强夯施工在供水管道安全控制范围内的应用

2020-06-11 08:41龙岩龙津河建设发展有限公司林亚惠

中国建设信息化 2020年8期

文｜龙岩龙津河建设发展有限公司林亚惠

龙岩市厨余垃圾处理厂位于龙岩市新罗区铁山镇林邦村，项目占地约32.5 亩，日处理厨余垃圾规模200 吨。该项目地处山谷地形，地势低，经过数十年违法弃土，现状填土高度达10 ～20 米，约27 万方。项目建设内容有：预处理车间、厌氧发酵罐、调节罐、沼液罐、调节池、沼气柜、沼气发电间、火炬等，由于拟建厨余垃圾处理厂区内需建设大量的输送管道，如存在较明显的地面沉降，可能引起污水、沼液、沼气等敏感物资泄漏，产生较大安全隐患。因此为提高整个厂区地基承载力，同时处置选址区域内现状大量填土，设计拟采用3000kn.m、5000kn.m、8000kn.m 重锤对地基进行强夯施工。在进行岩土初勘时发现，项目范围内埋藏有龙岩市第二水源直径1.2 米的原水供水管道，历经数十年管道已被大量填土覆盖，预计埋深6～10 米。该管道日供水量5～8 万吨，覆盖龙岩中心城区60%以上的供水区域，影响面十分广泛。经探测管道位于厂区主要建筑下方。

图1

1 厨余垃圾处理厂强夯地基供水管道保护性施工方案的比选、分析

1.1 方案1（改管施工）：将现有1.2 米供水管改至厨余项目西北角

（1）缺点：

一是需制定停水应急预案，协调水务公司、自来水公司，并提前15 天公示停水方案，停水涉及面广，负面影响大；二是需与水务公司核准设计图纸，参与项目建设管理及竣工验收，试压及焊缝检测，协调工作量大；三是为加固道路、边坡及管道地基处理需投入大量的安全措施费用；四是供水管道材质为直径1.2 米钢卷管，采用三道焊缝，二布三油防腐，没有现成的管材成品，需要工厂定制，连管通水时间紧，施工难度大。改管长度约240 米，测算工程费用305 万元，其他费用55.9 万元，预计总投资360 万元。

（2）优点：

一是无需调整厨余项目平面布置；二是改管后管道位于项目外围，利于今后厂区管理。

1.2 方案2：避管保护性施工

图2

项目整体向东移动，占用隔壁污水处理厂项目用地6.2 亩，强夯安全退距暂按西侧离管中心线20 米，东侧25m 考虑，并通过强夯影响试验对安全退距进行验证，增加防震沟加强安全保障。

（1）缺点：

一是为确保现有管道安全，退让安全距离较大，需占用临近项目用地约6.2 亩；二是厨余项目平面布置改动较大；三是由于管道在项目中间，后期管道维修不利于厂区管理。

（2）优点：

一是实现强夯施工后采用浅基础施工方案，造价低、施工工艺简单；二是进行保护性施工无需改管，协调工作小；三是虽然为确保管道安全，强夯施工退让面积较大，但退距范围内仍可进行综合利用（如停车位、道路、花圃）。

1.3 方案3：采用无振动施工工艺进行地基处理

整个场地采用分层碾压等常规地基处理方式，管道两侧安全退距10 米，采用桩基作为建构筑物基础形式，今后厂区内管道施工时考虑柔性接口，防范管道沉降破坏。

图4 2500kN·m 或2000kN·m(柱锤)夯点及振动测试点平面相对位置示意

（1）缺点：

一是桩基施工造价高，初步测算需增加造价800 万元；二是桩基施工需退让管道两侧各10 米，项目平面布置改动较大；三是桩基施工及检测工期长，影响整体项目工期；四是建构筑区域外地基采用分层碾压，后期供排水管道及道路稳定性较差，维护管理费用较高。

（2）优点：

一是采用无振动施工工艺无需改管，协调工作小；二是施工可靠性高。

2 试夯振动检测，验证避管安全退距

2.1 夯点及振动测试点的布置（图3、图4）

2.2 现场振动测试数据及评价

2.2.1 单击夯击能8000kN·m(普通锤)强夯作业过程各测点振动测试统计结果汇总（如表1）。

2.2.2 单击夯击能为5000kN·m(普通锤)强夯作业过程各测点振动测试统计结果汇总（如表2）。

2.2.3 单击夯击能为2500kN·m(柱锤)强夯作业过程各测点振动测试统计结果汇总（如表3）。

2.2.4 单击夯击能为2000kN·m(柱锤)强夯作业过程各测点振动测试统计结果汇总（如表4）。

2.3 强夯施工相关国家标准

2.3.1 现行国家标准《建筑工程容许振动标准》(GB50868-2013)第8.0.2 条：当采用强夯施工工艺处理地基时，对建筑结构的影响在时域范围内的容许振动值宜按表5规定确定。

强夯施工对建筑结构影响在时域范围内容许的振动值如表5。

2.3.2 参照现行国家标准《爆破安全规程》（GB6722-2014)中的第13.2.2 条：地面建筑物、隧道与巷道、电站中心控制室设备、新浇大体积混凝土和岩石高边坡的爆破振动判据，采用保护对象所在的地基基础质点峰值振动速度以及主频，其安全允许标准（如表6）。

3 强夯振动对供水管道影响施工方案的确定

综合以上方案比选，方案二较其他具有明显的优势。但国家规范暂未明确强夯施工对埋地供水管道的安全允许质点振动速度。因此参照现行国家标准《建筑工程容许振动标准》(GB50868-2013)规定了强夯施工对建筑结构影响在时域范围内的容许振动速度及《爆破振动安全允许标准》，参照以上标准拟主频1HZ ～10HZ 范围按夯点产生9mm/s 振速时距离作为强管道安全边界，确定管道保护性施工安全控制范围：

一采用方案二进行避管保护性施工方案。

二为降低平面振动影响，管道附近的强夯夯锤由普通锤变更为柱锤，根据强夯的有效加固深度对夯能进行换算。

（普通锤）5000KM.M=(柱锤）2500KN.M，（普通锤）3000KN.M=（柱锤）2000KN.M

三确定本项目强夯安全控制范围：（柱锤）夯能2500KN.M 管道安全距离≥20 米；（柱锤）夯能2000KN.M 管道安全距离≥15米。普通锤8000KN.M 管道全距离≥50 米。

四在安全退距范围内开挖深度6 米防震沟进一步保障管道安全。

五强夯区域图如图5。