強(qiáng)夯施工在供水管道安全控制范圍內(nèi)的應(yīng)用

文｜龍巖龍津河建設(shè)發(fā)展有限公司 林亞惠

龍巖市廚余垃圾處理廠位于龍巖市新羅區(qū)鐵山鎮(zhèn)林邦村，項(xiàng)目占地約32.5 畝，日處理廚余垃圾規(guī)模200 噸。該項(xiàng)目地處山谷地形，地勢(shì)低，經(jīng)過數(shù)十年違法棄土，現(xiàn)狀填土高度達(dá)10 ～20 米，約27 萬方。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容有：預(yù)處理車間、厭氧發(fā)酵罐、調(diào)節(jié)罐、沼液罐、調(diào)節(jié)池、沼氣柜、沼氣發(fā)電間、火炬等，由于擬建廚余垃圾處理廠區(qū)內(nèi)需建設(shè)大量的輸送管道，如存在較明顯的地面沉降，可能引起污水、沼液、沼氣等敏感物資泄漏，產(chǎn)生較大安全隱患。因此為提高整個(gè)廠區(qū)地基承載力，同時(shí)處置選址區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀大量填土，設(shè)計(jì)擬采用3000kn.m、5000kn.m、8000kn.m 重錘對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯施工。在進(jìn)行巖土初勘時(shí)發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目范圍內(nèi)埋藏有龍巖市第二水源直徑1.2 米的原水供水管道，歷經(jīng)數(shù)十年管道已被大量填土覆蓋，預(yù)計(jì)埋深6～10 米。該管道日供水量5～8 萬噸，覆蓋龍巖中心城區(qū)60%以上的供水區(qū)域，影響面十分廣泛。經(jīng)探測(cè)管道位于廠區(qū)主要建筑下方。

圖1

1 廚余垃圾處理廠強(qiáng)夯地基供水管道保護(hù)性施工方案的比選、分析

1.1 方案1（改管施工）：將現(xiàn)有1.2 米供水管改至廚余項(xiàng)目西北角

（1）缺點(diǎn)：

一是需制定停水應(yīng)急預(yù)案，協(xié)調(diào)水務(wù)公司、自來水公司，并提前15 天公示停水方案，停水涉及面廣，負(fù)面影響大；二是需與水務(wù)公司核準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖紙，參與項(xiàng)目建設(shè)管理及竣工驗(yàn)收，試壓及焊縫檢測(cè)，協(xié)調(diào)工作量大；三是為加固道路、邊坡及管道地基處理需投入大量的安全措施費(fèi)用；四是供水管道材質(zhì)為直徑1.2 米鋼卷管，采用三道焊縫，二布三油防腐，沒有現(xiàn)成的管材成品，需要工廠定制，連管通水時(shí)間緊，施工難度大。改管長(zhǎng)度約240 米，測(cè)算工程費(fèi)用305 萬元，其他費(fèi)用55.9 萬元，預(yù)計(jì)總投資360 萬元。

（2）優(yōu)點(diǎn)：

一是無需調(diào)整廚余項(xiàng)目平面布置；二是改管后管道位于項(xiàng)目外圍，利于今后廠區(qū)管理。

1.2 方案2：避管保護(hù)性施工

圖2

項(xiàng)目整體向東移動(dòng)，占用隔壁污水處理廠項(xiàng)目用地6.2 畝，強(qiáng)夯安全退距暫按西側(cè)離管中心線20 米，東側(cè)25m 考慮，并通過強(qiáng)夯影響試驗(yàn)對(duì)安全退距進(jìn)行驗(yàn)證，增加防震溝加強(qiáng)安全保障。

（1）缺點(diǎn)：

一是為確保現(xiàn)有管道安全，退讓安全距離較大，需占用臨近項(xiàng)目用地約6.2 畝；二是廚余項(xiàng)目平面布置改動(dòng)較大；三是由于管道在項(xiàng)目中間，后期管道維修不利于廠區(qū)管理。

（2）優(yōu)點(diǎn)：

一是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)夯施工后采用淺基礎(chǔ)施工方案，造價(jià)低、施工工藝簡(jiǎn)單；二是進(jìn)行保護(hù)性施工無需改管，協(xié)調(diào)工作小；三是雖然為確保管道安全，強(qiáng)夯施工退讓面積較大，但退距范圍內(nèi)仍可進(jìn)行綜合利用（如停車位、道路、花圃）。

