深淤泥管沟工程技术要点分析

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0引言

某大学城污水总排管道工程位于珠江边淤泥质围塘地段。设计管径800～1200，管底埋深7．5m，总长1830m，D500水泥搅拌桩加固地基。淤泥层厚约15m，施工时正值雨季，遇到很多技术难点和困难，本文总结出来一起探讨。

1淤泥地基处理技术控制

该工程地质条件是全饱和淤泥质地基，地表约2．5m厚素填土，管道埋深－7．5m左右，位于淤泥层中，属于典型的深基坑软地基。设计用9m长水泥搅拌桩加固地基，兼作道路路基。工程特点是线形工作面、深基槽、饱和淤泥，而且在雨季施工。土方开挖后首先发现的问题是设计桩长不足，设计桩密度不够，搅拌桩加固区域为线带状结构布置。淤泥质土搅拌桩桩身质量不易保证，施工中出现比较明显的缺陷是桩身密度不均匀，有断续的鳞状片状螺纹状结构。造成的后果是开挖后水泥桩连同地基整体上浮或者水平位移，搅拌桩间淤泥流淌，无法形成刚性管道地基，没有起到设计预计的地基加固作用，对于刚性接头的无压排水管道极其不利。经过研究讨论，线形搅拌桩布置，对深淤泥处理效果有限，整个线形为柔性，必要修改加宽处理范围，两边增加3m宽，由线形成面。桩间距由1．5m修正到1000，桩端加深到超过淤泥层3m，形成整体性受力地质结构。搅拌桩处理位加宽，由线形改为整体加固。返工治理水泥搅拌桩的设计施工质量关键做好以下几点:首先，设计桩尖必须达到管道基槽淤泥底以下3m，或者按照开挖管沟深度下埋比例不小于40%，达到加固沟槽底部淤泥的作用。改造设计桩径不变，桩间距加密为1000，桩身水泥含量不小于20kg/m。其次，因为淤泥的渗透系数极低，一旦受到触动后基本饱和液化。水泥搅拌桩施工时，淤泥土很容易被切削为片状，水泥浆几乎无法均匀注入土体，而形成片状。所以要严格控制搅拌速度与提升速度的比率，以80r/m～100r/m为佳，钻头的升降速率控制在0．3m/min内，确保水泥浆和淤泥均匀拌合，桩身没有“夹生层”。注浆压力不得低于1．2MPa～1．6MPa，注浆机转速不小于1000r/m。喷搅工艺以两搅三喷为宜，不宜增加搅拌次数，起转开喷，钻头起沉时转速差不小于30r/m。目的是在淤泥被动荷载触变液化之前，确保桩身水泥的含量达到设计要求，同时保证桩身水泥土的均质性。水泥搅拌桩终究是一个地基加固的措施，只能暂时局部改变淤泥地基的施工条件。淤泥土质的整体性好，裂隙发育少，受施工动荷载影响的范围很大，淤泥质深基坑施工时还必须考虑边坡围挡和支护。

