宋 萍

武漢恒誠市政工程有限公司 湖北 武漢 430000

正文：

近些年來，城市發(fā)展逐漸加快，居民生活在越來越便捷與提高的同時，對市政工程建設(shè)也提出了新的要求。特別是市政工程中的給排水管道建設(shè)，關(guān)系到城市用水與排水，與居民的生活密切相關(guān)，對居民對生活質(zhì)量有著重要的影響。在復(fù)雜的施工環(huán)境中，要面對的實際問題很多，這些因素往往會對施工質(zhì)量以及日后的實際使用產(chǎn)生一系列的影響，科學(xué)處理是保證工程可靠性的必然要求。軟弱地基就是一種很常見的給排水管道施工中的情況。針對這種狀況，市政給排水管道的施工過程中既要做到對給排水管道設(shè)計的把控，又要運用有效的方法對軟弱地基進行處理。

1 軟弱地基的構(gòu)成及相關(guān)特性介紹

1.1 軟弱地基簡介

軟弱地基是指主要構(gòu)成成分為淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層的地基。這種地基的主要特點就是天然含水量很大，承載力較低，在荷載作用的影響下容易產(chǎn)生滑動、固結(jié)沉降等問題。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》7.1.1規(guī)定，軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基。當(dāng)?shù)鼗鶋嚎s層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成時應(yīng)按軟弱地基進行設(shè)計。在建筑地基的局部范圍內(nèi)有高壓縮性土層時，亦應(yīng)按局部軟弱土層考慮。通常在工程設(shè)計與地基處理之前，在工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的勘查階段應(yīng)該對軟弱土層的情況做出詳盡的勘查，對軟弱土層組成成分、分布范圍、厚度、均勻情況、成因、持力層位置以及其物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)都應(yīng)該有較為準(zhǔn)確的把握。對軟弱土層不同的構(gòu)成成分還應(yīng)該有不同的勘查要點，例如當(dāng)構(gòu)成成分多為充填土?xí)r，應(yīng)該著重估測其均勻性和排水固結(jié)條件，當(dāng)構(gòu)成成分多為雜填土?xí)r，應(yīng)明確其自重下穩(wěn)定性與濕陷性，必要時還應(yīng)查明堆載年代。工程設(shè)計與施工處理都要以勘查結(jié)果作為重要的依據(jù)。

1.2 常見幾種軟弱土的主要特性

1.2.1 淤泥及淤泥質(zhì)土

這種軟弱土最大的特點就是含水量高，往往能達(dá)到40%-90%，天然孔隙比往往大于或等于1.0，在我國東南沿海，例如天津、上海、寧波、福州、杭州等地區(qū)分布較多。主要工程特性是抗剪度低、壓縮性高、透水性低、具有觸變性和流變性等等。在給排水管道工程中，最主要的影響問題是由于地基承載能力低導(dǎo)致的地基沉降幅度大以及不均勻沉降。

1.2.2 沖填土

主要由水力充填泥沙沉積形成。主要特性是含水量大，壓縮性高，強度低。充填土的顆粒組成與排水固結(jié)條件對工程性質(zhì)都有比較大的影響。如果充填土的含砂量多，就不算軟弱土，而如果粘土顆粒含量較多，在強度和壓縮性方面的表現(xiàn)就會比較差，需要進行相應(yīng)的處理。

1.2.3 雜填土

雜填土往往含有大量的建筑垃圾、生活垃圾或者工業(yè)廢料等雜物，因其含有的雜物種類比較復(fù)雜，性質(zhì)也有著比較大的差異。這種土質(zhì)最主要的特性就是結(jié)構(gòu)松散、均勻性很差、承載力較低、壓縮性高，存在浸水濕陷的問題。這種土質(zhì)在給排水管道工程施工中需要進行比較復(fù)雜的勘測與處理，因為即便距離很近的兩處施工地點，如果主要構(gòu)成成分是雜填土的話，壓縮性和承載力都很可能存在很大的不同，因此需要進行較為細(xì)致的估測與處理。

