承载力的影响：
　　目前，我国尚无相关的设计标准和行业规范，我们参考了日本《軟弱地盤対策工指針》，建议平整度在30cm以下，风速在20m/sec（6级）以下的条件下进行施工。
　　3.插板机的安全性分析及地基加固措施设计
　　本工程施工中，采取YD-5型轨道式插板机，其主要技术参数见下表。
　　
　　
　　表2.7 YD-5型轨道式插板机主要技术参数表
　　YD-5型轨道式插板机现场行走方式详见图2.8。
　　
　　
　　图2.8 YD-5型轨道式插板机现场行走方式
　　根据上述对地基承载力和机架行走的部位地基加固方法的分析，在施工时为保障插板机的安全，应采取以下几个方面的安全措施：
　　1）施工前应做好场地平整和降排水工作。
　　2）机架行走的部位的加固处理：
　　机架行走的部位进行加固处理处理方法为，先铺设一层宽度1.5米的竹垫,然后放上1.2米×0.3米×0.2米的枕木,以保证机架安全平稳的移动。机架行走时插板机自重主要由轨道通过枕木向地基传递。
　　考虑轨道受压后变形过大，造成轨道下方枕木受力不均，产生不均匀沉降，枕木铺设过程中，枕木间距还必须满足不大于1m，如遇土质较差，枕木间距不得大于0.5m。
　　三、施工操作要点：
　　（一）平整场地
　　场地平整采取局部平整法，局部过软的区域采用高压水枪平整。应尽量避免采用大型机械设备（如挖机、推机）进行场地平整。施工场地的平整度应满足插板机施工要求。平整度不大于30cm，且轨道高差小于0.3米，以保证插板机垂直度在2度以内。
　　（二）场地降排水
　　施工前首先进行施工便道及主、次排水沟的修筑，修筑主排水沟深度不小于1m，次排水沟深度不小于0.5m，确保施工场地至少降排水7天，水位降低至地面50cm以下。
　　（三）加固处理
　　结合计算出的地基承载力，采取枕木、竹排、竹篱笆及土工布进行不同的组合加固方式，以满足在不同地下水位、不同砂层厚度和不同地基承载力的情况下以确保插板机施工中的稳定性。
　　（四）塑料排水板打设
　　1.待场地平整完成后，按照40m×40m进行排水板桩位进行放样，再按设计图纸布点设定桩位，并在现场采用20cm长的白色塑料带进行标识，桩位误差不宜大于30mm。
　　2.穿带：先将沉管打入土中一定的深度便于施工，再将排水板端头放入一定量的粉细砂，使排水板有一定的自重，便于穿入沉管中。若无法穿入时，开动卷扬机将沉管提出地面约1m处，开启震动桩锤将沉管内的排水板振出约20cm，对折排水板带长约10cm穿入沉管桩尖内。
　　3.安装管靴：塑料排水板穿入管靴对折排水板，然后采用人工拉紧源头排水板使管靴横销紧贴并与桩尖固定连接。预制靴头采用铁制，将采用横销把靴头套进行密封，并固定塑料排水板，使其在下沉过程中能阻止泥沙进入套管。
　　4.塑料排水板搭接：打设塑料排水板接长时每根不得多于1个接头，且有接头的塑料排水板根数不得超过总打设根数的10%，相邻的塑料排水板不得同时出现接头。塑料排水板接长时，芯板搭接长度不得小于200mm，且连接牢固，滤膜应包裹完好并做好检查记录。
　　5.插板机定位：管靴安装完毕后采用人工把沉管桩尖对齐地面桩点位置，管靴与板位标记的偏差不应大于50mm。
　　6.排水板打设
　　1）打设过程中采用经纬仪对套管垂直度进行监测，其偏差应不大于1.5%。
　　2）观看打设套管和打设架上刻画明显的打设深度标记，沉管到设计深度后，缓慢上拔10～50cm，观察桩靴是否与插管脱开，若已脱开（板带不跟带），将拔出套管，当套管下口露出地面，即可移位。塑料排水板回带长度不得超过500mm，且回带根数不宜超过总根数的5%；塑料板顶端高出地表的外露长度不小于20cm。
　　四、项目实施的成果
　　（一） 地基承载力的计算的合理性
　　在计算地基承载力之前，我们先用FLAC数值分析普通地基的极限承载力，并与当前的一些理论解比较。
　　通过对两种边界条件下的条形基础的承载力计算，并分别与采取Prandtl和Vesic理论的计算结果相对比，其偏差值分别为4.8%和5.4%。由此可见，FLAC算法所得到的承载力数直接具有很高的计算精度。
　　（二）现场加固措施的验证
