盧向雷/新疆市政建筑設(shè)計研究院有限公司

溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)在設(shè)計中的應(yīng)用

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【摘 要】城市給排水管道的質(zhì)量決定了城市給排水的方便程度與安全程度。因此，管道的設(shè)計在根本上要從細節(jié)上注意，確保工程質(zhì)量。因此，對于溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)設(shè)計要從細節(jié)問題入手，進一步提高設(shè)計水平，確保工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】溝槽開挖；回填；管道基礎(chǔ)；設(shè)計；應(yīng)用

給排水管網(wǎng)是城市市政工程的重點項目，關(guān)系到了城市中各項工作與居民生活的正常運行，溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)是管網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，在設(shè)計上的完善，可以減小返修率，延長管網(wǎng)壽命，進而方便人們生活，確保人們安全。

一、溝槽開挖、回填與管道基礎(chǔ)設(shè)計概述

（一）溝槽開挖、回填設(shè)計概述

市政給排水管道溝槽開挖設(shè)計工作分為確定斷面形式與斷面尺寸兩個方面。確定溝槽斷面形式與斷面尺寸是否合理，決定了施工是否安全，也是管道施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。

溝槽斷面的確定內(nèi)容要從土的種類、地下水位、管道斷面尺寸、管道深度、開挖方式選擇及現(xiàn)場環(huán)境等因素來綜合考慮。溝槽斷面形式一般分為直槽、梯形槽、混合槽等。應(yīng)用最廣泛的為直槽和梯形槽。直槽一般應(yīng)用在老舊城區(qū)改造、管線附近障礙物多等不宜大面積開挖處。直槽為了施工安全，一般需要在槽壁進行支護處理。梯形槽主要用于管線附近障礙物較少處。

溝槽斷面尺寸由深度、底寬、邊坡坡度以及留臺情況來確定。深度是由管線的用途以及整體鋪設(shè)設(shè)計決定。底寬由管道直徑與兩邊所需的最小工作面寬度進行確定。管道單邊最小工作面寬度根據(jù)管徑不同而不同，一般管徑≤500時不小于300mm，500＜管徑≤1000時不小于400mm，1000＜管徑≤1500時不小于500mm，1500＜管徑≤1800時不小于600mm，另管道有現(xiàn)場施工的防水層時單側(cè)工作面寬度不應(yīng)小于800mm。邊坡根據(jù)土壤類別、地質(zhì)條件以及坡頂荷載情況確定，一般為1：0.1-1:1.5，當遇到特殊地質(zhì)時需要進行仔細計算確定。部分管道（如地勢平緩處的排水管道）由于埋深較深，無法一次開挖，需進行放臺處理，放臺深度及寬度一般由開挖機械種類、性能等具體確定。

溝槽回填質(zhì)量直接影響到管道工程質(zhì)量。溝槽回填設(shè)計要點為回填材料和回填壓實度。

為了保證管道不被尖銳物破壞和保證壓實度符合要求，管道管頂以上500mm且不小于1倍管徑處至溝槽底部需用符合要求的原狀土或中、粗砂、碎石屑、最大粒徑＜40mm的礫石進行回填。嚴禁回填垃圾、凍土、爛泥及就地取砂后的篩余土。管道管頂以上500mm且不小于1倍管徑處至地面處回填材料根據(jù)地面實際情況進行確定，當?shù)孛鏋榈缆窌r需根據(jù)道路要求進行回填。溝槽回填壓實度是否達標，是管道是否可以正常運行的首要條件。溝槽回填壓實度不達標時，往往會造成管道上方地面的不均勻沉降或管道發(fā)生位移、不均勻沉降從而導致管道無法正常運行。溝槽回填壓實度一般要求為，管頂至溝槽底部壓實度不小于95%；管頂至管頂上方500mm且不小于1倍管徑處（管頂正上方）壓實度不小于85±2%；管頂至管頂上方500mm且不小于1倍管徑處（管頂上方兩側(cè)）壓實度不小于90%；管頂上方500mm且不小于1倍管徑至地面處壓實度不小于90%，如地面為硬化道路則根據(jù)道路要求確定壓實度。另溝槽回填需進行分層回填密實，壓實后每層厚度為100～200mm。

（二）管道基礎(chǔ)設(shè)計概述

管道基礎(chǔ)的主要作用是將管道較為密集的荷載力均勻的分布，以此減少地基單位承受的壓力，防止管道發(fā)生不均勻沉降。管道基礎(chǔ)一般分為砂石基礎(chǔ)和混凝土基礎(chǔ)。管道基礎(chǔ)形式選用時，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、地面荷載、施工條件、設(shè)計管徑及管道埋深情況確定。

砂石基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)適用于在天然土弧不可以很好的和管道弧度相互吻合的情況，而且地基承載力較高的時候，可采用砂石基礎(chǔ)進行穩(wěn)固。砂石基礎(chǔ)可選用的材料有天然級配砂石（其最大粒徑不宜大于25mm），中砂、粗砂，級配碎石、石屑（其最大粒徑不宜大于25mm）。管道支撐角的度數(shù)為90°～180°之間。由于化學建材管道宜被尖銳物損壞，故化學建材管一般選用中、粗砂基礎(chǔ)。

