摘要:本文作者结合自己多年的工作经验,根据某地区深层搅拌桩基础给排水管道的设计与施工实践,对给排水管道遇软弱地基的设计与施工的特殊性进行了重要探讨。
关键词:给排水;管道地基;软弱地基;管槽开挖;附属构筑物
前言
城市在发展建设当中,往往遇到软弱地基问题。在市政给排水管道安装中,普遍采用直埋的方法,而直埋管道的基础遇软弱地基时,其设计、施工、维护等有它的特殊性。本文作者针对某道路工程的设计、施工,提出了软土地区管道基础的处理与施工的方法。
1. 某道路工程概况
某一道路做为某城市次干道。路宽40m,设计行车速度40km/h。其所在场地的原始地貌为海积阶地,下卧有较厚的软弱淤泥层,其含水量高达95%,空隙比平均为1.8,饱和度为99%。该淤泥层在填土和路面荷载的作用下会有较大的沉降变形。原始地面标高在-0.5～0.5m之间,但大部分地段已用素填土或杂填土堆填起来。由于没有对淤泥作加固处理而直接堆填,淤泥被挤推成包严重,局部淤泥面积高达2m,现状场地标高为3m左右。
道路基础设计为在修筑道路前对下部的淤泥层进行了加固处理。采用水泥深层搅拌桩法,搅拌桩和地基土形成复合地基,可以承受上覆填土、路面结构层荷载和路面荷载,减小了地基土的沉降变形。淤泥土承载力仅40kPa,处理后搅拌桩单桩承载力为125kN,复合地基承载力达到150kPa。水泥深层搅拌桩法处理软基的特点是工期较短,对环境影响较小,土体加固后重度基本不变,对软弱下卧层不至产生附加沉降,还能最大限度地利用原土,而且复合地基的工作性状好。
2. 管道地基处理
由于软土的特性,在软土地区管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降,因此,管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。
当地基由于上部结构的自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形时,特别是超过管道所能允许的不均匀沉降时,则会引起管道过量下沉,接口开裂,影响管道的正常使用。
该工程雨水管道和给水管道的埋深在1.2～2.5m。适当调整搅拌桩布置,以保证搅拌桩位置处于管道基础以下。这样,雨水管道和给水管道均位于复合地基以上,复合地基的承载力足以防止管道过量下沉,但土质含水率较高,碎石垫层和砂垫层材料透水性大,可作为良好的排水面,使基础下面的孔隙水压力迅速扩散,加速垫层下基础的固结。安装雨水管道时,应先铺上100mm厚碎石垫层,管道基础为120°混凝土基础,雨水管材选用钢筋混凝土管,水泥砂浆接口。给水管选用球墨铸铁管,橡胶圈柔性接口,铺150mm厚砂垫层基础,砂颗粒的不均匀系数不小于10,最好是中粗砂。
污水管道埋深较深,为3～3.6m,处于软弱地基层内。由于搅拌桩之间的淤泥不能承重,将污水管中心线设于与某行搅拌桩中心线重合位置,同时对用作管道基础的搅拌桩顶标高调整在基础底位置。该工程搅拌桩桩径0.5m,桩间距1.15～1.40m。为了能将受力均匀分布到桩基上,在管道基础底层设置一层土工布。土工布是由聚丙烯、涤沦等材料制成的无纺布,常用于湿软、沼泽地等基础处理。其特点是机械性能好,如抗拉强度大于或等于30MPa,抗弯强度大于或等于40MPa,耐疲劳,弯曲性好。本工程中地下水往往渗有海水,土工布则电绝缘性能好,化学性能稳定,耐腐蚀。由于搅拌桩与桩之间的淤泥饱含水分,在制作混凝土条形管道基础时,需先铺垫碎石垫层作为透水层。在管道槽底整平后先铺设一道土工布,再将碎石倒入,可防止碎石陷入淤泥,使得下一道工序倒制混凝土基础时,能形成一条完好的碎石垫层。这样,确保了管道基础的施工质量。
要特别注意的是,土工布在紫外线照射下极易受损,在运输和堆放过程中要注意防晒。施工时,应边铺土工布边倒碎石,避免让土工布暴露在阳光下。碎石厚150～200mm。污水管材选用国家二级管,为承插式钢筋混凝土管,采用石棉水泥半柔性接口。管道基础选用120°混凝土基础。
3. 管槽开挖技术措施
