溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

盧向雷/新疆市政建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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【摘 要】城市給排水管道的質(zhì)量決定了城市給排水的方便程度與安全程度。因此，管道的設(shè)計(jì)在根本上要從細(xì)節(jié)上注意，確保工程質(zhì)量。因此，對(duì)于溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要從細(xì)節(jié)問題入手，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)水平，確保工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】溝槽開挖；回填；管道基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

給排水管網(wǎng)是城市市政工程的重點(diǎn)項(xiàng)目，關(guān)系到了城市中各項(xiàng)工作與居民生活的正常運(yùn)行，溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)是管網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)上的完善，可以減小返修率，延長管網(wǎng)壽命，進(jìn)而方便人們生活，確保人們安全。

一、溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概述

（一）溝槽開挖、回填設(shè)計(jì)概述

市政給排水管道溝槽開挖設(shè)計(jì)工作分為確定斷面形式與斷面尺寸兩個(gè)方面。確定溝槽斷面形式與斷面尺寸是否合理，決定了施工是否安全，也是管道施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。

溝槽斷面的確定內(nèi)容要從土的種類、地下水位、管道斷面尺寸、管道深度、開挖方式選擇及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素來綜合考慮。溝槽斷面形式一般分為直槽、梯形槽、混合槽等。應(yīng)用最廣泛的為直槽和梯形槽。直槽一般應(yīng)用在老舊城區(qū)改造、管線附近障礙物多等不宜大面積開挖處。直槽為了施工安全，一般需要在槽壁進(jìn)行支護(hù)處理。梯形槽主要用于管線附近障礙物較少處。

溝槽斷面尺寸由深度、底寬、邊坡坡度以及留臺(tái)情況來確定。深度是由管線的用途以及整體鋪設(shè)設(shè)計(jì)決定。底寬由管道直徑與兩邊所需的最小工作面寬度進(jìn)行確定。管道單邊最小工作面寬度根據(jù)管徑不同而不同，一般管徑≤500時(shí)不小于300mm，500＜管徑≤1000時(shí)不小于400mm，1000＜管徑≤1500時(shí)不小于500mm，1500＜管徑≤1800時(shí)不小于600mm，另管道有現(xiàn)場(chǎng)施工的防水層時(shí)單側(cè)工作面寬度不應(yīng)小于800mm。邊坡根據(jù)土壤類別、地質(zhì)條件以及坡頂荷載情況確定，一般為1：0.1-1:1.5，當(dāng)遇到特殊地質(zhì)時(shí)需要進(jìn)行仔細(xì)計(jì)算確定。部分管道（如地勢(shì)平緩處的排水管道）由于埋深較深，無法一次開挖，需進(jìn)行放臺(tái)處理，放臺(tái)深度及寬度一般由開挖機(jī)械種類、性能等具體確定。

溝槽回填質(zhì)量直接影響到管道工程質(zhì)量。溝槽回填設(shè)計(jì)要點(diǎn)為回填材料和回填壓實(shí)度。

為了保證管道不被尖銳物破壞和保證壓實(shí)度符合要求，管道管頂以上500mm且不小于1倍管徑處至溝槽底部需用符合要求的原狀土或中、粗砂、碎石屑、最大粒徑＜40mm的礫石進(jìn)行回填。嚴(yán)禁回填垃圾、凍土、爛泥及就地取砂后的篩余土。管道管頂以上500mm且不小于1倍管徑處至地面處回填材料根據(jù)地面實(shí)際情況進(jìn)行確定，當(dāng)?shù)孛鏋榈缆窌r(shí)需根據(jù)道路要求進(jìn)行回填。溝槽回填壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)，是管道是否可以正常運(yùn)行的首要條件。溝槽回填壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)時(shí)，往往會(huì)造成管道上方地面的不均勻沉降或管道發(fā)生位移、不均勻沉降從而導(dǎo)致管道無法正常運(yùn)行。溝槽回填壓實(shí)度一般要求為，管頂至溝槽底部壓實(shí)度不小于95%；管頂至管頂上方500mm且不小于1倍管徑處（管頂正上方）壓實(shí)度不小于85±2%；管頂至管頂上方500mm且不小于1倍管徑處（管頂上方兩側(cè)）壓實(shí)度不小于90%；管頂上方500mm且不小于1倍管徑至地面處壓實(shí)度不小于90%，如地面為硬化道路則根據(jù)道路要求確定壓實(shí)度。另溝槽回填需進(jìn)行分層回填密實(shí)，壓實(shí)后每層厚度為100～200mm。

