软弱土质地区排水管道基础处理的几种方式及管材的选用

软弱土质地区排水管道基础处理的几种方式及管材的选用【大中小】文章页数：[1]郑戎(武汉市政工程设计研究院有限责任公司)在武汉市沿江、沿湖等处广泛分布着软土，地表下埋藏有深厚的第四纪松软覆盖层，主要有湖相沉积和黄泛冲积沉积等等。在这些不同成因形成的地层中，其接近地表部分有厚度不等的淤泥质软土。随着城市的发展，排水管道的延伸，有些排水干管处在软弱土质地区。下面就软弱土质地区排水管道基础处理的几种常用方式及管材的选用进行谈讨。通常所说的软弱土质的划分：天然孔隙比大于或等于1．0，且天然含水量大于液限的细粒土可判定为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，其压缩系数宜大于0．5MPa—1；不排水抗剪强度宜小于30kPa。软弱土质的主要物理特性：一是含有很多的细颗粒及大量的有机物腐植质。二是颜色呈深灰或暗绿色，有臭味。三是一般天然含水量在40％～70％之间，有的大于70％；孔隙比1．0；天然容重在15～18kN／m3之间。其力学性质为强度低、压缩性大、渗透性小。鉴于软弱土质软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足管道基础设计要求，故需进行处理。通常软弱土质的处理方式有：一般常见的有：挖除换填片石或土、灰土垫层、素土换填、砂和砂石垫层、抛石挤淤、粉喷桩等。下面对工程中运用较多的几种方法做个介绍。1．挖除换填碎片石方法：当淤土层厚度在4m以内时，将需要处理的软土挖除，动力触探合格后，用碎片石换填，可采用分段挖除，分段分层回填的方法。用于换填的石料强度应不小于15MPa，分层厚度不宜大于30cm，石料最大粒径不应大于层厚的2／3，依据规范，分层回填的碎片石应碾压合格，表面石块嵌挤紧密无松动，用镐刨不动，一般采用激震力320kN以上的压路机强震碾压无轮迹。鉴于换砂不利于防渗，且工程造价较高，故一般应就地取材，以换填粘土为宜。挖出换填片石处置软基，效果较好，由于完全挖开处理，不会留有隐蔽危害，但是费用也较大，因此一般换填至超过地下水位30cm即可采用回填素土的方法，所回填的素土应满足CBR8％，低液限，如果有条件设置渗沟、盲沟，对于路基的稳定会大有好处。2．灰土垫层：灰土垫层常适用于处理1～4m厚的软弱土层。管道的基础是条形基础，作用于地基上的力也比其它建筑物小，而且是基槽开挖后埋人地下，表面的软弱土一部分已被去掉，所以在管道施工中常用灰土(或素土)垫层来处理软弱性地区的管道基础，以提高承载力，减少沉降力。灰土垫层是将基础下面一定范围内的弱土层挖去，用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实。3．素土换填：是先挖去基坑下的部分或全部软弱土，然后回填素土分层夯实，处理非自重性软土，管径不大的管道基础常采用素土垫层。素土垫层的土料一般以粘性土为宜，填土必须在无水的管沟(基坑)中进行。夯(压)实施工时，应使土的含水量接近于最佳含水量，填土的夯(压)实应分层进行。4．砂和砂石垫层：当管道的不透水性基础与软土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫从基础两侧排出，基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。5．抛石挤淤：用于存在多处鱼塘和常年积水的洼地。这些地方，软土层位于水下，更换土壤较为困难，或者基底直接落在含水量极高的淤泥中，基本物理力学性能指标表现为稠度远超过液限、透水性差、天然含水量较大、压缩性高，且这些地方大多为高填方区域，若对软基不加任何处治或处理不当，往往会导致基础失稳或过量沉降，造成管道不能正常使用。对于厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3～4m的软土，就可以采用抛石挤淤法。抛石挤淤就是向路基底部抛投一定数量的片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。抛石挤淤时，由于各处沉降不一致，从而在基础下面残留部分软土，完工后，则会产生不利的不均匀沉降，因而必须注意垫层铺筑后的压实，以使淤泥挤出，减少这种不利影响。6．粉喷桩：对于较深的软基，挖出换填工程量太大，可以考虑采用粉喷桩。粉喷桩主要是以粉体物质作用加固料和原状土进行搅拌，经过理化作用生成具有较高强度的混合柱体，以带动整个管基产生足够的强度。除以上几种常见方式之外，其它还有挤密砂桩，碎石桩，袋装砂井、塑料排水板等措施。由于排水管线较长，工程地质条件千变万化，而且机具、材料等条件也会因地区不同而有较大差别。因此，对每一具体线段都要进行细致分析，从地基条件、处理要求(包括处理达到的各项指标、处理范围)、工程费用、材料、机具等诸多方面进行考虑，以确定合适的地基处理方法。合理的地基处理一定是技术可靠、经济合理、又能满足工程进度的要求。在排水管材的选用上也应考虑软弱土质的不均匀性以及在管道基础处理的工后沉降，所选的排水管道应在以下几点得到保证：1．具有重量轻、有一定的蠕变量，强度高、耐腐蚀、管壁光滑水力阻力系数小、施工安装方便及水密性能好等特点。2．排水管道要求施工速度快、周期短，能较好地适应管道的不均匀沉降，使用寿命在50年以上。3．满足环保要求，废弃管道能做到回收利用，不污染环境。总之对于软弱土质的处治及管材的选择还有很多方式与要求，本文仅从一个方面对此提出一些建议。