污水管管槽开挖,要预先做好支护准备工作,采用分台阶放坡,避免开挖时搅拌桩剪断。第1层机械开挖,开挖深度不得大于1m,宽度小于或等于2m,以下各层开挖均需人工开挖,开挖深度不得大于0.75m,宽度小于或等于2m,开挖层数由管道埋深确定,严禁超挖。沟底宽度为混凝土垫层宽再加0.8m(每边宽0.4m)以便人工操作及排水。为了稳定淤泥流动,保护搅拌桩,在每根搅拌桩旁打1根4m长木桩,用圆木支撑,圆撑木的小头直径为100mm,撑板厚50mm。
4. 附属构筑物处理方法
所有给排水管道均配有一定数量的阀门井及排水检查井,阀门井及检查井均应采用钢筋混凝土结构。
本工程中,将污水检查井坐落在相邻2个搅拌桩上,这样桩基受力,淤泥不受力,避免了底座的不均匀沉降。检查井井基采用C20混凝土,厚度为150mm,底层配双向Φ16@150钢筋,净保护层40mm。
5. 给排水管道的安装施工要点
市政给排水管道一般是顺路敷设,当道路基础遇软弱淤泥层时,都要对淤泥层进行加固处理。在安装管道时要特别注意以下几个方面:⑴应充分利用道路对地基的处理成果,根据管道的埋深、输送的介质、工作压力及承受压力、管径以及工程造价、工程进度等几个方面具体情况具体分析。⑵要结合管道的具体平面、纵向位置,适当调整该处的道路基础,以满足管道安装所需条件。⑶当给排水管道穿越软弱土地区时,除进行适当的地基处理和防腐措施外,还应采用柔性管道接口,以增强其变形能力。管道的全线柔性连接,是构成优良管道结构的首要条件,这样,各种外力作用下管节产生的纵向弯距才能为其最低值,管道才能处于稳定的静态工作条件正常输送运行。压力管道一般采用柔性连接。⑷利用土工布以及碎石、砂做管道基础的垫层,作为防水、排水面。⑸管材应选用防腐性能好的产品,否则应对管道进行严格的防腐处理,并对回填土进行严格控制,以满足管道的耐久年限。⑹管槽开挖时要采取适当的技术措施,保护好地基处理成果不被破坏。
6. 结束语
软弱地基的处理方法很多,如真空预压法、超载预压法等。笔者利用土工布作为管道基础的防水层,同样适用于用其它方法处理的地基。
参考文献:
[1]叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1998.
[2]牛建平. 不良地质条件下管道基础处理与施工[J]. 给水排水,2001,(8).
[3]王明杰. 灰口铸铁给水管道频数破裂漏水的探析[J]. 给水排水,2001,(11).
关键词:给排水;管道地基;软弱地基;管槽开挖;附属构筑物
前言
城市在发展建设当中,往往遇到软弱地基问题。在市政给排水管道安装中,普遍采用直埋的方法,而直埋管道的基础遇软弱地基时,其设计、施工、维护等有它的特殊性。本文作者针对某道路工程的设计、施工,提出了软土地区管道基础的处理与施工的方法。
1. 某道路工程概况
某一道路做为某城市次干道。路宽40m,设计行车速度40km/h。其所在场地的原始地貌为海积阶地,下卧有较厚的软弱淤泥层,其含水量高达95%,空隙比平均为1.8,饱和度为99%。该淤泥层在填土和路面荷载的作用下会有较大的沉降变形。原始地面标高在-0.5～0.5m之间,但大部分地段已用素填土或杂填土堆填起来。由于没有对淤泥作加固处理而直接堆填,淤泥被挤推成包严重,局部淤泥面积高达2m,现状场地标高为3m左右。
道路基础设计为在修筑道路前对下部的淤泥层进行了加固处理。采用水泥深层搅拌桩法,搅拌桩和地基土形成复合地基,可以承受上覆填土、路面结构层荷载和路面荷载,减小了地基土的沉降变形。淤泥土承载力仅40kPa,处理后搅拌桩单桩承载力为125kN,复合地基承载力达到150kPa。水泥深层搅拌桩法处理软基的特点是工期较短,对环境影响较小,土体加固后重度基本不变,对软弱下卧层不至产生附加沉降,还能最大限度地利用原土,而且复合地基的工作性状好。
2. 管道地基处理
由于软土的特性,在软土地区管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降,因此,管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。
当地基由于上部结构的自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形时,特别是超过管道所能允许的不均匀沉降时,则会引起管道过量下沉,接口开裂,影响管道的正常使用。