（二）管道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概述

管道基礎(chǔ)的主要作用是將管道較為密集的荷載力均勻的分布，以此減少地基單位承受的壓力，防止管道發(fā)生不均勻沉降。管道基礎(chǔ)一般分為砂石基礎(chǔ)和混凝土基礎(chǔ)。管道基礎(chǔ)形式選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、地面荷載、施工條件、設(shè)計(jì)管徑及管道埋深情況確定。

砂石基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)適用于在天然土弧不可以很好的和管道弧度相互吻合的情況，而且地基承載力較高的時(shí)候，可采用砂石基礎(chǔ)進(jìn)行穩(wěn)固。砂石基礎(chǔ)可選用的材料有天然級(jí)配砂石（其最大粒徑不宜大于25mm），中砂、粗砂，級(jí)配碎石、石屑（其最大粒徑不宜大于25mm）。管道支撐角的度數(shù)為90°～180°之間。由于化學(xué)建材管道宜被尖銳物損壞，故化學(xué)建材管一般選用中、粗砂基礎(chǔ)。

混凝土基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)適用于在管底的原狀土地基的承載力較低的時(shí)候，但管道本身沒有很好的抵抗不均勻沉降能力，可以采用混凝土基礎(chǔ)，前提條件為：管道地基支撐強(qiáng)度大于管道的土壓力、地面車輛荷載、管道自重和管道內(nèi)水重等作用在地基上的總荷載。澆筑混凝土?xí)r必須注意混凝土和管底外部的形狀密切吻合，支撐角的度數(shù)為90°～180°之間。管徑較小的時(shí)候可以使用素混凝土基礎(chǔ)，管徑較大時(shí)需要在混凝土基礎(chǔ)澆筑時(shí)配置定量的鋼筋，在管道柔性接口部位的現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)應(yīng)用變形縫分離。

當(dāng)遇有濕陷性黃土、膨脹土、多年凍土、液化土、軟土等地基時(shí)，管道基礎(chǔ)還需做專門處理。

二、常見不良地基基礎(chǔ)應(yīng)對(duì)技術(shù)

（一）濕陷性黃土地基基礎(chǔ)應(yīng)對(duì)技術(shù)

天然黃土在自重壓力和附加壓力的作用下，受水浸泡后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的濕陷變形稱為濕陷性黃土。若這種黃土作為管道的地基，濕陷變形會(huì)對(duì)管道帶來不同程度的危害：沉降、坼裂、傾斜、嚴(yán)重影響其安全和使用年限。

常用的濕陷性黃土地基處理方法主要有強(qiáng)夯法和在管道基礎(chǔ)下做3:7灰土墊層。

強(qiáng)夯法在處理濕陷性地基時(shí)效果非常明顯，對(duì)于濕陷性黃土地基的穩(wěn)固和強(qiáng)化有很好的作用。一般情況下，當(dāng)夯擊能力達(dá)到1000kN～2000kN的時(shí)候，可以消除夯面以下6～9m的深度地基。但是強(qiáng)夯需要溝槽斷面較大，對(duì)于管道來說需增加開挖斷面增加土方量。

3:7灰土墊層法作用機(jī)理是3:7灰土中未熟化的生石灰吸收水分，使土層中的含水量降低，增大土層土粒間的凝結(jié)效果，同時(shí)生石灰在吸水過程中放出熱量，使土層含水量進(jìn)一步蒸發(fā)，能使基礎(chǔ)周圍形成一種硬殼，達(dá)到加固地基的目的。3:7灰土基礎(chǔ)一般為在管道的常用基礎(chǔ)下加設(shè)300mm厚的3:7灰土墊層和150-300mm厚的土墊層。

