高水位含流沙地質條件下排水管道工程的施工方法

摘要：通過本工程的實踐，總結了一套在高水位含流沙地質條件下排水管道工程的施工方法，在工程中應用后加快了施工進度，確保了施工質量。

關鍵詞：溝槽開挖；降水；含流沙地質；基礎處理；回填

1工程概況和地質情況

次干道7工程位于西安高新技術產業開發區新區，南起南繞城高速公路輔道，北至西戶公路，道路規劃寬度30m。污水管道位于道路中線東5.5m，管徑d1200mm～1500mm，平口套環接口，管道最大埋深7.5m。

該地區地質主要是皂河老河灘地，土層由上到下依次為：1、耕植土層，厚度為0～0.4 m；2、撓土層，厚度為0. 4～1.2m；3、黑壚土層，厚度為1.2～1.6m；4、沙土層，厚度1.6～2.8m；5、礓石層，2.8～3.5m；6、淤土層，3.5～4.0m；探明地下水位深度為4.5～5.2m。

2管道施工方法

2.1溝槽開挖和降水

由于本條管道埋深較大，根據地勘資料，管道設計高程都處在水位以下，不能使用常規管道開挖方案，經過多方探討、論證，制定新的開挖方案（見附圖一），采用明開挖溝槽，按1：0.25放坡；讓挖掘機分兩步開挖土方：第一步先開挖地下水位以上的干土，用鏟車轉運集中堆放，供溝槽回填使用；第二步開挖余下含水量過大的土方，并用鏟車轉運至20m以外，避免濕土浸泡溝槽邊坡。

挖掘機在開挖溝槽的同時沿溝槽底兩側各開挖一條寬1.0m、深0.8m的排水溝，坡度與設計管道坡度相同；溝槽出現積水后及時安放水泵排水，并對槽壁打設密支撐，防止溝槽坍塌。槽底開挖寬度：管道基礎外緣加1.2m（每邊0.6m）工作臺寬度，再加2.0m（每邊1.0m）排水溝寬度。

考慮到施工中會有大量地下水從溝槽抽出，我們在紅線外東側沿道路方向開挖了一條排水渠，長630m，寬、深都為0.5m，將水引入到距次干道7東側約350米的太平渠內。排水渠底部鋪設塑料布，可以防止水滲漏回灌溝槽，還可以提高排水流速。 （見附后照片2）

為了測定溝槽滲水量，我們用40m長的溝槽做為試驗段，一臺4KW（口徑100mm，7m揚程時抽水量為60m3/h）的潛水式污水泵，每半小時可抽排一小時的滲水量，經計算得出滲水量約為7.5 m3/h/10m溝槽。按測定的結果，我們每隔40米交錯設置集水坑，這樣的間距既能保證水泵的使用效率和降水效果，又能避免因集水坑距離過大造成流水過度沖刷坡腳。集水坑尺寸為1.5×1.5m，坑底比槽底深1.0m，每個集水坑放置一臺4.0KW污水潛水泵，將水抽到地面上排水渠內。

溝槽施工中安排專人進行不間斷排水，保證溝槽基底不受地下水過度浸泡，施工現場除現有電源外配備有臨時發電機組，功率50KW，現場另外配置兩臺污水泵備用。

溝槽開挖至K0+320時向北開始出現沙層，厚度不均勻。溝槽基底及流沙層均在水下，在抽水過程中溝槽四周大量流沙跟隨滲水流入坑內，導致上部溝槽壁土方懸空，出現安全隱患。為確保工程安全、進度及質量，特組織相關技術人員，根據地質普探資料及現場實際情況，對不同埋深和厚度的流沙段開挖施工制定了如下施工方案：

方案1、沙層埋深在槽底往上2m以內，厚度小于1.5m時，采用放大基礎，上口寬度根據管道埋深及原地面標高確定后，溝槽分兩次開挖，先按邊坡1：0.33開挖至距流沙層上0.5米處，溝槽兩側不準堆土，挖出的土方均用ZL50裝載機轉運離溝槽20米以外，這樣在下一步開挖時可減輕上部荷載；然后在兩邊各放一臺階，臺階寬2米，采用1：0.5邊坡向下開挖至設計標高，槽底開挖寬度比無流沙段每側增加0.7m，設置沙袋圍堰：在開挖過程中沿兩側排水溝外邊沿打入鋼管樁，樁間距1.0m，在樁外側用竹架板或木板擺放1.5米高，緊貼竹架板外側堆碼沙袋，沙袋寬50厘米，錯縫堆碼至竹架板頂高，沙袋與槽壁坡腳間再灌以砂礫石作為反濾層，防止滲水帶走流沙，這樣能保持坡腳穩固，不出現空洞，繼而保證邊坡溝槽壁土方穩定，避免出現塌方。

