在深沟槽中深厚粉土层基础处理与施工

在深沟槽中深厚粉土层基础处理与施工

万世勇

中国水利水电第七工程局有限公司   四川 成都  611130

摘要：以四川省遂宁市某工程为例，介绍了管网工程施工中，在深沟槽中遇见深厚粉土层基础时，利用抛石挤淤与基础换填处理原理相结合，对深厚粉土层基础进行处理，并采取分段、后退法方式组织施工，不仅有效确保了施工进度，满足防洪度汛要求，且节约了工程投资。本文将深厚粉土层基础处理、施工方法进行说明、介绍，为类似工程的基础处理与施工提供了参考经验。

关键词：深沟槽；深厚粉土层；基础处理；施工

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1概述

1.1工程概况

四川省遂宁市某新建道路位于既有排水泄洪沟位置，排水沟呈现V字形，深度6~10m。为了满足道路建设和排水泄洪需要，将既有排水沟回填形成道路的路基，在道路下方埋设2×1800的混凝土管道用于排水泄洪，埋设长度462m。新建管道上游需接已建道路的涵洞，受其高层限制，新建管道埋设深度7~10m。

根据设计图纸，混凝土管道沟槽采取放坡明挖方式，开挖底宽8.2m，结合现场地形情况，沟槽开挖深度为6~10m。混凝土管道地基承载力要求100kpa。混凝土管道采取360°满包混凝土方式，其断面结构尺寸的宽×高为6.56×3.02m，其中管道底板混凝土厚36cm。

1.2 地质情况

根据勘察资料显示，新建道路位置从上至下依次分别为素填土、粉质黏土、粉土、黏土及遂宁组泥岩。新建的排水泄洪混凝土管道置于粉质黏土、粉土层中，管道基础主要为粉土，其基础的粉土层厚度为5~7m。粉土为褐色-灰褐色，中密，稍湿，摇振有反映，无光泽，干湿度和韧性较低。

现场实际开挖揭示后，开挖时粉土呈现为稍湿的成型状态，承载力较小，随着较短时间的推移和一定的扰动下，粉土的毛细现象活跃，极易发生液化失水现象，呈现流动状态，承载力逐步丧失。

1.3工期要求

因征地拆迁影响，且受防洪度汛要求的限制，混凝土管道施工时间为3月初至5月底，施工时间仅为3个月，工期紧。要求5月底需完成混凝土管道施工，具备排水泄洪条件。

1.4现场情况

新建混凝土管上游接已建道路的涵洞，涵洞底板距道路顶面高差约10m，下游接已建设的混凝土管函。新建混凝土管设计位置位于既有排水沟偏右位置，走向基本与既有排水沟走向一致，既有排水沟现有小量的水流，流量约200m³/h。施工时需考虑截排水措施。

混凝土管道沟槽右侧为正在建设的小区，其部分楼房桩基已施工，其桩基距沟槽开挖边线约5m~8m；沟槽左侧为在建小区的办公生活营地临建设施和未征地拆迁的村庄，其建筑物边线距沟槽开挖边线约5~20m，沟槽开挖边线紧邻办公生活营地的道路和村庄果园。考虑沟槽深度及周边环境条件的限制，施工时施工道路布置是难点。

2 沟槽基础处理方案

2.1抛石挤淤原理

淤泥质软土具有明显的触变性，一旦受到扰动，淤泥结构从絮凝结构变成某种程度的分散结构，结构强度急剧降低。利用淤泥质软土这种特性，在淤泥质软土中进行抛填土石施工，土石填筑体产生的压力，会使得淤泥质软土产生整体剪切破坏，填筑体两侧的淤泥会向上翻涌、隆起，并在淤泥中产生连续的滑动面。土石填筑体便挤开淤泥，不断座滑下沉至淤泥内一定深度，达到新的极限平衡状态，产生压载挤淤效果。被挤淤泥土体中的超孔隙水压力逐渐排出，有效应力逐渐增大，淤泥的结构强度逐渐恢复，承载力逐渐加大，填筑体日趋成为悬浮于淤泥中或着底的稳定结构。

抛石挤淤法地基处理就是基于以上原理，通过向流塑状高灵敏度淤泥质土表面大量集中抛填土石方料，依靠填筑体的自重和施工机械的工作压力，将淤泥强行挤出基底范围并占据其位置，以强制方式置换淤泥质软土，达到新的极限平衡状态，形成稳定的结构体，提高土体的稳定性和承载力。

2.2换填处理原理

换填法又称换土法。所谓换土法是指将基础范围内影响其稳定性的软土清除，用稳定性好的土、石等换填材料，采取分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法施工至基础设计高程，从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。

换填材料可采用砂砾、碎石、硬质岩开山石碴或片石等透水性材料，靠近基础底0.5m范围内需采用碎石或砂砾。

2.3沟槽基础处理方案

根据开挖后的实际地质情况，其基础为稍湿、易液化的粉土层，厚度较深，其承载力无法满足设计要求。为此，需对沟槽基础进行处理，对各种粉土层软基的处理方式进行了分析对比，从现场施工条件、施工质量、施工进度、施工安全、工程投资等方面进行了综合分析评价。最终确定利用上述的抛石挤淤与换填处理原理相结合，对本工程的粉土层基础进行处理。

具体处理方式为：在开挖至管道基础设计高程后再继续往下挖2m，利用挖机将30~50cm的块石挤压嵌入粉土层一定的深度，产生压载挤淤效果，达到新的极限平衡状态，形成稳定的结构体。为了保证结构体的整体稳定，在块石挤压下沉过程中，同时采用10~20cm的小块石进行嵌缝处理。采取以上方式处理至离基础设计高程约50cm的位置后，采用碎石换填方式，采取分层填筑、分层碾压施工至基础设计高程，形成换填垫层，以达到提升地基的承载力，提高抗变形和稳定能力，同时具有浸水过滤作用。

