南沙島地區(qū)軟基管道施工技術(shù)

彭治斌

摘要：軟土地基管道施工時(shí)地基必須做特殊處理。本文以某南沙島某工程水泥攪拌樁基礎(chǔ)管道的施工實(shí)踐，探討軟基基礎(chǔ)市政管道基礎(chǔ)的處理與施工方法。

關(guān)鍵詞：軟土地基;管道施工;開(kāi)挖

1.工程概況

某開(kāi)發(fā)區(qū)工程位于廣州番禺南沙地區(qū)，開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)需按工藝要求敷設(shè)DN50～DN800的各類(lèi)雨水、污水及工藝管道。其所在場(chǎng)地的原始地貌為海積階地，下臥有較厚的軟弱淤泥層，其含水量高達(dá)95%，空隙比平均為1.8，飽和度為99%。擬建場(chǎng)地內(nèi)鉆孔孔口高程介于1.31～1.99m之間（國(guó)家85高程），場(chǎng)地平緩?？碧絽^(qū)地層坡度變化不大，覆蓋層普遍較厚，主要為第4紀(jì)海相沉積的軟弱土、沖洪積形成的角礫混礫砂層為主。

2.管道基礎(chǔ)的處理方案

2.1 管道基礎(chǔ)的處理原則

滿足工藝設(shè)計(jì)的要求，遵循結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、堅(jiān)固耐久、施工簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)原則，達(dá)到提高地基承載力、減少地基沉降的目的。

2.2 管道布置

開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)目前整平標(biāo)高1.50m左右，建成后的設(shè)計(jì)地面標(biāo)高3.00m，須回填土石方約1.50m厚。為保證廠區(qū)內(nèi)部正常生活，擬需敷設(shè)雨水、污水、消防及廠內(nèi)工藝管等各類(lèi)用途的管道，管徑在DN50～DN400之間，雨、污水管道均采用UPVC 塑料管材。開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)工藝管道連接各水處理構(gòu)筑物，對(duì)保證處理流程的正常運(yùn)行起到非常重要的作用，管道直徑分為DN600、DN700、DN800、3種，總長(zhǎng)約650m，管道內(nèi)底設(shè)計(jì)標(biāo)高在1.00～1.60m。

2.3 管道基礎(chǔ)的處理方案

1）換填墊層法。換填墊層法是適用于軟弱地基的一種地基處理方法，它具有施工工藝成熟、方法簡(jiǎn)便快捷的特點(diǎn)，換填的材料可采用砂石混合料或粉煤灰、EPS 板等輕質(zhì)材料。施工時(shí)可根據(jù)事先確定的換填墊層厚度挖除相應(yīng)厚度的軟土，分層回填換填材料并逐層壓實(shí)，換填材料的壓實(shí)度在0.96左右。

但對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，由于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土軟基厚度達(dá)30m左右，不可能全部換填，如僅采用墊層法換填局部厚度的土層，不能有效解決由于深層土質(zhì)軟弱而造成的地基變形量大對(duì)構(gòu)筑物的影響。同時(shí)，隨著換填厚度的增加，開(kāi)挖及換填的工程量也隨之增加，換填材料的取材也不容易得到保證，而且低滲透性土、高含水率土層中基坑降、排水也是一個(gè)很大的問(wèn)題。所以對(duì)于本工程而言，換填墊層法并不是一種合理的選擇。事實(shí)上，換填墊層法一般只適用于處理深度≤3 m 的軟弱土層。

2）堆載預(yù)壓結(jié)合排水固結(jié)法。預(yù)壓法同樣適用于軟弱土地基處理。在土建施工前，用與設(shè)計(jì)荷載相當(dāng)或略大的預(yù)壓荷載堆壓在天然地基上，使地基軟土得到壓縮固結(jié)以提高強(qiáng)度，減少工后沉降，待地基承載力及變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將預(yù)壓荷載拆除。在軟基處理中，當(dāng)軟土層厚度>4m時(shí)，堆載預(yù)壓通常與排水固結(jié)結(jié)合運(yùn)用，將塑料排水板用插板機(jī)插入被加固的軟土中，使土中的飽和空隙水經(jīng)由塑料排水板通道加速溢出，經(jīng)砂石墊層排除，能夠加速土體固結(jié)，提高地基承載能力的作用。

砂石墊層厚度為50cm 左右，粒徑范圍控制在20～80mm，黏粒含量<5%，干密度>1.5 g/cm，滲透系數(shù)>10-2cm/s。鋪設(shè)范圍要求超出塑料排水板施工邊線1 m。常用的塑料排水板材質(zhì)為HDPE，根據(jù)規(guī)格不同，可打入軟基深度從10 ～35m 不等。

堆載預(yù)壓結(jié)合排水固結(jié)法主要適用于大面積堆載場(chǎng)地的地基處理。本工程中各水處理構(gòu)筑物均已采用PC 預(yù)制管樁的樁基礎(chǔ)，無(wú)須進(jìn)行地基處理，而管基線型呈條狀布置，僅對(duì)管基下土層作堆載預(yù)壓不但無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，而且工程進(jìn)度也無(wú)法得到保證（排水固結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，一般需9 ～ 12個(gè)月），所以也不適宜在本工程中應(yīng)用。

