深淤泥管溝工程技術要點分析

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0引言

某大學城污水總排管道工程位于珠江邊淤泥質圍塘地段。設計管徑800～1200，管底埋深7．5m，總長1830m，D500水泥攪拌樁加固地基。淤泥層厚約15m，施工時正值雨季，遇到很多技術難點和困難，本文總結出來一起探討。

1淤泥地基處理技術控制

該工程地質條件是全飽和淤泥質地基，地表約2．5m厚素填土，管道埋深－7．5m左右，位于淤泥層中，屬于典型的深基坑軟地基。設計用9m長水泥攪拌樁加固地基，兼作道路路基。工程特點是線形工作面、深基槽、飽和淤泥，而且在雨季施工。土方開挖后首先發(fā)現的問題是設計樁長不足，設計樁密度不夠，攪拌樁加固區(qū)域為線帶狀結構布置。淤泥質土攪拌樁樁身質量不易保證，施工中出現比較明顯的缺陷是樁身密度不均勻，有斷續(xù)的鱗狀片狀螺紋狀結構。造成的后果是開挖后水泥樁連同地基整體上浮或者水平位移，攪拌樁間淤泥流淌，無法形成剛性管道地基，沒有起到設計預計的地基加固作用，對于剛性接頭的無壓排水管道極其不利。經過研究討論，線形攪拌樁布置，對深淤泥處理效果有限，整個線形為柔性，必要修改加寬處理范圍，兩邊增加3m寬，由線形成面。樁間距由1．5m修正到1000，樁端加深到超過淤泥層3m，形成整體性受力地質結構。攪拌樁處理位加寬，由線形改為整體加固。返工治理水泥攪拌樁的設計施工質量關鍵做好以下幾點:首先，設計樁尖必須達到管道基槽淤泥底以下3m，或者按照開挖管溝深度下埋比例不小于40%，達到加固溝槽底部淤泥的作用。改造設計樁徑不變，樁間距加密為1000，樁身水泥含量不小于20kg/m。其次，因為淤泥的滲透系數極低，一旦受到觸動后基本飽和液化。水泥攪拌樁施工時，淤泥土很容易被切削為片狀，水泥漿幾乎無法均勻注入土體，而形成片狀。所以要嚴格控制攪拌速度與提升速度的比率，以80r/m～100r/m為佳，鉆頭的升降速率控制在0．3m/min內，確保水泥漿和淤泥均勻拌合，樁身沒有“夾生層”。注漿壓力不得低于1．2MPa～1．6MPa，注漿機轉速不小于1000r/m。噴攪工藝以兩攪三噴為宜，不宜增加攪拌次數，起轉開噴，鉆頭起沉時轉速差不小于30r/m。目的是在淤泥被動荷載觸變液化之前，確保樁身水泥的含量達到設計要求，同時保證樁身水泥土的均質性。水泥攪拌樁終究是一個地基加固的措施，只能暫時局部改變淤泥地基的施工條件。淤泥土質的整體性好，裂隙發(fā)育少，受施工動荷載影響的范圍很大，淤泥質深基坑施工時還必須考慮邊坡圍擋和支護。