方案2、沙層埋深在高于槽底2m以上，厚度較大時，從原地面至沙層底采用大開挖，坡度1：1，其余土方堆放、坡腳防護和排水方案同上。

甲方、監理經現場考察后，一致認可我們的方案，溝槽開挖按照上述方案施工后，保證了質量和進度，取得了很好的效果。

2.2基礎處理及管道鋪設

基礎處理對在高水位含流沙地質條件下的排水管道施工來說是一道非常關鍵的工序，基礎處理不好就可能因管道位移或下沉而出現裂管。根據地勘資料及現場實測，污水管道設計標高和槽底均處在地下水位以下1.0～1.5米，地下水豐富，原設計的30cm 厚3：7灰土墊層不能適用，經過討論，決定將灰土墊層變更為30cm厚砂石墊層，加鋪10cm厚C15混凝土硬化層。

開挖出20m長的溝槽后，按此方案進行試驗，在工作面寬度內鋪筑30cm砂礫后發現，由于基底較軟，加上兩邊有排水溝，造成砂礫墊層兩邊缺少支撐、有往兩邊滑動的趨勢，我們采取將排水溝與工作面用砂礫石填平的方法，來阻止墊層向兩邊滑動下沉。但是在鋪筑完30cm厚砂礫墊層后，基底強度仍然不能達到規范要求，為了保證工程質量，我們又將砂礫石墊層厚度增加至60cm，基底強度經檢測合格。鑒于此，我們將基底墊層處理方案調整為：最底層加鋪30cm厚的拋石層，拋石粒徑10～20cm起到擠淤穩定基礎的作用，然后鋪設30cm砂礫墊層，最后澆筑10cm的C15素混凝土硬化層，基底開挖深度比原方案加深30cm?；A處理要及時，溝槽開挖支護成型后隨即進行拋石和沙礫墊層施工，期間要保證降水到位，基礎要分段開挖處理并及時安放管枕、鋪設管道。

本工程使用的管道接口是平口套環接口，接口質量直接影響著管道的閉水試驗。在接口施工時首先用強度較高的砂漿將管道接縫灌實、抹平，然后放好套環，使套環與管道的距離保持均勻，再從兩邊分別打入一圈直徑稍大于套環與管道間距的油麻，接著再打入石棉水泥，要分幾次填打密實，最后就是要加強對接口的濕養護。

2.3溝槽回填

經過閉水試驗的管道可以進行回填，根據地質普探資料和現場實際測量，地下水位平均標高為401.400，基底平均標高為398.821，管頂平均標高為400.871，在停止抽水后地下水位上升至正常高度后管道將全部處于水中，用土方回填無法保證質量，極易造成塌陷，且水位上升之后回填土受浸泡有向上進行毛細擴張的趨勢。我們采用如下回填方案：在管道進行完閉水試驗合格后及時回填管道。回填時先往管道中放滿水，回填從底部砂礫石頂開始，管道胸腔部分和管頂以上50cm內用砂礫石回填?；靥顣r應注意：管道兩側必須同時回填，兩邊的回填高差不能大于20cm，砂礫石倒入溝槽必須緩慢勻速，防止砸壞管道，分層回填并用平板振動器振實，嚴格控制壓實質量。沙礫石回填至地下水位標高20cm以上，保留數天的自然沉降期，防止溝槽發生較大沉降。沙礫石層以上采用0.5m厚3：7灰土封層，防止地下水毛細上升，影響上部回填質量。灰土隔層以上部分正常使用素土進行回填。此方案起到良好的封水效果，在后續工序的施工中，沒有任何溝槽沉陷情況出現，也為路基路面結構層的施工打下了良好的基礎。

4結束語

通過上述施工方案和工藝在本工程中的綜合運用，保證了排水管道在高水位含流沙地質條件下的順利施工和良好的質量，取得了很好的效果，工程也獲得了良好的社會、經濟效益，希望這些施工方案和工藝能對類似工程起到借鑒作用。