2拉森钢板桩基坑支护的技术要点

拉森钢板桩的特点之一是整体性好，施工便捷，除基坑支护作用外，对涌水、流沙、淤泥流淌的防护效果好。淤泥地质使用拉森钢板桩，可以有效防止淤泥液化后的流动性带来的施工难度，施工速度快。缺点是施工过程中振动荷载较大，钢板支护有一定的柔性。沉拔桩时振动荷载大，靠近桩身的淤泥土非常容易液化。直接受震动影响的范围在桩位直径600范围，淤泥地质余载影响范围在1m左右，这是由淤泥土整体性好，弹(压缩)性大，液性指数低的特征决定的。未加支撑的钢板桩，在开挖基坑以后容易产生变形，因为竖向钢板桩之间属柔性连接，而且有微隙，累积间隙尺寸大。所以钢板桩的水平支护需要采取有效的措施，超深的基坑应该对钢板桩进行加密、分段、通长的支撑，腰撑的水平层间距不大于3m，且不少于2道。针对饱和淤泥土特征，钢板桩支护的底部需要特别的压脚支撑，以防止沟底淤泥土受压上浮。钢板桩的支护以钢结构形式为主，施工速度优于钢筋混凝土，材料回收率高，缺点是成本较高。所以拉森钢板桩适用于时间短，周转快，工作面不大(长)的沟槽基坑支护。大面积开挖的、施工周期长的建筑物基坑不推荐使用钢板桩支护。钢结构支护钢板桩的结构要根据具体的地质和工程条件进行计算，并按照相关规定进行计算、论证和试验。拉森钢板桩支护的沟槽开挖，要注意施工节奏，挖土速度过快，工作面增大，桩底支护滞后，容易发生支护变形，从而引发沟底上浮返工。深沟槽土方推荐一次性深挖到位，避免触发淤泥液化。拉森钢板桩的桩身不宜超过12m。沟槽开挖同时建议采用倒装法施工钢支撑，从上向下分层安装。推荐“亚”型的定型钢结构支撑。拉森钢板桩的优点之一是其竖向咬合槽型的接口形式，可以承受一定的水平侧向压力。其次，施打钢板桩在地面作业，钢板的定位较准确，沿开口线横向误差较小。而且钢板桩支护垂直施打，没有倾斜坡度。所以水平支撑可以采用间断式“亚”型定型支撑。定型支撑施工速度快，便于在淤泥地质开挖后尽快支撑受力，安全性能可靠。实践证明，拉森钢板桩在明挖、超深的淤泥地质市政管沟施工中是比较实用有效的支护支撑工艺。

3淤泥质基坑工程施工要点

淤泥基坑工程的特征是降水效果不好，难度比较大，地质整体呈弹性，地表及基坑边坡很容易发生变形，自然放坡差，土体自立时间短。由于淤泥土的抗剪力非常低，淤泥质土方基坑施工中，要绝对减小坑口的附加压力，即减少坑口的堆载。土方机械要远离基坑边缘，挖出的土方必须及时清理外运，下基坑的材料设备要随用随到，随到随下，基坑边缘不能堆积。没有扰动的淤泥土，外部堆载影响距离在5m～8m，扰动过的震动过的淤泥土影响距离在20m以外。淤泥土基坑边，一旦形成淤泥高差，而且有外部荷载，任何一个界面都可能形成滑动面，造成塌方。淤泥土基坑施工中，首先要绝对减少振动荷载，有条件时建议工作面进行雨季覆盖或者晴天晾晒，避免淤泥饱和，淤泥土质细腻，含水率是孔隙比的重要指标，对淤泥液化的敏感程度和振动荷载一样重要，淤泥塑限的临界点约为17，低于临界点时，淤泥土表现出更高的抗剪性。所以淤泥施工中要严格控制含水率，严防雨水，充分利用土体自身强度。淤泥地质基坑施工要以工期为前提。工期紧，基坑深度不超过9m的，建议一次性开挖。一次性开挖的前提条件是做好充分的准备，车辆数量，挖方顺序，行车路线，基坑一次性支护，都要准备完善，一旦开工，一气呵成。工期松散的，或者超深的，基坑底部结构设计复杂的，可以分层开挖，分段倒运，但是必须做好施工计划，控制好节奏，使土方工作面有充分的二次扰动时间间隔。淤泥土基坑灾害处理有多种。混凝土桩基础淤泥的开挖要严肃对待，首先要有专门的挖土挖泥方案和施工顺序，坚决避免一次超深挖去桩间土，因而造成桩体随淤泥流动而倾斜或者断桩。超深淤泥地质开挖过程中要加强观测桩身标高和垂直度，一旦发现桩身上浮或者倾斜要及时停止土方作业，运用平衡法措施，尽快倒运清理桩周围荷载，或者沿淤泥高差反向回填素土。桩身上浮时要立即停止外部振动荷载，采用压载法或者平衡回填法处理。非桩基淤泥地基也可以采用类似的方法处理淤泥地质灾害。淤泥地质灾害处理首先要从预防出发，提前静置，提前跨层降水，提前晾晒，从而尽量改善淤泥土质才是上策。随着国家大量基础设施项目的实施，类似的淤泥质工程地质，带状的基础设施工程越来越多，本文作为详细的施工技术讨论可以促进行业施工的发展，避免弯路，减少损失，增加效益，节约资源。

作者：王向东 单位：山西安宇建设监理有限公司