滲流作用下管道基礎(chǔ)混凝土澆筑方法

魯文成 張海平

（1.南京華宇建設(shè)股份有限公司 江蘇省南京 210000 2.南京路得通市政工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 江蘇省南京 210000）

混凝土管道在市政、公路建設(shè)中廣泛引用，在市政管材中占有很大比例，主要用于排水、污水管道，通常地基較差時(shí)，為了保證管道的施工質(zhì)量，在混凝土管道下會澆筑管道基礎(chǔ)，在地下水位較低的平原區(qū)，管道通常處于地下水位以下，因此，澆筑管道基礎(chǔ)時(shí)在混凝土初凝前會受到滲流破壞，解決這個(gè)問題通常的辦法是對管道沿線進(jìn)行井點(diǎn)降水，降低基坑周圍地下水位，由于混凝土管道為線形地下構(gòu)筑物，降水范圍廣，降水措施費(fèi)用高，并且由于降水引起沿線地面下沉，易造成周圍建筑物、道路以及地下管網(wǎng)損壞，對周邊影響極大。

南京某開發(fā)區(qū)一條市政主干路，污水管埋深5～6m深，采用混凝土管道，地下水埋深約2m左右，施工管道時(shí)，澆筑混凝土管道基礎(chǔ)后被地下水滲流破壞。因?yàn)榈叵滤辉诨拥酌嬉陨希嬖诩s3m水頭差，因此，在基礎(chǔ)混凝土初凝前滲流力破壞了混凝土基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)不能凝固成型。

1 破壞機(jī)理分析

土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通。當(dāng)飽和土中的兩點(diǎn)存在能量差時(shí)，水就在土的孔隙中從能量高的點(diǎn)向能量低的點(diǎn)流動，水在土體孔隙中流動的現(xiàn)象稱為滲流。

圖1 基坑滲流示意圖

土具有被水等液體透過的性質(zhì)稱為土的滲透性，水在流動時(shí)，水流受到來自土骨架的阻力，而引起水頭損失，從作用力與反作用力得原理可知，水流經(jīng)過時(shí)必定對土顆粒施加一種滲流作用力，稱單位體積土顆粒所受到的滲流作用力為滲流力或動水力。滲流力為一種體積力，量綱與重力密度相同。滲透力得大小與水力梯度成正比，其方向與滲透方向一致。

在水力勢能不為零的基坑地面澆筑混凝土?xí)r，水滲入未凝固的混凝土?xí)r，滲透力由小及大搬運(yùn)未凝固混凝土的顆粒，使混凝土離析，膠體結(jié)構(gòu)破壞，內(nèi)部孔洞增大，最后坍塌，形成新澆筑混凝土破壞。

2 解決措施分析

該段污水管道長約2000m，如果采用臨時(shí)降水方法，降低基坑底地下水頭，能消除滲流壓力破壞，但存在以下問題：

（1）該項(xiàng)目為老路改造項(xiàng)目，原道路為一塊板形式，新建污水管位于老路邊側(cè)分帶，距離老路很近，降水會造成老路范圍內(nèi)地下水位降低，增大路基土的有效應(yīng)力，路基固結(jié)沉降，造成路面開裂。并且在另一側(cè)有正在運(yùn)營的主供水管道，地面下沉可能會威脅供水管道的安全運(yùn)營。

（2）由于該段管道長2000m以上，降水范圍大，如果全線降水，工程措施費(fèi)用高。

因此工程人員分析原因，從原因入手，提出以下辦法，解決了基坑滲流力作用下混凝土管道基礎(chǔ)澆筑問題。

圖2 基坑滲流示意圖

基坑超挖50cm，其上鋪筑50cm后碎石反濾層透水，再鋪一層防水土木膜，然后立模版澆筑混凝土基礎(chǔ)。地下水滲流進(jìn)入碎石層，匯流到兩側(cè)排水盲溝，然后用潛水泵抽出基坑，通過在基坑底部設(shè)置透水層，地下滲流在進(jìn)入反濾層后通過兩側(cè)臨時(shí)排水溝排出，隔斷了地下水對新澆筑混凝土的破壞作用，因此暫時(shí)解決了滲流破壞。在反濾碎石上設(shè)置防水土工布，可以防止未凝固的混凝土進(jìn)入碎石反濾層，堵塞碎石孔隙，影響碎石的透水性。在混凝土完成初凝后迅速施工管道，快速基坑回填，停止抽水，讓地下水位自然恢復(fù)原高度。

3 技術(shù)改進(jìn)及注意事項(xiàng)

3.1 反濾層的透水及基坑排水

為了有效的隔斷地下水滲流對基坑的影響，需要反濾層有較好的透水性，反濾層可以采用單級配碎石，碎石粒徑大于50mm的含量不低于50%。反濾層也可采用片石，片石擺放時(shí)應(yīng)不同尺寸的混雜，以增加孔隙。同時(shí)，要確保臨時(shí)排水溝暢通，反濾碎石及混凝土基礎(chǔ)不能滿鋪，兩側(cè)應(yīng)該各留30cm以上排水溝，或者在兩側(cè)采用DN200以上PVC管四周打孔排水，打孔不宜過大，防止反濾碎石進(jìn)入堵塞，影響排水效果，可以采用透水土工織物包裹排水管。

3.2 減少沉降

在抽取基坑地下水的過程，相當(dāng)于對基坑內(nèi)部進(jìn)行降水，因此，降水帶來的影響，同樣會存在，為了減少降水帶來不利影響，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面考慮解決措施：

（1）縮短降水時(shí)間

在施工材料臺班準(zhǔn)備就緒時(shí)，快速施工，抽完地下水快速埋置排水管，鋪反濾碎石，然后快速澆筑混凝土基礎(chǔ)，在混凝土澆筑完成初凝后，即可停止抽水，讓地下水恢復(fù)至原地下水位，減少基坑周圍土體排水固結(jié)，從而減少沉降。

（2）縮短施工段

為了快速施工，且減少降水引起的地面沉陷，可以采用分段施工方法，20m左右設(shè)一施工段，兩側(cè)用圍堰封堵，在該段內(nèi)抽水降水，分段施工能保證人員、材料、機(jī)械的快速有效供應(yīng)，分段降水能縮小基坑周圍的降水漏斗范圍，縮小土體有效應(yīng)力增加及固結(jié)沉降的范圍，減少降水范圍土體有效引力增大固結(jié)沉降的疊加效應(yīng)，此最大限度的減少降水帶來地面沉降的影響。

（3）基坑兩側(cè)設(shè)置止水帷幕

對沉降控制嚴(yán)格路段，除設(shè)置基坑支護(hù)外，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置止水帷幕，止水帷幕可以采用連續(xù)攪拌樁，止水帷幕能防止基坑兩側(cè)的地下水位下降，基本可以實(shí)現(xiàn)不沉降。

4 結(jié)語

在長江中下游平面地區(qū)，地下水位較高，對于重力管道，由于坡度的限制，一般埋深較深，不少在地下水位以下，采用該方法施工管道基礎(chǔ)，相對于與頂管施工，可以極大地節(jié)約造價(jià)，相對于與基坑降水，能減少對周邊的影響，因此該方法有一定的工程價(jià)值。