粉砂粉土地質(zhì)深基坑管網(wǎng)管井降水明挖施工工藝探析

盧紅松 （安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

常見市政污水管網(wǎng)施工采用的直接放坡開挖，如果遇地質(zhì)復(fù)雜的深基坑埋管可采用鋼板樁支護(hù)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(yīng)用。然而，遇見地質(zhì)特別復(fù)雜的富水粉土、粉砂地質(zhì)，鋼板樁支護(hù)施工及頂管施工不能保證完全的安全可靠及質(zhì)量合格，且工程費(fèi)用較高。采用頂管施工方法，施工后出現(xiàn)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(zhèn)縣南城區(qū)四期路網(wǎng)濠城東路工程項(xiàng)目，為新建固鎮(zhèn)縣城區(qū)主干管，整個(gè)縣城的污水將通過此管網(wǎng)流向污水處理廠?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)為1層素填土、2層粉質(zhì)粘土、3層粉土、4層粉砂、5層粉質(zhì)粘土。地下水主要存在兩個(gè)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(zhì)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(zhì)粘土所夾粉土薄層中。

為了有效解決預(yù)防類似粉砂粉土地質(zhì)管網(wǎng)工程出現(xiàn)的問題，在施工周圍沒有建筑物，具備相應(yīng)的明挖條件情況下，考慮到經(jīng)濟(jì)性和安全、質(zhì)量要求，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)以往項(xiàng)目明挖施工管網(wǎng)施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合管井降水方案，不斷總結(jié)、改進(jìn)，最終形成了此施工工藝。

3 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)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(yàn)檢測(cè)。

4 操作要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

①進(jìn)行平整場(chǎng)地、機(jī)械、材料配備；

②編制管井降水及深基坑管道施工專項(xiàng)施工方案，經(jīng)專家論證并經(jīng)公司審批后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底；

③繪制施工管井降水平面圖、管道開挖斷面圖指導(dǎo)施工（圖1）。

圖1 管道開挖斷面圖

4.2 測(cè)量放樣

①施工測(cè)量實(shí)行測(cè)量復(fù)核制，施工前，對(duì)樁點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核測(cè)量；

②引測(cè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)和管道軸線控制樁，應(yīng)便于觀測(cè)，牢固不易擾動(dòng)，沿線臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，每200m不宜少于1個(gè)；

③施工測(cè)量的允許偏差應(yīng)滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2020）和《城市測(cè)量規(guī)范》（CJJ/T8-2011）的有關(guān)規(guī)定。

4.3 管井降水（圖2、圖3）

圖2 管井施工現(xiàn)場(chǎng)

圖3 管道降水示意圖

①首先編制管井降水的專項(xiàng)施工方案，經(jīng)專家論證審批核準(zhǔn)后實(shí)施；

②井位設(shè)在開挖線以外，施工時(shí)注意不影響，設(shè)置單排或雙排井點(diǎn)，管井井點(diǎn)數(shù)量、間距、深度等應(yīng)根據(jù)涌水量經(jīng)計(jì)算確定；

③采用機(jī)械鉆孔泥漿護(hù)壁成孔沉井工藝，降水井井深管井埋設(shè)的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，成孔直徑宜選用800mm。濾管采用內(nèi)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(shí)時(shí)觀測(cè)井內(nèi)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(nèi)造漿，鉆進(jìn)過程中泥漿密度控制在1.10～1.15，當(dāng)提升鉆具或停工時(shí)，孔內(nèi)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(hù)方法要根據(jù)工程地質(zhì)、施工方法、周邊環(huán)境等要求進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確保施工安全和環(huán)境保護(hù)。

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(cè)定出上口線、下口線，固定標(biāo)高樁。

④基坑開挖時(shí)工作面、修理邊坡須自上而下分層分段進(jìn)行，每段開挖長度為10m～30m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況及變形情況確定，土質(zhì)差及變形控制要求嚴(yán)格取最小值，開挖深度為1.5m，均衡開挖。嚴(yán)禁超深、超長開挖土方，開挖每層后作業(yè)面暴露時(shí)間不得超過12h。

⑤采用放坡留臺(tái)階開挖的方式，為了保證基坑的安全穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況宜采用1:1進(jìn)行放坡，中間留設(shè)臺(tái)階，寬度為2.4m，滿足機(jī)械、材料施工運(yùn)輸；

