南沙島地區軟基管道施工技術

彭治斌

摘要：軟土地基管道施工時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管道的施工實踐，探討軟基基礎市政管道基礎的處理與施工方法。

關鍵詞：軟土地基;管道施工;開挖

1.工程概況

某開發區工程位于廣州番禺南沙地區，開發區內需按工藝要求敷設DN50～DN800的各類雨水、污水及工藝管道。其所在場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95%，空隙比平均為1.8，飽和度為99%。擬建場地內鉆孔孔口高程介于1.31～1.99m之間（國家85高程），場地平緩。勘探區地層坡度變化不大，覆蓋層普遍較厚，主要為第4紀海相沉積的軟弱土、沖洪積形成的角礫混礫砂層為主。

2.管道基礎的處理方案

2.1 管道基礎的處理原則

滿足工藝設計的要求，遵循結構安全可靠、經濟合理、技術先進、堅固耐久、施工簡便的設計原則，達到提高地基承載力、減少地基沉降的目的。

2.2 管道布置

開發區內目前整平標高1.50m左右，建成后的設計地面標高3.00m，須回填土石方約1.50m厚。為保證廠區內部正常生活，擬需敷設雨水、污水、消防及廠內工藝管等各類用途的管道，管徑在DN50～DN400之間，雨、污水管道均采用UPVC 塑料管材。開發區內工藝管道連接各水處理構筑物，對保證處理流程的正常運行起到非常重要的作用，管道直徑分為DN600、DN700、DN800、3種，總長約650m，管道內底設計標高在1.00～1.60m。

2.3 管道基礎的處理方案

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、方法簡便快捷的特點，換填的材料可采用砂石混合料或粉煤灰、EPS 板等輕質材料。施工時可根據事先確定的換填墊層厚度挖除相應厚度的軟土，分層回填換填材料并逐層壓實，換填材料的壓實度在0.96左右。

但對于本工程來說，由于淤泥質粉質黏土軟基厚度達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軟弱而造成的地基變形量大對構筑物的影響。同時，隨著換填厚度的增加，開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、排水也是一個很大的問題。所以對于本工程而言，換填墊層法并不是一種合理的選擇。事實上，換填墊層法一般只適用于處理深度≤3 m 的軟弱土層。

2）堆載預壓結合排水固結法。預壓法同樣適用于軟弱土地基處理。在土建施工前，用與設計荷載相當或略大的預壓荷載堆壓在天然地基上，使地基軟土得到壓縮固結以提高強度，減少工后沉降，待地基承載力及變形達到設計要求后，將預壓荷載拆除。在軟基處理中，當軟土層厚度>4m時，堆載預壓通常與排水固結結合運用，將塑料排水板用插板機插入被加固的軟土中，使土中的飽和空隙水經由塑料排水板通道加速溢出，經砂石墊層排除，能夠加速土體固結，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>10-2cm/s。鋪設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為HDPE，根據規格不同，可打入軟基深度從10 ～35m 不等。

堆載預壓結合排水固結法主要適用于大面積堆載場地的地基處理。本工程中各水處理構筑物均已采用PC 預制管樁的樁基礎，無須進行地基處理，而管基線型呈條狀布置，僅對管基下土層作堆載預壓不但無法達到預期效果，而且工程進度也無法得到保證（排水固結時間較長，一般需9 ～ 12個月），所以也不適宜在本工程中應用。

3）水泥土攪拌樁法。經綜合考慮，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特制的攪拌設備，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土樁體，并與樁周的土體形成復合地基。它可以增加地基承載力、壓縮模量和抗剪力，并承擔外部較大的荷載，而且其土體加固以后的重度基本不變，對軟弱下臥層不至產生附加沉降。

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，且復合地基的工作性狀好。目前較多地用于建構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境污染等方面均有一定的不同。本工程在充分調研的基礎上，確定采用水泥土攪拌樁濕法進行施工。經過計算，本工程管道基礎處理采用雙頭700水泥土攪拌樁，水泥摻量13%，設計樁長12m，為純摩擦樁，條形管基下的樁中心距為2m，根據樁側摩阻力得出單樁允許承載力為200kN，復合地基的面積置換率為25%，復合地基承載力為100kPa，攪拌樁壓縮變形量為17.2mm。

在構造措施上，在攪拌樁頂預先鋪設一層透水土工布，土工布是由聚丙烯、滌淪等材料制成的無紡布，常用于濕軟、沼澤地等基礎處理。其特點是機械性能好，如抗拉強度≥30MPa，抗彎強度≥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，化學性能穩定，耐腐蝕。土工布在紫外線照射下極易受損，在運輸和堆放過程中要注意防曬。施工時，應邊鋪土工布邊倒碎石，避免讓土工布暴露在陽光下。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，使基礎下面的孔隙水壓力迅速擴散，加速墊層下基礎的固結，確保了管道基礎的施工質量。墊層要求一次鋪設完畢，均勻攤鋪整平。

圖1.水泥攪拌樁施工流程

3.附屬構筑物基礎的處理方案

對于開發區內數量眾多的計量井、檢查井、電纜溝等附屬構筑物，盡量采用現澆結構，避免由于采用磚砌筑結構易出現的縫隙間砂漿不密實，造成下沉、位移、滲漏等質量問題，同時對基礎作水泥土攪拌樁的加固處理，根據各構筑物的大小、埋深的不同進行樁位的布置，從4樁基礎到7樁基礎不等。構筑物與管道接口均采用帶防水套管的柔性接頭，以均衡構筑物與管道間的沉降差。

對于檢查井與管道接頭的處理一直是控制不均勻沉降的關鍵，除了采用常規的柔性接頭措施外，設計考慮將檢查井底板外挑適當加寬的辦法（一般加寬至0.8m左右），將兩者之間的連接由點支承轉化成面支承，充分協調兩者間的變形，達到控制不均勻沉降的目的。

對于部分緊靠大型構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占地較大而無法施工的問題，設計結合當地情況，采用短松木樁的群樁地基處理方案，木樁長一般為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，塊石厚度為0.3～0.5m，擠密度要比基礎邊寬出0.3～0.5m。木樁制作去皮去枝，樁長一般比設計深度長0.2～0.5 m，以便截樁，截樁后在擠密塊石上鋪設0.3m 厚礫石砂墊層，然后進行管道敷設或窨井制作。

4.結語

軟土地基處理的方法很多，設計中應根據建、構筑物的具體情況及周邊環境，選擇適當的基礎形式和接口類型，對地基土進行加固處理，在施工過程中應對各個環節實行有效的質量控制。總之，設計中的所有方案、措施的目標就是要控制沉降，特別是不均勻沉降，從而最終保證整個管道工程的質量。

參考文獻：

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