混凝土基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)適用于在管底的原狀土地基的承載力較低的時候，但管道本身沒有很好的抵抗不均勻沉降能力，可以采用混凝土基礎(chǔ)，前提條件為：管道地基支撐強度大于管道的土壓力、地面車輛荷載、管道自重和管道內(nèi)水重等作用在地基上的總荷載。澆筑混凝土時必須注意混凝土和管底外部的形狀密切吻合，支撐角的度數(shù)為90°～180°之間。管徑較小的時候可以使用素混凝土基礎(chǔ)，管徑較大時需要在混凝土基礎(chǔ)澆筑時配置定量的鋼筋，在管道柔性接口部位的現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)應(yīng)用變形縫分離。

當遇有濕陷性黃土、膨脹土、多年凍土、液化土、軟土等地基時，管道基礎(chǔ)還需做專門處理。

二、常見不良地基基礎(chǔ)應(yīng)對技術(shù)

（一）濕陷性黃土地基基礎(chǔ)應(yīng)對技術(shù)

天然黃土在自重壓力和附加壓力的作用下，受水浸泡后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的濕陷變形稱為濕陷性黃土。若這種黃土作為管道的地基，濕陷變形會對管道帶來不同程度的危害：沉降、坼裂、傾斜、嚴重影響其安全和使用年限。

常用的濕陷性黃土地基處理方法主要有強夯法和在管道基礎(chǔ)下做3:7灰土墊層。

強夯法在處理濕陷性地基時效果非常明顯，對于濕陷性黃土地基的穩(wěn)固和強化有很好的作用。一般情況下，當夯擊能力達到1000kN～2000kN的時候，可以消除夯面以下6～9m的深度地基。但是強夯需要溝槽斷面較大，對于管道來說需增加開挖斷面增加土方量。

3:7灰土墊層法作用機理是3:7灰土中未熟化的生石灰吸收水分，使土層中的含水量降低，增大土層土粒間的凝結(jié)效果，同時生石灰在吸水過程中放出熱量，使土層含水量進一步蒸發(fā)，能使基礎(chǔ)周圍形成一種硬殼，達到加固地基的目的。3:7灰土基礎(chǔ)一般為在管道的常用基礎(chǔ)下加設(shè)300mm厚的3:7灰土墊層和150-300mm厚的土墊層。

（二）地下水位的應(yīng)對技術(shù)

地下水位較高的地區(qū)土層都具含水量高，孔隙大，壓縮性強和滲透性較差的特點，具有明顯的結(jié)構(gòu)性和特殊的流變性等。根據(jù)弱土層的地基處理方法，我們可以分為以下幾種：換填土層法、排水固結(jié)法、置換及伴入法和土木聚合物等辦法。常用方法為換填土層法和置換及伴入法。換填土層法就是將地基下面一定深度的軟弱土層挖掘出來，回填一些強度很高的碎石和砂石等強度很高的材料，以此來提升土層的承受力。其作用在于：第一，提高淺土層的基礎(chǔ)承載力。因為地基中的剪切破壞來自于地面，伴隨著應(yīng)力的增大開始了縱向的發(fā)展，所以抗剪程度很高的砂石可以很好的置換基礎(chǔ)下面的軟弱土層，減少地基的破壞。第二。防止凍脹、因為粗顆粒的墊層材料的孔隙非常大，不易產(chǎn)生毛細血管的現(xiàn)象，所以可以很好的防止在寒冷地區(qū)造成凍結(jié)和脹破現(xiàn)象。第三，加速軟弱土層的排水固結(jié)。砂石等墊層材料的透水性能非常的強，軟土層受到壓力之后，墊層就可以很好的將基礎(chǔ)下面的水壓力迅速排解和消散，很好的提高了墊層下面的軟弱土層的固結(jié)能力和強度，將地基發(fā)生塑像破壞的幾率降到最低。置換及伴入法就是我們俗稱的拋石擠於法，當管道基礎(chǔ)下的淤泥層厚度較大而無法進行換填時，常常采用拋石擠於法進行處理。用尺寸均勻的卵石拋入至淤泥層中并壓實，直至管道地基強度達到設(shè)計值。

（三）粉質(zhì)砂石地基應(yīng)對技術(shù)

當我們遇到的晚起沖擊物形成的土層，巖性是黃色的低液限粘土，這種土層結(jié)構(gòu)非常松散，表層屬于發(fā)育性的植物根系，厚度為0.8m以下，其下面是粉質(zhì)砂石，部分地區(qū)還有低液限粘土透鏡體，結(jié)構(gòu)也是十分松散，主要的成分是石英和云母。針對這樣土層的處理辦法為：施工之前需要對附近的河道進行疏導和引流，引流完之后再進行排水和降水，等到地下水位降到距離開挖底面有60cm的時候在進行管溝的施工，在開挖時不允許停止排水和降水，目的是為了防止流沙現(xiàn)象的出現(xiàn)。 挖完之后在開挖的地方換填60cm厚的砂石進行基礎(chǔ)處理，以此提高地基的承載力度。

三、總結(jié)

溝槽開挖、回填及管道基礎(chǔ)質(zhì)量直接決定了給排水管道的質(zhì)量，城市的給排水管道直接反映了一個城市的經(jīng)濟發(fā)展情況，在建設(shè)和維護的過程中也反映了一個城市的文明程度。城市給排水管道的建設(shè)直接關(guān)系到整個城市經(jīng)濟的建設(shè)和發(fā)展，所以對于給排水管道的設(shè)計質(zhì)量必須嚴格把控，才可以建設(shè)更加優(yōu)質(zhì)的管道系統(tǒng)。

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