⑥當(dāng)土方開挖離坑底200mm時(shí)，采用人工修整坑底，用水準(zhǔn)儀抄平。從第二層開挖要特別注意對(duì)已經(jīng)支護(hù)的壁面不得碰撞；

⑦溝槽底部的開挖寬度應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，可按 B=D+2（b+b+b）計(jì)算確定。

⑧基坑兩側(cè)臨時(shí)堆土應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定，堆土距離坑邊不小于1.5m，且高度不應(yīng)超過1.5m。

4.5 地基處理

①管道地基應(yīng)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(qiáng)度不能滿足要求時(shí)，采用拋石加固處理，厚度在50cm～80cm。

②用其他方法進(jìn)行地基處理時(shí)，應(yīng)滿足國家有關(guān)規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。

4.6 澆筑混凝土墊層

①混凝土墊層施工應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定。

②墊層混凝土宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于C15的低坍落度混凝土；必要時(shí)可采用自密實(shí)水下混凝土施工。

③混凝土澆筑時(shí)，由于地質(zhì)復(fù)雜，應(yīng)盡量避免擾動(dòng)邊坡，必要時(shí)采用汽車泵泵送混凝土施工。

④混凝土墊層應(yīng)按要求設(shè)置變形縫，變形縫位置應(yīng)用接口位置相一致。

⑤混凝土澆筑中應(yīng)防止離析，澆筑后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度低于1.2MPa時(shí)不得承受荷載。

4.7 管道安裝（圖4）

圖4 管道安裝施工現(xiàn)場(chǎng)

①管道安裝前進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫、保護(hù)層脫落、接口掉角等缺陷，應(yīng)修補(bǔ)并經(jīng)鑒定合格后方可使用。

②管道安裝前應(yīng)將管內(nèi)外清掃干凈，安裝時(shí)保證管道中心和內(nèi)底高程符合要求。

③管道安裝時(shí)采用人工配合機(jī)械吊管，安裝時(shí)注意保證安全操作，不得擾動(dòng)邊坡。

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

4.8 接頭處理

①企口管橡膠圈接口應(yīng)符合圖5的規(guī)定，接口橡膠圈采用滑動(dòng)橡膠圈。

圖5 企口管橡膠圈接口

②承插管橡膠圈接口應(yīng)符合圖6的規(guī)定，并進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿填滿、搗實(shí)后，再澆筑混凝土，使管體與管座混凝土結(jié)合嚴(yán)密。

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

⑤混凝土澆筑中應(yīng)防止離析，澆筑后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度低于1.2MPa時(shí)不得承受荷載。

4.10 檢查井施工

①井室的混凝土基礎(chǔ)與管道的基礎(chǔ)同時(shí)澆筑。

②采用裝配式混凝土檢查井，盡量節(jié)約施工時(shí)間，減小涌砂塌方的可能；

③預(yù)制構(gòu)件及其配件經(jīng)檢驗(yàn)符合要求，安裝牢固。

④采用水泥砂漿接縫時(shí)，企口坐漿與豎縫灌漿應(yīng)飽滿，裝配后的接縫砂漿接硬化期間加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并不得受外力碰撞或振動(dòng)。

⑤底板與井室、井室與蓋板之間的拼縫，用水泥砂漿填塞嚴(yán)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(shí)。

4.11 分層回填（圖7）

圖7 分層回填施工現(xiàn)場(chǎng)

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

②管側(cè)回填采用分層夯實(shí)施工，保證密實(shí)度；管頂50cm范圍內(nèi)，應(yīng)采用輕夯壓實(shí)，管道兩側(cè)壓實(shí)高差不得大于15cm。

③分段回填壓實(shí)時(shí)，相鄰段的接茬應(yīng)呈階梯型，且不得漏夯。

④井室周圍的回填，應(yīng)與管道周圍的回填同時(shí)進(jìn)行，且不得漏夯。

⑤分層回填每層壓實(shí)度應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定要求。

5 結(jié)語

粉砂、粉土地質(zhì)管網(wǎng)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(zhì)量難以保障。采用管井降水明挖方法，可以大大地節(jié)約施工成本，加快施工進(jìn)度?；靥畈捎脙?yōu)質(zhì)粘土或砂礫分層碾壓，工后質(zhì)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。