该工程雨水管道和给水管道的埋深在1.2～2.5m。适当调整搅拌桩布置,以保证搅拌桩位置处于管道基础以下。这样,雨水管道和给水管道均位于复合地基以上,复合地基的承载力足以防止管道过量下沉,但土质含水率较高,碎石垫层和砂垫层材料透水性大,可作为良好的排水面,使基础下面的孔隙水压力迅速扩散,加速垫层下基础的固结。安装雨水管道时,应先铺上100mm厚碎石垫层,管道基础为120°混凝土基础,雨水管材选用钢筋混凝土管,水泥砂浆接口。给水管选用球墨铸铁管,橡胶圈柔性接口,铺150mm厚砂垫层基础,砂颗粒的不均匀系数不小于10,最好是中粗砂。
污水管道埋深较深,为3～3.6m,处于软弱地基层内。由于搅拌桩之间的淤泥不能承重,将污水管中心线设于与某行搅拌桩中心线重合位置,同时对用作管道基础的搅拌桩顶标高调整在基础底位置。该工程搅拌桩桩径0.5m,桩间距1.15～1.40m。为了能将受力均匀分布到桩基上,在管道基础底层设置一层土工布。土工布是由聚丙烯、涤沦等材料制成的无纺布,常用于湿软、沼泽地等基础处理。其特点是机械性能好,如抗拉强度大于或等于30MPa,抗弯强度大于或等于40MPa,耐疲劳,弯曲性好。本工程中地下水往往渗有海水,土工布则电绝缘性能好,化学性能稳定,耐腐蚀。由于搅拌桩与桩之间的淤泥饱含水分,在制作混凝土条形管道基础时,需先铺垫碎石垫层作为透水层。在管道槽底整平后先铺设一道土工布,再将碎石倒入,可防止碎石陷入淤泥,使得下一道工序倒制混凝土基础时,能形成一条完好的碎石垫层。这样,确保了管道基础的施工质量。
要特别注意的是,土工布在紫外线照射下极易受损,在运输和堆放过程中要注意防晒。施工时,应边铺土工布边倒碎石,避免让土工布暴露在阳光下。碎石厚150～200mm。污水管材选用国家二级管,为承插式钢筋混凝土管,采用石棉水泥半柔性接口。管道基础选用120°混凝土基础。
3. 管槽开挖技术措施
污水管管槽开挖,要预先做好支护准备工作,采用分台阶放坡,避免开挖时搅拌桩剪断。第1层机械开挖,开挖深度不得大于1m,宽度小于或等于2m,以下各层开挖均需人工开挖,开挖深度不得大于0.75m,宽度小于或等于2m,开挖层数由管道埋深确定,严禁超挖。沟底宽度为混凝土垫层宽再加0.8m(每边宽0.4m)以便人工操作及排水。为了稳定淤泥流动,保护搅拌桩,在每根搅拌桩旁打1根4m长木桩,用圆木支撑,圆撑木的小头直径为100mm,撑板厚50mm。
4. 附属构筑物处理方法
所有给排水管道均配有一定数量的阀门井及排水检查井,阀门井及检查井均应采用钢筋混凝土结构。
本工程中,将污水检查井坐落在相邻2个搅拌桩上,这样桩基受力,淤泥不受力,避免了底座的不均匀沉降。检查井井基采用C20混凝土,厚度为150mm,底层配双向Φ16@150钢筋,净保护层40mm。
5. 给排水管道的安装施工要点
市政给排水管道一般是顺路敷设,当道路基础遇软弱淤泥层时,都要对淤泥层进行加固处理。在安装管道时要特别注意以下几个方面:⑴应充分利用道路对地基的处理成果,根据管道的埋深、输送的介质、工作压力及承受压力、管径以及工程造价、工程进度等几个方面具体情况具体分析。⑵要结合管道的具体平面、纵向位置,适当调整该处的道路基础,以满足管道安装所需条件。⑶当给排水管道穿越软弱土地区时,除进行适当的地基处理和防腐措施外,还应采用柔性管道接口,以增强其变形能力。管道的全线柔性连接,是构成优良管道结构的首要条件,这样,各种外力作用下管节产生的纵向弯距才能为其最低值,管道才能处于稳定的静态工作条件正常输送运行。压力管道一般采用柔性连接。⑷利用土工布以及碎石、砂做管道基础的垫层,作为防水、排水面。⑸管材应选用防腐性能好的产品,否则应对管道进行严格的防腐处理,并对回填土进行严格控制,以满足管道的耐久年限。⑹管槽开挖时要采取适当的技术措施,保护好地基处理成果不被破坏。
6. 结束语
软弱地基的处理方法很多,如真空预压法、超载预压法等。笔者利用土工布作为管道基础的防水层,同样适用于用其它方法处理的地基。
参考文献:
[1]叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1998.
[2]牛建平. 不良地质条件下管道基础处理与施工[J]. 给水排水,2001,(8).
[3]王明杰. 灰口铸铁给水管道频数破裂漏水的探析[J]. 给水排水,2001,(11).