2拉森鋼板樁基坑支護的技術要點

拉森鋼板樁的特點之一是整體性好，施工便捷，除基坑支護作用外，對涌水、流沙、淤泥流淌的防護效果好。淤泥地質使用拉森鋼板樁，可以有效防止淤泥液化后的流動性帶來的施工難度，施工速度快。缺點是施工過程中振動荷載較大，鋼板支護有一定的柔性。沉拔樁時振動荷載大，靠近樁身的淤泥土非常容易液化。直接受震動影響的范圍在樁位直徑600范圍，淤泥地質余載影響范圍在1m左右，這是由淤泥土整體性好，彈(壓縮)性大，液性指數低的特征決定的。未加支撐的鋼板樁，在開挖基坑以后容易產生變形，因為豎向鋼板樁之間屬柔性連接，而且有微隙，累積間隙尺寸大。所以鋼板樁的水平支護需要采取有效的措施，超深的基坑應該對鋼板樁進行加密、分段、通長的支撐，腰撐的水平層間距不大于3m，且不少于2道。針對飽和淤泥土特征，鋼板樁支護的底部需要特別的壓腳支撐，以防止溝底淤泥土受壓上浮。鋼板樁的支護以鋼結構形式為主，施工速度優(yōu)于鋼筋混凝土，材料回收率高，缺點是成本較高。所以拉森鋼板樁適用于時間短，周轉快，工作面不大(長)的溝槽基坑支護。大面積開挖的、施工周期長的建筑物基坑不推薦使用鋼板樁支護。鋼結構支護鋼板樁的結構要根據具體的地質和工程條件進行計算，并按照相關規(guī)定進行計算、論證和試驗。拉森鋼板樁支護的溝槽開挖，要注意施工節(jié)奏，挖土速度過快，工作面增大，樁底支護滯后，容易發(fā)生支護變形，從而引發(fā)溝底上浮返工。深溝槽土方推薦一次性深挖到位，避免觸發(fā)淤泥液化。拉森鋼板樁的樁身不宜超過12m。溝槽開挖同時建議采用倒裝法施工鋼支撐，從上向下分層安裝。推薦“亞”型的定型鋼結構支撐。拉森鋼板樁的優(yōu)點之一是其豎向咬合槽型的接口形式，可以承受一定的水平側向壓力。其次，施打鋼板樁在地面作業(yè)，鋼板的定位較準確，沿開口線橫向誤差較小。而且鋼板樁支護垂直施打，沒有傾斜坡度。所以水平支撐可以采用間斷式“亞”型定型支撐。定型支撐施工速度快，便于在淤泥地質開挖后盡快支撐受力，安全性能可靠。實踐證明，拉森鋼板樁在明挖、超深的淤泥地質市政管溝施工中是比較實用有效的支護支撐工藝。

3淤泥質基坑工程施工要點

淤泥基坑工程的特征是降水效果不好，難度比較大，地質整體呈彈性，地表及基坑邊坡很容易發(fā)生變形，自然放坡差，土體自立時間短。由于淤泥土的抗剪力非常低，淤泥質土方基坑施工中，要絕對減小坑口的附加壓力，即減少坑口的堆載。土方機械要遠離基坑邊緣，挖出的土方必須及時清理外運，下基坑的材料設備要隨用隨到，隨到隨下，基坑邊緣不能堆積。沒有擾動的淤泥土，外部堆載影響距離在5m～8m，擾動過的震動過的淤泥土影響距離在20m以外。淤泥土基坑邊，一旦形成淤泥高差，而且有外部荷載，任何一個界面都可能形成滑動面，造成塌方。淤泥土基坑施工中，首先要絕對減少振動荷載，有條件時建議工作面進行雨季覆蓋或者晴天晾曬，避免淤泥飽和，淤泥土質細膩，含水率是孔隙比的重要指標，對淤泥液化的敏感程度和振動荷載一樣重要，淤泥塑限的臨界點約為17，低于臨界點時，淤泥土表現出更高的抗剪性。所以淤泥施工中要嚴格控制含水率，嚴防雨水，充分利用土體自身強度。淤泥地質基坑施工要以工期為前提。工期緊，基坑深度不超過9m的，建議一次性開挖。一次性開挖的前提條件是做好充分的準備，車輛數量，挖方順序，行車路線，基坑一次性支護，都要準備完善，一旦開工，一氣呵成。工期松散的，或者超深的，基坑底部結構設計復雜的，可以分層開挖，分段倒運，但是必須做好施工計劃，控制好節(jié)奏，使土方工作面有充分的二次擾動時間間隔。淤泥土基坑災害處理有多種?；炷翗痘A淤泥的開挖要嚴肅對待，首先要有專門的挖土挖泥方案和施工順序，堅決避免一次超深挖去樁間土，因而造成樁體隨淤泥流動而傾斜或者斷樁。超深淤泥地質開挖過程中要加強觀測樁身標高和垂直度，一旦發(fā)現樁身上浮或者傾斜要及時停止土方作業(yè)，運用平衡法措施，盡快倒運清理樁周圍荷載，或者沿淤泥高差反向回填素土。樁身上浮時要立即停止外部振動荷載，采用壓載法或者平衡回填法處理。非樁基淤泥地基也可以采用類似的方法處理淤泥地質災害。淤泥地質災害處理首先要從預防出發(fā)，提前靜置，提前跨層降水，提前晾曬，從而盡量改善淤泥土質才是上策。隨著國家大量基礎設施項目的實施，類似的淤泥質工程地質，帶狀的基礎設施工程越來越多，本文作為詳細的施工技術討論可以促進行業(yè)施工的發(fā)展，避免彎路，減少損失，增加效益，節(jié)約資源。

作者：王向東 單位：山西安宇建設監(jiān)理有限公司