沿海灘涂地區供水管道軟弱地基的處理方法

摘要: 針對沿海灘涂地區土質松軟，土壤含水量大、流動性強，滲透性差，地基承載力低的特點，結合滄州東部地區供水工程輸水管線工程實際，提出幾種行之有效的灘涂地區軟弱管基處理方法。

關鍵詞: 灘涂地區;管道;軟基處理

沿海灘涂地區土質大多屬于軟弱的粘性土或淤泥質粘性土，也就是工程上所謂的“軟土”。普遍具有、滲透性差、承載力低的特點。該類土質一般含水量均在30%～70%，甚至更大，孔隙比e>1.0;;內摩擦角φ接近于零，不排水抗剪強度一般小于20MPa;具有較強的觸變性與流變性，施工開槽困難。

1 土質特點

沿海灘涂地區的軟土一般具有如下特點。

1.1 含水量大、壓縮性大。一般含水量在30%～70%，某些淤泥質粘土甚至高于70%，孔隙比e>1.0。壓縮模量Es一般小于4MPa。

1.2 滲透性差。滲透系數低，垂直方向約10-7～10-9cm/s，水平方向10-4～10-5cm/s，由于其不透水性，在施工過程中降水難度很大。

1.3 抗剪強度低。該類土壤內摩擦角幾乎接近于零，抗剪能力很差，不排水抗剪強度一般小于20MPa。

1.4 具有較強的觸變性與流變性。施工過程中開槽對其擾動后易成泥漿狀，流動性強，致使溝槽無法成形。

2 地基處理方法

工程中針對軟弱地基常用處理方法主要有以下幾種。

換填法

挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量;常用機械碾壓、平板振動和重錘夯實進行施工。

該法一般適用于處理2m以下淺層軟弱土層，最大不宜超過3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。

擠淤法

采用拋填大塊毛石擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體，上部鋪設砂石或灰渣墊層，形成類似復合地基的型式，可提高地基承載力和減小變形。

該法適用于厚度較小的淤泥和淤泥質土地基，拋填時應使大塊毛石盡量下沉至軟弱土層底部，應通過現場施工條件確定其適用性。

排水固結法

該方法是通過人為對軟土地基增加附加荷載，促使其逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產生固結變形，從而增加土的有效應力和抗剪強度，使地基承載力增強。采取的主要方法有地面堆載法、真空預壓法和井點降水法。排水固結法更適用于土壤自身有一定排水能力的土質類型，且要求工期較長，對于沿海灘涂地區的超高含水量、超低滲透性的淤泥土質該法實際效果不甚理想。

樁基

該法是以砂、碎石、生石灰的等材料以打樁形式置換掉局部軟土，與未置換部分形成復合地基，從而提高地基承載力。根據置換材料的不同可以分為碎石樁法、石灰樁法、水泥粉煤灰碎石樁法等。該類方法可用于處理厚度較大的軟土地基，且處理效果較好，缺點是投資較大、工期長，可用于局部軟基處理，對于管線工程這類長距離帶狀工程地基經濟性差。

注漿法

通過向淤泥質軟弱地基中機械灌注水泥、生石灰粉等固化材料使淤泥地基膠結固化，從而達到增強地基強度的目的。該法適用于土質稀軟的淤泥質地基，缺點也是投資較大、工期長，可用于局部加強處理。

加筋法

通過在土層中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等提高地基承載力、減小沉降、或維持地基穩定。工程中常用的土工材料有土工網、土工格柵等各種高分子聚合材料。該法在灘涂地區的軟弱地基中可作為一種輔助處理方法對地基加強處理，單獨使用此法對地基進行處理，效果不理想。

3 東部地區供水管線工程地基處理方法介紹

滄州東部地區供水工程采用DN1200PCCP管雙線送水，沿線均為養殖蝦池、鹽池及其邊緣的灘涂地帶。土質大都為軟弱的粘土或淤泥質粘土，含水率在30%左右，飽和度80%～90%左右，土壤壓縮模量Es在3～4MPa之間，地基承載力fak在70～85KPa之間。由于PCCP管自重較大(約9.6KN/m)，且管道覆土普遍在2m以上，地基附加應力一般在均在90～120KPa以上，所以必須對原有地基進行加強處理。

施工過程中根據現場勘探情況對管道軟弱地基采取了分段換填砂石墊層并采用土工格柵加強處理的處理方法，處理方法如下。

3.1 清淤。對于灘涂地段及蝦鹽池底部的淤泥層，進行清淤處理，將管道溝槽兩側3～5m甚至更大范圍內的淤泥全部清除。對于局部的老河道地段，由于多年沉泥淤積，淤泥厚度達到10m以上，溝槽無法開挖成形，采取了“深開挖、大放坡、深換填”的處理方法。“深開挖”指盡量深挖淤泥層，一般開挖至管底以下1.5～2m左右;“大放坡”指溝槽土遠置，減小堆土對溝槽的側向壓力，某些地段放坡系數系數甚至達到1:0.1;“深換填”指用雜填土(大塊建筑垃圾)填充溝槽，填充寬度至管基兩側2m處。

3.2 鋪設砂石墊層。清除淤泥或填充雜填土后，在其上鋪設砂石墊層，厚度因地段而異，經計算一般在0.5～1m之間。碎石與砂質量比3:1，碎石采用20～40mm級配碎石，與粗砂按配比均勻混合，墊層密實度要求達到95%以上。管道兩側做90°砂石墊層包角基礎。

3.3 鋪設土工格柵。

在管底以下50cm處砂石墊層中鋪設一層土工格柵對基礎作加強處理，采用型號為TGSG35-35的雙向拉伸土工格柵，縱(橫)向抗拉強度35KN/m，寬度要求每側寬出管道外邊緣于1m。其上部按設計要求鋪設砂石墊層。土工格柵加筋處理后有效緩解了管道對溝槽側壁的擠壓作用，通過與砂石墊層間相互摩擦阻力作用可使基礎整體性增強，經測算可有效增強地基承載力約10%～20%左右。表1為滄州東部地區供水工程供水管線部分地段地基處理方案。

4 結語

滄州東部地區供水工程中，管道地基經以上處理后，經現場靜力觸探檢驗，地基承載力均達到150KPa以上，能夠滿足設計要求。

經以上分析，各種軟基處理方法均有一定的適用條件，應根據具體地質情況和現場施工條件、工期要求、投資控制條件綜合考慮采取一種或幾種適宜的處理方法。對于沿海灘涂地區的管道軟弱地基，換填法可能是一種最為經濟合理的處理方法。

參考文獻:

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[3]張迪士 張德躍 張自然 等. 大口徑PCCP管在軟土地基中的應用[J]. 中國給水排水，2002，Vol.18:88-89.

作者簡介:

平金同 滄州市供水排水集團有限公司，工程師; 出生年月:1976.12出生地:河北海興;熟悉學科及課題:給水排水.