1.2.4 其他高壓縮性土

例如松散粉細(xì)沙、濕陷性黃土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土以及季節(jié)性凍土等特殊土等等，也屬于需要進行地基處理的軟弱地基范疇。

2 市政給排水管道遇軟弱地基時需主要考慮的影響方面

2.1 地基強度低，穩(wěn)定性不足

地基在市政排水管道施工中具有重要的作用，地理位置的差異和地質(zhì)環(huán)境的不同都會對工程穩(wěn)定性與工程質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。特別是由于不同地質(zhì)環(huán)境下的剪切力的不同，處理不好就可能對施工造成一定的制約。在給排水管道的施工過程中，要對地基進行準(zhǔn)確分析，準(zhǔn)確估測地基的剪切力與荷載強度，這樣才能選擇更適宜的管道位置。需要注意的是，在施工過程中施工人員必須嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進行詳細(xì)的考證，因為即使兩處施工地點相差很近，地質(zhì)環(huán)境與強度也很可能存在或大或小的差異。常有經(jīng)驗不足的設(shè)計人員疏忽了這一點從而導(dǎo)致地基施工的穩(wěn)定性受到影響。

2.2 不均勻沉降造成的影響

由于軟土特性的影響，地基的不均勻沉降是軟土環(huán)境下的管道發(fā)生事故的主要原因。在實際施工中，也常常出現(xiàn)由于管道的基礎(chǔ)條件較差而導(dǎo)致的管道和基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降的問題，一般會導(dǎo)致管道滲水或漏水以及局部積水，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致管道的斷裂或借口的開裂。如果沒有有效的設(shè)計與施工處理方式進行質(zhì)量把控，就可能導(dǎo)致管道的抗壓力不足，進一步導(dǎo)致管道間的承載力存在缺陷。這些問題直接影響到工程的質(zhì)量與使用壽命。在使用過程中，在地質(zhì)剪切力和地質(zhì)沉降等因素的影響下，管道極易出現(xiàn)擠壓變形的問題。管道之間地質(zhì)環(huán)境的差異是導(dǎo)致這些問題的主要原因。地質(zhì)差異的不均勻性造成不同程度的沉降限度值，進而導(dǎo)致管道的沉降限度變化，當(dāng)不均勻沉降的值超過了限定的可承受的范圍，就會使得管道因無法承受壓力而沉降或變形。當(dāng)這些問題發(fā)生在管道之間的接口處，常見的后果就是管道脫節(jié)。對不均勻沉降問題如果不能做出有針對的設(shè)計與處理方法進行把控，會在管道投入使用后因其導(dǎo)致的一系列問題造成大量的人力物力的損耗，管道的使用壽命也會受到較大程度的影響。

2.3 水滲透影響施工質(zhì)量

給排水管道施工中對水滲透度的允許限制有特定的要求，當(dāng)超過限制，過多過大的水滲透量通常會導(dǎo)致兩個后果，一是給排水管道的腐蝕，二是水量的過度流失。這不僅僅會很大程度上影響管道的使用壽命，還會使工程投入使用后的效率大打折扣。因此，在管道的設(shè)計與施工過程中，要對水滲透的問題有一個較為明確的控制。在軟弱地基的地質(zhì)條件下，水滲透問題要格外嚴(yán)重。水滲透問題與地基的軟弱程度與地基的所在部位都有密切的聯(lián)系，管道的不同材質(zhì)也會對水滲透造成不同程度的影響。在給排水管道的設(shè)計與施工中，主要是從這幾個方面對水滲透度進行控制。

3 軟弱地基下給排水管道的設(shè)計要點

考慮到影響給排水管道施工質(zhì)量的各種因素，結(jié)合軟弱地基的主要特性，在進行給排水管道的設(shè)計時應(yīng)該進行相應(yīng)的把控。