（二）地下水位的應(yīng)對(duì)技術(shù)

地下水位較高的地區(qū)土層都具含水量高，孔隙大，壓縮性強(qiáng)和滲透性較差的特點(diǎn)，具有明顯的結(jié)構(gòu)性和特殊的流變性等。根據(jù)弱土層的地基處理方法，我們可以分為以下幾種：換填土層法、排水固結(jié)法、置換及伴入法和土木聚合物等辦法。常用方法為換填土層法和置換及伴入法。換填土層法就是將地基下面一定深度的軟弱土層挖掘出來，回填一些強(qiáng)度很高的碎石和砂石等強(qiáng)度很高的材料，以此來提升土層的承受力。其作用在于：第一，提高淺土層的基礎(chǔ)承載力。因?yàn)榈鼗械募羟衅茐膩碜杂诘孛妫殡S著應(yīng)力的增大開始了縱向的發(fā)展，所以抗剪程度很高的砂石可以很好的置換基礎(chǔ)下面的軟弱土層，減少地基的破壞。第二。防止凍脹、因?yàn)榇诸w粒的墊層材料的孔隙非常大，不易產(chǎn)生毛細(xì)血管的現(xiàn)象，所以可以很好的防止在寒冷地區(qū)造成凍結(jié)和脹破現(xiàn)象。第三，加速軟弱土層的排水固結(jié)。砂石等墊層材料的透水性能非常的強(qiáng)，軟土層受到壓力之后，墊層就可以很好的將基礎(chǔ)下面的水壓力迅速排解和消散，很好的提高了墊層下面的軟弱土層的固結(jié)能力和強(qiáng)度，將地基發(fā)生塑像破壞的幾率降到最低。置換及伴入法就是我們俗稱的拋石擠於法，當(dāng)管道基礎(chǔ)下的淤泥層厚度較大而無法進(jìn)行換填時(shí)，常常采用拋石擠於法進(jìn)行處理。用尺寸均勻的卵石拋入至淤泥層中并壓實(shí)，直至管道地基強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值。

（三）粉質(zhì)砂石地基應(yīng)對(duì)技術(shù)

當(dāng)我們遇到的晚起沖擊物形成的土層，巖性是黃色的低液限粘土，這種土層結(jié)構(gòu)非常松散，表層屬于發(fā)育性的植物根系，厚度為0.8m以下，其下面是粉質(zhì)砂石，部分地區(qū)還有低液限粘土透鏡體，結(jié)構(gòu)也是十分松散，主要的成分是石英和云母。針對(duì)這樣土層的處理辦法為：施工之前需要對(duì)附近的河道進(jìn)行疏導(dǎo)和引流，引流完之后再進(jìn)行排水和降水，等到地下水位降到距離開挖底面有60cm的時(shí)候在進(jìn)行管溝的施工，在開挖時(shí)不允許停止排水和降水，目的是為了防止流沙現(xiàn)象的出現(xiàn)。 挖完之后在開挖的地方換填60cm厚的砂石進(jìn)行基礎(chǔ)處理，以此提高地基的承載力度。

三、總結(jié)

溝槽開挖、回填及管道基礎(chǔ)質(zhì)量直接決定了給排水管道的質(zhì)量，城市的給排水管道直接反映了一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，在建設(shè)和維護(hù)的過程中也反映了一個(gè)城市的文明程度。城市給排水管道的建設(shè)直接關(guān)系到整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展，所以對(duì)于給排水管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量必須嚴(yán)格把控，才可以建設(shè)更加優(yōu)質(zhì)的管道系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭卓維.淺析市政給水管道的常見施工及預(yù)防措施[J]. 商業(yè)文化(下半月). 2011(07).

[2]羅宇生.夯實(shí)法處理濕陷性黃土地基的效果[J]，陜西建筑.2005,（05）.

[3]劉麗紅.淺談市政工程溝槽開挖設(shè)計(jì)及工程質(zhì)量技術(shù)措施[J]. 價(jià)值工程. 2011(32).