深淤泥管溝工程技術(shù)要點(diǎn)分析
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0引言
某大學(xué)城污水總排管道工程位于珠江邊淤泥質(zhì)圍塘地段。設(shè)計(jì)管徑800～1200，管底埋深7．5m，總長(zhǎng)1830m，D500水泥攪拌樁加固地基。淤泥層厚約15m，施工時(shí)正值雨季，遇到很多技術(shù)難點(diǎn)和困難，本文總結(jié)出來(lái)一起探討。
1淤泥地基處理技術(shù)控制
該工程地質(zhì)條件是全飽和淤泥質(zhì)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(shè)計(jì)用9m長(zhǎng)水泥攪拌樁加固地基，兼作道路路基。工程特點(diǎn)是線形工作面、深基槽、飽和淤泥，而且在雨季施工。土方開(kāi)挖后首先發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題是設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)不足，設(shè)計(jì)樁密度不夠，攪拌樁加固區(qū)域?yàn)榫€帶狀結(jié)構(gòu)布置。淤泥質(zhì)土攪拌樁樁身質(zhì)量不易保證，施工中出現(xiàn)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(jié)構(gòu)。造成的后果是開(kāi)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(wú)法形成剛性管道地基，沒(méi)有起到設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)的地基加固作用，對(duì)于剛性接頭的無(wú)壓排水管道極其不利。經(jīng)過(guò)研究討論，線形攪拌樁布置，對(duì)深淤泥處理效果有限，整個(gè)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(guò)淤泥層3m，形成整體性受力地質(zhì)結(jié)構(gòu)。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(shè)計(jì)施工質(zhì)量關(guān)鍵做好以下幾點(diǎn):首先，設(shè)計(jì)樁尖必須達(dá)到管道基槽淤泥底以下3m，或者按照開(kāi)挖管溝深度下埋比例不小于40%，達(dá)到加固溝槽底部淤泥的作用。改造設(shè)計(jì)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?yàn)橛倌嗟臐B透系數(shù)極低，一旦受到觸動(dòng)后基本飽和液化。水泥攪拌樁施工時(shí)，淤泥土很容易被切削為片狀，水泥漿幾乎無(wú)法均勻注入土體，而形成片狀。所以要嚴(yán)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(nèi)，確保水泥漿和淤泥均勻拌合，樁身沒(méi)有“夾生層”。注漿壓力不得低于1．2MPa～1．6MPa，注漿機(jī)轉(zhuǎn)速不小于1000r/m。噴攪工藝以?xún)蓴嚾龂姙橐耍灰嗽黾訑嚢璐螖?shù)，起轉(zhuǎn)開(kāi)噴，鉆頭起沉?xí)r轉(zhuǎn)速差不小于30r/m。目的是在淤泥被動(dòng)荷載觸變液化之前，確保樁身水泥的含量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證樁身水泥土的均質(zhì)性。水泥攪拌樁終究是一個(gè)地基加固的措施，只能暫時(shí)局部改變淤泥地基的施工條件。淤泥土質(zhì)的整體性好，裂隙發(fā)育少，受施工動(dòng)荷載影響的范圍很大，淤泥質(zhì)深基坑施工時(shí)還必須考慮邊坡圍擋和支護(hù)。
2拉森鋼板樁基坑支護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)
拉森鋼板樁的特點(diǎn)之一是整體性好，施工便捷，除基坑支護(hù)作用外，對(duì)涌水、流沙、淤泥流淌的防護(hù)效果好。淤泥地質(zhì)使用拉森鋼板樁，可以有效防止淤泥液化后的流動(dòng)性帶來(lái)的施工難度，施工速度快。缺點(diǎn)是施工過(guò)程中振動(dòng)荷載較大，鋼板支護(hù)有一定的柔性。沉拔樁時(shí)振動(dòng)荷載大，靠近樁身的淤泥土非常容易液化。直接受震動(dòng)影響的范圍在樁位直徑600范圍，淤泥地質(zhì)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(shù)低的特征決定的。未加支撐的鋼板樁，在開(kāi)挖基坑以后容易產(chǎn)生變形，因?yàn)樨Q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(hù)需要采取有效的措施，超深的基坑應(yīng)該對(duì)鋼板樁進(jìn)行加密、分段、通長(zhǎng)的支撐，腰撐的水平層間距不大于3m，且不少于2道。針對(duì)飽和淤泥土特征，鋼板樁支護(hù)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(hù)以鋼結(jié)構(gòu)形式為主，施工速度優(yōu)于鋼筋混凝土，材料回收率高，缺點(diǎn)是成本較高。