粉砂粉土地質深基坑管網管井降水明挖施工工藝探析

盧紅松 （安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

常見市政污水管網施工采用的直接放坡開挖，如果遇地質復雜的深基坑埋管可采用鋼板樁支護施工或頂管施工，這兩種方法工藝成熟、施工便捷，在市政工程中得到了廣泛的應用。然而，遇見地質特別復雜的富水粉土、粉砂地質，鋼板樁支護施工及頂管施工不能保證完全的安全可靠及質量合格，且工程費用較高。采用頂管施工方法，施工后出現粉砂、粉土流失、路面沉陷問題，且后期多次返修仍效果不理想。

2 工程概況

固鎮縣南城區四期路網濠城東路工程項目，為新建固鎮縣城區主干管，整個縣城的污水將通過此管網流向污水處理廠。現場地質為1層素填土、2層粉質粘土、3層粉土、4層粉砂、5層粉質粘土。地下水主要存在兩個地下含水層組，第一層含水層組：地下水類型為上層滯水，主要賦存于1層素填土和2層粉質粘土的上部土層中；第二層含水層組：地下水類型為承壓水，主要分布于3層粉土、4層粉砂、5層粉質粘土所夾粉土薄層中。

為了有效解決預防類似粉砂粉土地質管網工程出現的問題，在施工周圍沒有建筑物，具備相應的明挖條件情況下，考慮到經濟性和安全、質量要求，在此基礎上，總結以往項目明挖施工管網施工經驗結合管井降水方案，不斷總結、改進，最終形成了此施工工藝。

3 施工工藝流程

施工準備→測量放樣→管井降水→分層開挖→地基處理→澆筑混凝土墊層→管道安裝→接頭處理→管座混凝土澆筑→檢查井施工→分層回填→試驗檢測。

4 操作要點

4.1 施工準備

①進行平整場地、機械、材料配備；

②編制管井降水及深基坑管道施工專項施工方案，經專家論證并經公司審批后，進行現場交底；

③繪制施工管井降水平面圖、管道開挖斷面圖指導施工（圖1）。

圖1 管道開挖斷面圖

4.2 測量放樣

①施工測量實行測量復核制，施工前，對樁點進行復核測量；

②引測臨時水準點和管道軸線控制樁，應便于觀測，牢固不易擾動，沿線臨時水準點，每200m不宜少于1個；

③施工測量的允許偏差應滿足國家現行標準《工程測量規范》（GB50026-2020）和《城市測量規范》（CJJ/T8-2011）的有關規定。

4.3 管井降水（圖2、圖3）

圖2 管井施工現場

圖3 管道降水示意圖

①首先編制管井降水的專項施工方案，經專家論證審批核準后實施；

②井位設在開挖線以外，施工時注意不影響，設置單排或雙排井點，管井井點數量、間距、深度等應根據涌水量經計算確定；

③采用機械鉆孔泥漿護壁成孔沉井工藝，降水井井深管井埋設的深度和距離根據需降水面積、深度及滲透系數確定，成孔直徑宜選用800mm。濾管采用內徑400mm的無砂水泥濾管，濾料采用直徑1mm～5mm綠豆砂；

④降水過程中實時觀測井內水位，做到按需降水，保證降水深度低于施工面基底0.5m；

⑤成孔施工采用孔內造漿，鉆進過程中泥漿密度控制在1.10～1.15，當提升鉆具或停工時，孔內必須壓滿泥漿，以防止孔壁坍塌。

4.4 分層開挖

①開挖方式及支護方法要根據工程地質、施工方法、周邊環境等要求進行技術經濟比較，確保施工安全和環境保護。

②在挖土前先做好四周排水溝，以防地表水的流入。

③開挖前，測定出上口線、下口線，固定標高樁。

④基坑開挖時工作面、修理邊坡須自上而下分層分段進行，每段開挖長度為10m～30m，根據現場土質情況及變形情況確定，土質差及變形控制要求嚴格取最小值，開挖深度為1.5m，均衡開挖。嚴禁超深、超長開挖土方，開挖每層后作業面暴露時間不得超過12h。