3.1 綜合設(shè)計，統(tǒng)籌規(guī)劃

筆者認(rèn)為在給排水管道的設(shè)計上，應(yīng)該具有整體性、層次性、結(jié)構(gòu)性和動態(tài)性。近些年隨著工藝與技術(shù)的不斷進步，越來越多的新工藝與新技術(shù)開始應(yīng)用到給排水管道工程中。愈加繁瑣的施工流程對設(shè)計人員與建設(shè)人員都提出了更高的考驗。在這種情況下，設(shè)計階段就應(yīng)該根據(jù)市政排水工程的整體規(guī)劃做出統(tǒng)籌設(shè)計。從給排水管道的選址、選材到工程造價、管道設(shè)計、管道流通量、管道掩埋深度等方面，都要進行整體的考量。設(shè)計階段必須按站在較高的維度上，以一個更廣闊的視角對整個工程進行整體的把握，同時對各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題進行有層次的應(yīng)對，并且結(jié)合施工過程中出現(xiàn)的實際問題進行動態(tài)的調(diào)整。

3.2 工程建設(shè)中的各項參數(shù)精確性

對給排水管道工程設(shè)計中各項參數(shù)的精確設(shè)定是保證管道工程完整性和有效性的關(guān)鍵所在。一方面，在對施工地質(zhì)進行勘測的過程中，就應(yīng)當(dāng)對地質(zhì)的主要構(gòu)成及特性，特別是軟弱土層的組成成分、土層的分布范圍、土層厚度、土層均勻情況、軟弱土層成因、持力層位置、物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)等等做出準(zhǔn)確的把握，對軟弱地基所能承受最大荷載與管道所需承受的拉伸力有精準(zhǔn)的把控。在整體設(shè)定之后，再根據(jù)后期施工中的實際參數(shù)進行相應(yīng)的微調(diào)，確保各項參數(shù)指標(biāo)可以應(yīng)對使用中可能出現(xiàn)的問題。另一方面，在市政給排水管道的施工過程中，應(yīng)對混凝土的配比、攪拌機輸漿量的計算、焊接參數(shù)、材料性能等進行優(yōu)化設(shè)計，有效保證施工過程的合理性與材料投入的集約，這對成本控制與工程質(zhì)量都能產(chǎn)生較為積極的影響。

3.3 軟弱地基的處理

對軟弱地基的有效處理是市政給排水管道施工質(zhì)量的保證。有效的處理要建立在準(zhǔn)確的勘測上，針對軟弱地質(zhì)實際中出現(xiàn)的淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層所表現(xiàn)出的不同含水量、壓縮性、強度、均勻性、排水固結(jié)條件等要進行相應(yīng)處理。例如，通過特定配比的水泥采取填充的方式處理軟弱地基，對壓縮性高的地基可以采取施壓的方式將其壓實等等。處理方式在設(shè)計階段就應(yīng)該有明確的方向了，這既要求勘測人員的謹(jǐn)慎負(fù)責(zé)，確?？睖y的準(zhǔn)確性，又要求設(shè)計人員有充足的經(jīng)驗，對各種軟弱土質(zhì)情況都有深入的了解以及應(yīng)對方案。如果由于勘測的疏忽或是設(shè)計方面的失誤，在實際施工中發(fā)現(xiàn)不合理情況，應(yīng)當(dāng)及時對設(shè)備與施工工藝進行靈活有針對的調(diào)整，確保整個施工過程的動態(tài)性。