所以拉森鋼板樁適用于時(shí)間短，周轉(zhuǎn)快，工作面不大(長(zhǎng))的溝槽基坑支護(hù)。大面積開(kāi)挖的、施工周期長(zhǎng)的建筑物基坑不推薦使用鋼板樁支護(hù)。鋼結(jié)構(gòu)支護(hù)鋼板樁的結(jié)構(gòu)要根據(jù)具體的地質(zhì)和工程條件進(jìn)行計(jì)算，并按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算、論證和試驗(yàn)。拉森鋼板樁支護(hù)的溝槽開(kāi)挖，要注意施工節(jié)奏，挖土速度過(guò)快，工作面增大，樁底支護(hù)滯后，容易發(fā)生支護(hù)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(guò)12m。溝槽開(kāi)挖同時(shí)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(jié)構(gòu)支撐。拉森鋼板樁的優(yōu)點(diǎn)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(cè)向壓力。其次，施打鋼板樁在地面作業(yè)，鋼板的定位較準(zhǔn)確，沿開(kāi)口線橫向誤差較小。而且鋼板樁支護(hù)垂直施打，沒(méi)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(zhì)開(kāi)挖后盡快支撐受力，安全性能可靠。實(shí)踐證明，拉森鋼板樁在明挖、超深的淤泥地質(zhì)市政管溝施工中是比較實(shí)用有效的支護(hù)支撐工藝。
3淤泥質(zhì)基坑工程施工要點(diǎn)
淤泥基坑工程的特征是降水效果不好，難度比較大，地質(zhì)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(shí)間短。由于淤泥土的抗剪力非常低，淤泥質(zhì)土方基坑施工中，要絕對(duì)減小坑口的附加壓力，即減少坑口的堆載。土方機(jī)械要遠(yuǎn)離基坑邊緣，挖出的土方必須及時(shí)清理外運(yùn)，下基坑的材料設(shè)備要隨用隨到，隨到隨下，基坑邊緣不能堆積。沒(méi)有擾動(dòng)的淤泥土，外部堆載影響距離在5m～8m，擾動(dòng)過(guò)的震動(dòng)過(guò)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(gè)界面都可能形成滑動(dòng)面，造成塌方。淤泥土基坑施工中，首先要絕對(duì)減少振動(dòng)荷載，有條件時(shí)建議工作面進(jìn)行雨季覆蓋或者晴天晾曬，避免淤泥飽和，淤泥土質(zhì)細(xì)膩，含水率是孔隙比的重要指標(biāo)，對(duì)淤泥液化的敏感程度和振動(dòng)荷載一樣重要，淤泥塑限的臨界點(diǎn)約為17，低于臨界點(diǎn)時(shí)，淤泥土表現(xiàn)出更高的抗剪性。所以淤泥施工中要嚴(yán)格控制含水率，嚴(yán)防雨水，充分利用土體自身強(qiáng)度。淤泥地質(zhì)基坑施工要以工期為前提。工期緊，基坑深度不超過(guò)9m的，建議一次性開(kāi)挖。一次性開(kāi)挖的前提條件是做好充分的準(zhǔn)備，車(chē)輛數(shù)量，挖方順序，行車(chē)路線，基坑一次性支護(hù)，都要準(zhǔn)備完善，一旦開(kāi)工，一氣呵成。工期松散的，或者超深的，基坑底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的，可以分層開(kāi)挖，分段倒運(yùn)，但是必須做好施工計(jì)劃，控制好節(jié)奏，使土方工作面有充分的二次擾動(dòng)時(shí)間間隔。淤泥土基坑災(zāi)害處理有多種。混凝土樁基礎(chǔ)淤泥的開(kāi)挖要嚴(yán)肅對(duì)待，首先要有專(zhuān)門(mén)的挖土挖泥方案和施工順序，堅(jiān)決避免一次超深挖去樁間土，因而造成樁體隨淤泥流動(dòng)而傾斜或者斷樁。超深淤泥地質(zhì)開(kāi)挖過(guò)程中要加強(qiáng)觀測(cè)樁身標(biāo)高和垂直度，一旦發(fā)現(xiàn)樁身上浮或者傾斜要及時(shí)停止土方作業(yè)，運(yùn)用平衡法措施，盡快倒運(yùn)清理樁周?chē)奢d，或者沿淤泥高差反向回填素土。樁身上浮時(shí)要立即停止外部振動(dòng)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(lèi)似的方法處理淤泥地質(zhì)災(zāi)害。淤泥地質(zhì)災(zāi)害處理首先要從預(yù)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(zhì)才是上策。隨著國(guó)家大量基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的實(shí)施，類(lèi)似的淤泥質(zhì)工程地質(zhì)，帶狀的基礎(chǔ)設(shè)施工程越來(lái)越多，本文作為詳細(xì)的施工技術(shù)討論可以促進(jìn)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(shè)監(jiān)理有限公司