3 施工方案介绍

3.1施工边界条件

新建混凝土管道位于既有排水沟位置，排水沟有小量的流水。其管道上游接已建道路的箱涵，其沟槽基础与现有道路顶面高差约10m，下游接已建的管涵，其沟槽基础与现有管涵顶高差约6m，在已建管涵处有已形成的道路路基作为施工通道。由于受现场地形及周边环境限制，且沟槽开挖深度为6~10m，除两端头外无法修建至沟槽内的道路，沟槽开挖范围内除管道位置外也无多余空间修建临时便道。综上，新建混凝土管道施工需解决排水问题和施工道路布置问题。

3.2施工方案简述

根据设计图纸、沟槽基础处理方案，结合上述的边界条件和现场情况，采取分段、后退法方式进行施工，具体为：沟槽开挖至一定深度后，在沟槽一侧修建通向上游已建道路箱涵位置的施工便道，另一侧设置DN200的排水管用于施工期的引流排水；然后采取后退法、分段施工方式，反向开挖沟槽基础，按照沟槽开挖一段、基础处理一段、管道施工一段方式流水作业逐步向后倒退的方式施工。其施工工艺为：沟槽基础开挖→沟槽基础处理（块石抛填挤压嵌入、碎石垫层施工）→底板混凝土施工→管道安装→满包混凝土施工。具体见以下图1、图2。

图1  施工布置示意图

图2施工工艺示意图

3.3施工方法介绍

根据上述的施工方案，对各环节的施工方法进行简要介绍。

（1）施工便道修建

由于沟槽内无多余空间布置施工便道，需将施工便道布置于管道位置上。在沟槽开挖至离设计基础面约3m时，设置施工便道，用于基础处理及管道施工中渣料和材料运输、管道吊装、混凝土浇筑等设备的通行。设置施工便道遇软土区时，采用页岩对软土区换填1m厚度，以满足车辆通行的需求。根据管道沟槽设计位置，结合现场地形情况，既有排水沟的右侧边坡开挖较多，软土区较少，为了减少便道软土区的换填量，故将便道布置于右侧。

（2）排水设施设置

由于既有排水沟长期有水流，施工期需考虑其引流排水。为此，利用管道上游已建道路的箱涵，箱涵为2孔，单孔断面尺寸的宽×高为5×4m，在箱涵下游侧内设置2m高的混凝土挡水墙，起到截水挡水和储水调节作用。将上游水流截断后，沿排水沟左侧设置DN200的PE排水管将截断后的水流引排至下游已建混凝土管涵中，设置排水管时应布置于新建管道位置外，避免后期施工影响导致再次迁改。沟槽内的积水，采取设置集水坑，用潜水泵进行抽排方式处理。

（3）沟槽基础开挖

从上游已建箱涵连接处开始采取后退法方式进行开挖。开挖时直接将施工便道预留区和基础处理开挖区全部挖除。开挖长度综合考虑施工工序相互干扰影响、混凝土管吊装设备能力和混凝土浇筑设备能力等因素，其长度初步按照8~10m每段进行，具体现场根据实际情况进行适当调整。

（4）沟槽基础处理

开挖过程中按照边开挖边进行抛石挤压嵌入方式施工，石块运输至现场后由挖机转运并挤压嵌入粉土层中，人工配合挖机完成小块石的嵌缝处理，施工时需及时将挤压出的多余软土及时清理，确保块石处理区的质量和结构体的整体稳定。

块石处理区完成一段后，可立即进行碎石垫层施工。将碎石运输至现场，采用装载机或挖机进行碎石的分层摊铺，碾压设备进行分层压实工作。

（5）混凝土施工

混凝土施工分为底板混凝土和满包混凝土。底板混凝土施工在碎石垫层检测合格后进行模板安装，满包混凝土施工管道安装完成后在进行模板安装。混凝土采用天泵设备进行浇筑，天泵设置在施工便道上。天泵选择需根据满包混凝土的浇筑距离和场地条件进行考虑，避免过远无法浇筑到位。

（6）管道安装

管道采用钢筋混凝土预制管，接口为企口型。管道安装需待底板达到规定强度后进行，因单根管道较重，其运输至现场后，由汽车吊进行吊运，人工配合挖机安装到位。进行管道推送安装时，需采取保护措施避免损坏管道。满包混凝土施工时，施工缝应设置在单节管道的中间位置，并在端头预留1~2节已安装的管道，便于下一段管道的安装。

4 基础处理与施工效果

针对本工程沟槽的粉土层软基，采取抛石挤淤与换填处理相结合的方式，有效解决了基础不满足设计要求的问题，且较其他处理方式节约了工程投资，便于施工。采取分段流水作业和后退法的方式进行施工，解决了边界条件和现场施工环境限制影响的问题，同时也让施工有序推进，资源得到合理安排。通过基础处理方法的合理选择与施工的有效组织安排，沟槽基础处理后其承载力符合了设计要求，混凝土管道已于5月中旬施工完成，具备了排水泄洪条件，满足了工期目标要求。

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参考文献

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[2]陈来钱.市政排水管道软基处理方法与沟槽开挖施工方案的探讨[J] .工程技术研究，2019,4(12):204-206.

[3]杨子路.市政排水管道软基处理中常用的处理方法[J] .建材与装饰，2018,(11):275-276.

作者简介

万世勇（1986—），男，贵州赤水人，中国水利水电第七工程局有限公司，主要从事工程施工管理

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