　　1. 地下水位降低至地面以下50cm，吹填砂厚度在1.0m以上，场地状况良好的情况下，枕木长1.2米宽0.3米，按1.0米的间隔铺设枕木，可以满足设备的稳定性要求。但由于单个枕木与地基接触面较小，遇有局部承载力极差的地方，枕木受压陷入途中，易造成该处导轨变形过大，引起插板机失稳。经现场试验，采取在枕木下铺设竹篱笆，可增大其与地基的接触面积，减小单个枕木的差异沉降。
　　2.当地下水位在砂面层0.3m~0.5m时：先铺设一层200克/ｍ²土工布，再铺设一层宽度1.5米的竹篱笆，然后按0.5米的间距放上枕木，使机架的自重均匀分布在枕木上，保证机架平稳的移动。
　　3.当场地吹填砂厚度在0.8m～1.0m时，先铺设一层200克/ｍ²土工布，再铺设两排竹排，然后按0.5米的间距放上1枕木，使机架的自重均匀分布在枕木上，保证机架安全平稳的移动。
　　4.考虑到在大面积施工过程中，对各个区域的地下水位高低判别和及承载力不同，分别采取不同加固措施的工作量大且复杂，难以控制和推广，结合试验段试验情况，对插板机轨道下加固措施进行优化，分如下两种情况进行实施，并取得了成功：
　　1）当吹填砂厚度在80cm～100cm的情况下：先铺设一层200g/㎡土工布，再铺设一层宽度1.5m的竹篱笆，然后按0.3m～0.5m（轨道连接处进行加密）间距放上1.2m×0.3m×0.2m的枕木，使机架的自重均匀分布在枕木上。能满足插板机施工安全要求。
　　2）当吹填砂厚度在1m以上的情况下：先铺设一层200g/㎡土工布，再铺设一层宽度1.5m的竹排，然后按0.5m～0.8m（轨道连接处进行加密）间距放上1.2m×0.3m×0.2m的枕木，使机架的自重均匀分布在枕木上。能满足插板机施工安全要求。
　　（三）插板机施工作业要点
　　1.铺设轨道前应确保场地密实，干燥。 轨道铺设时，确保插板机平稳，轨道坡度不大于2%。
　　2.插板机在施工作业时轨道纵（横）向高差不得大于20cm，插板机机架的垂直度偏差不得大于1.5%。在施工过程中派专人对插板机轨道高差和插板机机架垂直度偏差进行跟踪测量，并做好记录。
　　3.施工过程中，应严格控制施工机械设备的安全施工间距。插板机之间的平面距离不小于35m。
　　4.加强施工过程中各项原始记录（风力、水位、沉降观测等）的积累，并及时进行分析、反馈，做好记录。
　　5.防止出现飘带，将每隔8～10m设置塑料套环。
　　6.大风（台风）应急措施
　　1）预报有6级以上大风(台风)天气时，增加当天现场风力检测频率（大风天气每小时一次，台风天气每30分钟一次）。
　　2）当风力达到6～9级大风（台风）时，停止作业；当风力达到9级大风（台风）时应将插板机放倒，并采取应急措施。
　　7. 合理的调整插板机实施路线，采用“隔一插一”的方式。详见下图。
　　
　　
　　
　　8.排水板打设过程中如遇回带情况较多，可采取在头上增加铁片或废钢筋头的方法解决，即首先将排水板从插管底部拉出，裹住铁片或钢筋头，用大号钉书钉将其固定，操作人员拉紧排水板的另一端，使被排水板裹住铁片或钢筋头卡在插管底部的凹槽内，最后进行插板施工。也可在插管沉设过程中，给插管内加水，这样便额外增加了向下的力，从而基本上解决了塑料排水板的回带现象。
　　五、关键技术与创新点
　　1.地基承载力的计算
　　针对围海造地形成的吹填砂陆域区的特殊地质状况，选择FLAC（连续介质快速拉格朗日分析）方法，进行了土体承载力的计算。从而在理论上为在海边吹填砂区域大深度塑料排水板施工工艺研究奠定了理论基础，也为今后在该种场地上进行地基承载力分析提供了借鉴。
　　2.采用枕木、竹排、竹篱笆及土工布进行插板机加固
　　结合计算出的地基承载力，采取枕木、竹排、竹篱笆及土工布进行不同的组合加固方式，以满足在不同地下水位、不同砂层厚度和不同地基承载力的情况下以确保插板机施工中的稳定性。枕木、竹排、竹篱笆及土工布均为工程施工常用的材料，价格低廉，且可回收重复利用。采用其作为加固措具有经济合理、安全可靠、便于操作等优点。
　　采用上述材料进行加固措施在浦东五跑道塑料排水板工程中的成功应用，确定了在海边吹填砂区域大深度塑料排水板施工中是有效地、适宜的，可为今后类似项目的施工提供较大的指导和借鉴作用。
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