3）水泥土攪拌樁法。經(jīng)綜合考慮，本工程管基處理采用水泥土攪拌樁法，水泥土攪拌樁法是化學(xué)加固法的一種，水泥土攪拌樁法是利用水泥作為固化劑通過(guò)特制的攪拌設(shè)備，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土樁體，并與樁周的土體形成復(fù)合地基。它可以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪力，并承擔(dān)外部較大的荷載，而且其土體加固以后的重度基本不變，對(duì)軟弱下臥層不至產(chǎn)生附加沉降。

水泥土攪拌樁法具有施工速度快、加固深度大、效果好等特點(diǎn)，且復(fù)合地基的工作性狀好。目前較多地用于建構(gòu)筑物的地基處理工程，尤其是工期緊迫，要求限期完工的工程。固化劑采用水泥漿液和干水泥粉，因此有濕法和干法之分，兩者在對(duì)樁間土作用的差別、單樁承載力、添加劑摻入的難易程度及環(huán)境污染等方面均有一定的不同。本工程在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定采用水泥土攪拌樁濕法進(jìn)行施工。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本工程管道基礎(chǔ)處理采用雙頭700水泥土攪拌樁，水泥摻量13%，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)12m，為純摩擦樁，條形管基下的樁中心距為2m，根據(jù)樁側(cè)摩阻力得出單樁允許承載力為200kN，復(fù)合地基的面積置換率為25%，復(fù)合地基承載力為100kPa，攪拌樁壓縮變形量為17.2mm。

在構(gòu)造措施上，在攪拌樁頂預(yù)先鋪設(shè)一層透水土工布，土工布是由聚丙烯、滌淪等材料制成的無(wú)紡布，常用于濕軟、沼澤地等基礎(chǔ)處理。其特點(diǎn)是機(jī)械性能好，如抗拉強(qiáng)度≥30MPa，抗彎強(qiáng)度≥40MPa，耐疲勞，彎曲性好。本工程中地下水往往滲有海水，土工布的電絕緣性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕。土工布在紫外線照射下極易受損，在運(yùn)輸和堆放過(guò)程中要注意防曬。施工時(shí)，應(yīng)邊鋪土工布邊倒碎石，避免讓土工布暴露在陽(yáng)光下。由于攪拌樁與樁之間的淤泥飽含水分，在土工布上鋪設(shè)0.2 m 厚礫石砂墊層，可防止碎石陷入淤泥，礫石砂墊層材料透水性大，可作為良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速擴(kuò)散，加速墊層下基礎(chǔ)的固結(jié)，確保了管道基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。墊層要求一次鋪設(shè)完畢，均勻攤鋪整平。

圖1.水泥攪拌樁施工流程

3.附屬構(gòu)筑物基礎(chǔ)的處理方案

對(duì)于開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)數(shù)量眾多的計(jì)量井、檢查井、電纜溝等附屬構(gòu)筑物，盡量采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，避免由于采用磚砌筑結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)的縫隙間砂漿不密實(shí)，造成下沉、位移、滲漏等質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)作水泥土攪拌樁的加固處理，根據(jù)各構(gòu)筑物的大小、埋深的不同進(jìn)行樁位的布置，從4樁基礎(chǔ)到7樁基礎(chǔ)不等。構(gòu)筑物與管道接口均采用帶防水套管的柔性接頭，以均衡構(gòu)筑物與管道間的沉降差。

對(duì)于檢查井與管道接頭的處理一直是控制不均勻沉降的關(guān)鍵，除了采用常規(guī)的柔性接頭措施外，設(shè)計(jì)考慮將檢查井底板外挑適當(dāng)加寬的辦法（一般加寬至0.8m左右），將兩者之間的連接由點(diǎn)支承轉(zhuǎn)化成面支承，充分協(xié)調(diào)兩者間的變形，達(dá)到控制不均勻沉降的目的。

對(duì)于部分緊靠大型構(gòu)筑物的小口徑管道或一些電纜手井等，遇到水泥土攪拌樁樁機(jī)占地較大而無(wú)法施工的問(wèn)題，設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，采用短松木樁的群樁地基處理方案，木樁長(zhǎng)一般為4～5m，平均直徑≤150mm。間距為0.5～0.7m，梅花形布置，樁頭之間用塊石擠入卡嚴(yán)，塊石厚度為0.3～0.5m，擠密度要比基礎(chǔ)邊寬出0.3～0.5m。木樁制作去皮去枝，樁長(zhǎng)一般比設(shè)計(jì)深度長(zhǎng)0.2～0.5 m，以便截樁，截樁后在擠密塊石上鋪設(shè)0.3m 厚礫石砂墊層，然后進(jìn)行管道敷設(shè)或窨井制作。

4.結(jié)語(yǔ)

軟土地基處理的方法很多，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建、構(gòu)筑物的具體情況及周邊環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)形式和接口類(lèi)型，對(duì)地基土進(jìn)行加固處理，在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行有效的質(zhì)量控制?？傊O(shè)計(jì)中的所有方案、措施的目標(biāo)就是要控制沉降，特別是不均勻沉降，從而最終保證整個(gè)管道工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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