4 施工中軟弱地基的處理方式

4.1 深層樁攪拌及碎石砂鋪墊

深層攪拌樁是一種對軟弱地基較為簡單便捷的處理方法。因為軟弱地基通常強度較低，穩(wěn)定性差，常常出現(xiàn)下部位置難以承受上部荷載的情況，進而導(dǎo)致不均勻沉降影響工程質(zhì)量。通過加設(shè)攪拌樁可以較為有效地解決給排水管道施工中的地基強度與穩(wěn)定性的問題。這種處理方式是通過將攪拌樁置于給排水管道下方，通過地基的復(fù)合作用來提高對給排水管道的承載力。經(jīng)過攪拌樁處理之后軟弱地基的穩(wěn)定性會有明顯的提高，大大減少不均勻沉降的發(fā)生概率。針對軟弱地基含水量高而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)脆弱、抗形變能力差的情況，要采取碎石砂鋪墊的方式處理。具體操作方式是，在施工過程中在給排水管道底部鋪設(shè)碎石層與碎砂層，通過碎石與碎砂的特性來對地基進行加固，有效提升地基強度。這種處理方式可以和井點排水的方式結(jié)合使用，即通過設(shè)置井點的方式利用空隙壓力的排擠排除地基中過多的水分。通過這幾種方式的結(jié)合，對軟弱地基中的水含量進行降低，并且為施工的基礎(chǔ)性固結(jié)創(chuàng)造更好的條件。因為攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用場景往往是軟弱土層主要構(gòu)成成分為淤泥的高含水量土層施工，想有效提高承載力要確保攪拌樁的中心線與排水管道的中心線重合，將攪拌樁頂部標(biāo)高，對基礎(chǔ)底部加設(shè)牢固。

4.2 管槽開挖技術(shù)處理方法

管槽開挖也是針對軟弱地基的常用處理方式。這種處理方式首先要進行支護準(zhǔn)備，采取分臺階放坡的手段進行，避免開挖階段攪拌樁出現(xiàn)剪短的現(xiàn)象。在實際施工時，管槽第一層開挖的深度應(yīng)該確保不超過1m，挖掘的寬度應(yīng)該不超過2m。在管槽挖掘時，只有第一層開挖可以使用機械設(shè)備，之后各層都應(yīng)采用人工作業(yè)，且后續(xù)的開挖應(yīng)將挖掘深度控制在不超過0.75m，挖掘?qū)挾炔怀^2m。挖掘?qū)訑?shù)要視管道的掩埋深度而定，嚴(yán)格禁止超挖的情況。通常要遵循槽溝底部寬度不超過混凝土墊層的寬度加0.8m，這也是為以后的人工操作與排水工作提供便利。除此之外，為了保證攪拌樁支撐體系充分發(fā)揮作用，確保軟弱地基下的穩(wěn)定性，要在每根攪拌樁旁邊設(shè)一根4m長、小頭直徑0.1m、撐板厚0.05m的木樁來對攪拌樁進行保護。

4.3 增設(shè)加固墩方法處理

固墩的加設(shè)也是解決軟弱地基的有效方式。排水管道正常的運轉(zhuǎn)中流水會使其受到一定的外推力，如果沒有接入承插式結(jié)構(gòu)縮管、彎管以及三通，這種外推力就會更加明顯，使接口處的受力超出限定值，導(dǎo)致管道變形，嚴(yán)重時將導(dǎo)致管道脫節(jié)。 針對這種情況，在管道接入以及管道間進行連接時，可以采取增設(shè)加固墩墩方法提高穩(wěn)固性，有效支撐彎管、結(jié)構(gòu)縮管與三通位置的受力，與地基共同分散這些部位的壓力，使給排水管道的穩(wěn)固性有較大幅度的提升。這種處理方法并不復(fù)雜，但是在位置的選擇上要比較謹(jǐn)慎。在應(yīng)用上要進行科學(xué)合理的設(shè)計，綜合考慮軟弱地基的成分結(jié)構(gòu)與管道布施狀況，對增設(shè)位置和加固墩參數(shù)都進行精確的設(shè)計，有效提高市政給排水管道施工質(zhì)量。

結(jié)語

軟弱地基在給排水管道的施工過程中還是比較常見的，雖然對工程會產(chǎn)生的影響比較大，但是處理起來并不困難。本文介紹了給排水管道在建設(shè)中會遇到的軟弱地基的基本情況，對其成因與特征進行了說明，并且探究了軟弱地基對實際工程的影響，針對這些提出了一些在工程設(shè)計與施工過程中常用的解決方法，希望能為我國市政給排水管道工程建設(shè)提供有價值的幫助與參考。