拋石擠淤在大管徑給排水工程中的應(yīng)用

賴材平

摘要：給排水管網(wǎng)建設(shè)是我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要組成部分，系統(tǒng)完善的給排水管網(wǎng)在改善人們的生活質(zhì)量，提供高質(zhì)量的用水、排水服務(wù)等方面發(fā)揮著積極的作用。現(xiàn)階段，我國(guó)給排水管網(wǎng)建設(shè)正在向著系統(tǒng)化、集成化的方向發(fā)展，為提高管網(wǎng)施工質(zhì)量，對(duì)軟弱管基的處理進(jìn)行探索就十分必要。

關(guān)鍵詞：大管徑;承載力;拋石擠淤;基礎(chǔ)處理

1、前言

在我國(guó)城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的今天，人民的居住條件不斷改善，生活水平日益提高，對(duì)相應(yīng)的城鎮(zhèn)化配套基礎(chǔ)設(shè)施也提出了跟高更深層次的要求，尤其是近年來(lái)，我國(guó)許多城鎮(zhèn)中普遍發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害、供水不足等問(wèn)題，嚴(yán)重影響城鎮(zhèn)居民的正常生活，制約城鎮(zhèn)化發(fā)展。因此，系統(tǒng)完善的給排水管網(wǎng)工程在城鎮(zhèn)化建設(shè)中的重要性日益突顯。本文主要闡述了一種在給排水管網(wǎng)建設(shè)中軟弱復(fù)雜地質(zhì)條件下的管道基礎(chǔ)處理施工方法。

2、 管道基礎(chǔ)處理中拋石擠淤的工藝原理

在大管徑給排水管網(wǎng)建設(shè)中，通常管網(wǎng)規(guī)劃線路較長(zhǎng)、管道埋深較大，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜多變，淤泥質(zhì)軟弱地質(zhì)屢見不鮮。如何快速有效的處理軟弱地質(zhì)條件下的管道基礎(chǔ)，使管道安裝工程能夠順利進(jìn)行，且保證管道安裝質(zhì)量，便成為了管網(wǎng)建設(shè)工程相關(guān)方迫切需要解決的難題。我們經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)、探索，將拋石擠淤引入了管道基礎(chǔ)處理施工中，并在多個(gè)大型給排水工程中得到了驗(yàn)證，取得了良好的效果。

拋石擠淤法處理淤泥質(zhì)軟基，就是將基礎(chǔ)底面不適宜作承載層的淤泥挖除一部分，通過(guò)在淤泥中拋入塊石強(qiáng)行擠出軟土并占據(jù)其位置，經(jīng)過(guò)分層碾壓至要求的承載力為止，使其滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性要求。

3、 管道基礎(chǔ)處理中拋石擠淤施工方法

大型管道工程軟弱地質(zhì)段施工一般都要求為減少對(duì)原基礎(chǔ)的擾動(dòng)，管槽開挖、基礎(chǔ)處理、管道安裝、管槽回填需緊密銜接，快速通過(guò)軟弱地質(zhì)段。此外，承載力特別差的軟弱地質(zhì)段，傳統(tǒng)的管槽開挖施工亦無(wú)法正常開展。因此，施工中通常采用明溝排水、分層開挖、硬化主輔施工道路、固腳護(hù)坡、拋石擠淤快速跟進(jìn)的施工方法。

3.1分層開挖

由于軟基段管槽淤泥深度大，地下水位高，反鏟挖掘機(jī)不能一層開挖成型。管槽開挖分兩層進(jìn)行，第①層開挖至飽和軟土層，然后在管槽內(nèi)拋填塊石硬化，形成施工輔助道路。第②層為施工輔道至換填基礎(chǔ)面底高程之間的開挖。

第①層開挖：一臺(tái)反鏟挖掘機(jī)站位于管槽頂面，直接挖裝自卸車，拉運(yùn)至指定渣場(chǎng);

第②層開挖：安排5臺(tái)反鏟挖掘機(jī)組合實(shí)施，兩臺(tái)反鏟挖掘機(jī)接力開挖淤泥裝車，三臺(tái)反鏟挖掘機(jī)配合進(jìn)行軟基處理。

3.2硬化道路，拋石換填

第①層開挖后，管槽為飽和軟土層，大型機(jī)械不能直接行走。先在管槽內(nèi)每20m開挖集水坑設(shè)污水泵明排法降水，當(dāng)水位降至開挖層以下后，1臺(tái)反鏟挖掘機(jī)在管槽內(nèi)拋石修筑輔助道路，保證反鏟挖掘機(jī)能安全站位后，再開挖第②層，2臺(tái)反鏟挖掘機(jī)接力開挖淤泥裝車，3臺(tái)反鏟挖掘機(jī)跟進(jìn)基礎(chǔ)處理，1臺(tái)反鏟挖掘機(jī)在開挖形成的①層前方15m～20m處鋪筑施工輔道，另1臺(tái)反鏟挖掘機(jī)站位于施工道路上將塊石料挖甩于成形管槽內(nèi)，站位于槽底的另1臺(tái)反鏟挖掘機(jī)隨著開挖淤泥反鏟跟進(jìn)對(duì)換填塊石進(jìn)行擠壓、整平。