⑤采用放坡留臺階開挖的方式，為了保證基坑的安全穩定，根據現場土質情況宜采用1:1進行放坡，中間留設臺階，寬度為2.4m，滿足機械、材料施工運輸；

⑥當土方開挖離坑底200mm時，采用人工修整坑底，用水準儀抄平。從第二層開挖要特別注意對已經支護的壁面不得碰撞；

⑦溝槽底部的開挖寬度應符合相關規范要求，可按 B=D+2（b+b+b）計算確定。

⑧基坑兩側臨時堆土應符合相關規范規定，堆土距離坑邊不小于1.5m，且高度不應超過1.5m。

4.5 地基處理

①管道地基應滿足地基承載力不小于100kPa及管道地基降水效果不佳段落，強度不能滿足要求時，采用拋石加固處理，厚度在50cm～80cm。

②用其他方法進行地基處理時，應滿足國家有關規范規定和設計要求。

4.6 澆筑混凝土墊層

①混凝土墊層施工應符合相關規范規定。

②墊層混凝土宜采用強度等級不低于C15的低坍落度混凝土；必要時可采用自密實水下混凝土施工。

③混凝土澆筑時，由于地質復雜，應盡量避免擾動邊坡，必要時采用汽車泵泵送混凝土施工。

④混凝土墊層應按要求設置變形縫，變形縫位置應用接口位置相一致。

⑤混凝土澆筑中應防止離析，澆筑后應進行養護，強度低于1.2MPa時不得承受荷載。

4.7 管道安裝（圖4）

圖4 管道安裝施工現場

①管道安裝前進行外觀檢查，發現裂縫、保護層脫落、接口掉角等缺陷，應修補并經鑒定合格后方可使用。

②管道安裝前應將管內外清掃干凈，安裝時保證管道中心和內底高程符合要求。

③管道安裝時采用人工配合機械吊管，安裝時注意保證安全操作，不得擾動邊坡。

④粉砂、粉土層宜選用鋼筋混凝土Ⅱ、Ⅲ級承插管、企口管，其他土層也可用鋼筋混凝土Ⅱ、Ⅲ級平口管。

4.8 接頭處理

①企口管橡膠圈接口應符合圖5的規定，接口橡膠圈采用滑動橡膠圈。

圖5 企口管橡膠圈接口

②承插管橡膠圈接口應符合圖6的規定，并進行1：2水泥砂漿捻縫，加抹三角灰。

圖6 承插管橡膠圈接口

③承插管的承口應逆著水流的方向，管道的橡膠圈接頭以及管子與窨井連接處確保密封不漏水。

4.9 管座混凝土澆筑

①管座混凝土澆筑可采用木模板支撐。

②管座混凝土一般選用不低于C20的低坍落度混凝土。

③管座混凝土澆筑前，應將墊層混凝土鑿毛沖洗干凈，并將與管體接觸的腋角部位，用同強度等級的水泥砂漿填滿、搗實后，再澆筑混凝土，使管體與管座混凝土結合嚴密。

④管座混凝土宜采用汽車泵泵送混凝土施工，避免擾動基坑邊坡，特別粉土、粉砂層。

⑤混凝土澆筑中應防止離析，澆筑后應進行養護，強度低于1.2MPa時不得承受荷載。

4.10 檢查井施工

①井室的混凝土基礎與管道的基礎同時澆筑。

②采用裝配式混凝土檢查井，盡量節約施工時間，減小涌砂塌方的可能；

③預制構件及其配件經檢驗符合要求，安裝牢固。

④采用水泥砂漿接縫時，企口坐漿與豎縫灌漿應飽滿，裝配后的接縫砂漿接硬化期間加強養護，并不得受外力碰撞或振動。

⑤底板與井室、井室與蓋板之間的拼縫，用水泥砂漿填塞嚴密，抹角光滑平整。

⑥管外壁與檢查井壁洞圈之間采用水泥砂漿坐漿飽滿、密實。

4.11 分層回填（圖7）

圖7 分層回填施工現場

①粉砂、粉土挖除后，應采用換土回填，管頂50cm范圍內采用中粗砂回填，管頂50cm以上換填黏土回填。

②管側回填采用分層夯實施工，保證密實度；管頂50cm范圍內，應采用輕夯壓實，管道兩側壓實高差不得大于15cm。

③分段回填壓實時，相鄰段的接茬應呈階梯型，且不得漏夯。

④井室周圍的回填，應與管道周圍的回填同時進行，且不得漏夯。

⑤分層回填每層壓實度應符合規范規定要求。

5 結語

粉砂、粉土地質管網施工，采用鋼板樁或頂管施工，施工成本較高，在地下水豐富的情況下，施工難度較大，且工后質量難以保障。采用管井降水明挖方法，可以大大地節約施工成本，加快施工進度。回填采用優質粘土或砂礫分層碾壓，工后質量較好，但要求有足夠的工作面，確保建筑物安全距離，受天氣影響較為明顯。