1.3 方案3：采用無振動(dòng)施工工藝進(jìn)行地基處理

整個(gè)場(chǎng)地采用分層碾壓等常規(guī)地基處理方式，管道兩側(cè)安全退距10 米，采用樁基作為建構(gòu)筑物基礎(chǔ)形式，今后廠區(qū)內(nèi)管道施工時(shí)考慮柔性接口，防范管道沉降破壞。

圖4 2500kN·m 或2000kN·m(柱錘)夯點(diǎn)及振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)平面相對(duì)位置示意

（1）缺點(diǎn)：

一是樁基施工造價(jià)高，初步測(cè)算需增加造價(jià)800 萬元；二是樁基施工需退讓管道兩側(cè)各10 米，項(xiàng)目平面布置改動(dòng)較大；三是樁基施工及檢測(cè)工期長(zhǎng)，影響整體項(xiàng)目工期；四是建構(gòu)筑區(qū)域外地基采用分層碾壓，后期供排水管道及道路穩(wěn)定性較差，維護(hù)管理費(fèi)用較高。

（2）優(yōu)點(diǎn)：

一是采用無振動(dòng)施工工藝無需改管，協(xié)調(diào)工作小；二是施工可靠性高。

2 試夯振動(dòng)檢測(cè)，驗(yàn)證避管安全退距

2.1 夯點(diǎn)及振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)的布置（圖3、圖4）

2.2 現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)

2.2.1 單擊夯擊能8000kN·m(普通錘)強(qiáng)夯作業(yè)過程各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總（如表1）。

2.2.2 單擊夯擊能為5000kN·m(普通錘)強(qiáng)夯作業(yè)過程各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總（如表2）。

2.2.3 單擊夯擊能為2500kN·m(柱錘)強(qiáng)夯作業(yè)過程各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總（如表3）。

2.2.4 單擊夯擊能為2000kN·m(柱錘)強(qiáng)夯作業(yè)過程各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總（如表4）。

2.3 強(qiáng)夯施工相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50868-2013)第8.0.2 條：當(dāng)采用強(qiáng)夯施工工藝處理地基時(shí)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響在時(shí)域范圍內(nèi)的容許振動(dòng)值宜按表5規(guī)定確定。

強(qiáng)夯施工對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響在時(shí)域范圍內(nèi)容許的振動(dòng)值如表5。

2.3.2 參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014)中的第13.2.2 條：地面建筑物、隧道與巷道、電站中心控制室設(shè)備、新澆大體積混凝土和巖石高邊坡的爆破振動(dòng)判據(jù)，采用保護(hù)對(duì)象所在的地基基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度以及主頻，其安全允許標(biāo)準(zhǔn)（如表6）。

3 強(qiáng)夯振動(dòng)對(duì)供水管道影響施工方案的確定

綜合以上方案比選，方案二較其他具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但國家規(guī)范暫未明確強(qiáng)夯施工對(duì)埋地供水管道的安全允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度。因此參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50868-2013)規(guī)定了強(qiáng)夯施工對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響在時(shí)域范圍內(nèi)的容許振動(dòng)速度及《爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)》，參照以上標(biāo)準(zhǔn)擬主頻1HZ ～10HZ 范圍按夯點(diǎn)產(chǎn)生9mm/s 振速時(shí)距離作為強(qiáng)管道安全邊界，確定管道保護(hù)性施工安全控制范圍：

一采用方案二進(jìn)行避管保護(hù)性施工方案。

二為降低平面振動(dòng)影響，管道附近的強(qiáng)夯夯錘由普通錘變更為柱錘，根據(jù)強(qiáng)夯的有效加固深度對(duì)夯能進(jìn)行換算。

（普通錘）5000KM.M=(柱錘）2500KN.M，（普通錘）3000KN.M=（柱錘）2000KN.M

三確定本項(xiàng)目強(qiáng)夯安全控制范圍：（柱錘）夯能2500KN.M 管道安全距離≥20 米；（柱錘）夯能2000KN.M 管道安全距離≥15米。普通錘8000KN.M 管道全距離≥50 米。

四在安全退距范圍內(nèi)開挖深度6 米防震溝進(jìn)一步保障管道安全。

五強(qiáng)夯區(qū)域圖如圖5。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定強(qiáng)夯振動(dòng)影響范圍具有數(shù)據(jù)真實(shí)可靠的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)和施工起到有益的指導(dǎo)作用。在確保管道安全的前提下，施工過程同步設(shè)置減震溝等安全措施，將強(qiáng)夯施工振動(dòng)對(duì)供水管道的影響降到最低，在施工過程中仍需對(duì)供水管道實(shí)施振動(dòng)監(jiān)測(cè)，確保管道安全。

圖5

表1

表2

表3

表4

表5

表6 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)