拋石擠淤所用塊石需堅(jiān)硬、無(wú)風(fēng)化，最小邊長(zhǎng)不小于150mm。采用反鏟沿管槽軸線向前分層拋填塊石，邊拋填邊拍平擠密，盡量使拋填的第一層保持較大的厚度，當(dāng)塊石完全壓入淤泥之內(nèi)，再進(jìn)行下一層拋石，直至拋石頂面略露淤泥頂部，再用較小塊石填塞找平至砂礫石層底面。

3.3固腳護(hù)坡

管槽開挖時(shí)，對(duì)地質(zhì)不良情況導(dǎo)致邊坡滑塌的，先進(jìn)行二次開挖削坡成型，然后在底部?jī)蓚?cè)采用塊石堆碼進(jìn)行坡腳防護(hù)。

滑塌段二次削坡采用反鏟挖掘機(jī)接力翻倒，裝自卸汽車?yán)\(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。二次削坡成型后進(jìn)行坡腳塊石碼砌護(hù)腳，護(hù)腳塊石防護(hù)完成后按照上述方法再進(jìn)行管槽基礎(chǔ)處理。

3.4碾壓、擠密

拋石過(guò)程中，測(cè)量人員及時(shí)檢測(cè)塊石頂面高程，當(dāng)拋填至設(shè)計(jì)高程時(shí)，用22t振動(dòng)碾進(jìn)退錯(cuò)距法靜碾6遍，碾壓過(guò)程中，觀察塊石表面平整、無(wú)彈簧現(xiàn)象后，在現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，實(shí)測(cè)沉降觀測(cè)點(diǎn)高程，沉降量小于1.5cm以內(nèi)，視為已碾壓密實(shí)，沉降穩(wěn)定。

3.5地基承載力檢測(cè)

拋石擠淤地基靜載荷試驗(yàn)采用慢速維持荷載法。加載采用堆載平臺(tái)及QYL-100油壓千斤頂，分級(jí)加載;沉降觀測(cè)系統(tǒng)由3個(gè)量程為10mm和2根基準(zhǔn)梁組成（1套），百分表的量測(cè)精度為0.01mm。

試驗(yàn)設(shè)備和儀表在檢測(cè)過(guò)程中完好，且在檢測(cè)前均經(jīng)過(guò)檢定，精度符合要求。

靜載荷試驗(yàn)，選用圓形鋼制壓板，直徑d=1.13m，面積A=1.0m2，試驗(yàn)分8級(jí)加壓，每級(jí)50KPa，最大加載量400KPa，為設(shè)計(jì)值2倍。每級(jí)加載后按間隔10min、10min、10min、15min、15min測(cè)度，以后每隔30min測(cè)讀一次。穩(wěn)定及終止加載標(biāo)準(zhǔn)按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012附錄A的規(guī)定執(zhí)行。

3.6 砂礫石找平層鋪設(shè)

塊石頂部采用30cm砂礫石進(jìn)行找平，砂礫石以機(jī)械攤鋪為主，邊角及設(shè)備難以到達(dá)部位人工攤鋪，22t振動(dòng)碾碾壓。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員及時(shí)測(cè)量砂礫石頂面高程，人工進(jìn)行邊角部位處理后，碾壓至表面無(wú)明顯輪跡為止。砂礫石采用灌水法檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)≥0.95。最后對(duì)砂礫石頂面高程、平整度、縱向坡度等進(jìn)行測(cè)量，確保符合相關(guān)規(guī)范要求。軟基段管道安裝完成未進(jìn)行管槽回填之前，應(yīng)持續(xù)降水保證水位低于砂礫石頂面。

3.7中砂墊層鋪設(shè)

砂礫石上部鋪設(shè)400mm厚中砂（0.5mm≤D≤2mm）墊層。管底以下先鋪設(shè)20cm，砂墊層碾壓合格后，進(jìn)行安裝管道，再鋪設(shè)管底以上20cm。砂墊層所用砂料由人工配合反鏟挖掘機(jī)攤鋪整平，小型振動(dòng)碾碾壓密實(shí)，灌水法取樣檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)≥0.90。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)淤泥質(zhì)軟弱地質(zhì)管槽基礎(chǔ)拋石擠淤處理的研究和應(yīng)用，解決了高地下水位、飽和軟粘土、淤泥等軟弱地基處理問(wèn)題。拋石擠淤處理最大深度達(dá)6.5m，處理后的地基穩(wěn)定性好，地基承載力檢測(cè)為150KPa，可作為大型給排水管道基礎(chǔ)。此項(xiàng)施工方法處理地基簡(jiǎn)單迅速，成本低廉，地基承載力得到有效提高，對(duì)環(huán)境影響小，對(duì)池塘、河道、常年積水的洼地等軟弱基礎(chǔ)處理具有指導(dǎo)意義。

（作者單位：中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司）