抛石挤淤在大管径给排水工程中的应用

赖材平

摘要：给排水管网建设是我国城镇化建设的重要组成部分，系统完善的给排水管网在改善人们的生活质量，提供高质量的用水、排水服务等方面发挥着积极的作用。现阶段，我国给排水管网建设正在向着系统化、集成化的方向发展，为提高管网施工质量，对软弱管基的处理进行探索就十分必要。

关键词：大管径;承载力;抛石挤淤;基础处理

1、前言

在我国城镇化高速发展的今天，人民的居住条件不断改善，生活水平日益提高，对相应的城镇化配套基础设施也提出了跟高更深层次的要求，尤其是近年来，我国许多城镇中普遍发生内涝灾害、供水不足等问题，严重影响城镇居民的正常生活，制约城镇化发展。因此，系统完善的给排水管网工程在城镇化建设中的重要性日益突显。本文主要阐述了一种在给排水管网建设中软弱复杂地质条件下的管道基础处理施工方法。

2、 管道基础处理中抛石挤淤的工艺原理

在大管径给排水管网建设中，通常管网规划线路较长、管道埋深较大，沿线地质条件复杂多变，淤泥质软弱地质屡见不鲜。如何快速有效的处理软弱地质条件下的管道基础，使管道安装工程能够顺利进行，且保证管道安装质量，便成为了管网建设工程相关方迫切需要解决的难题。我们经过大量的实验、探索，将抛石挤淤引入了管道基础处理施工中，并在多个大型给排水工程中得到了验证，取得了良好的效果。

抛石挤淤法处理淤泥质软基，就是将基础底面不适宜作承载层的淤泥挖除一部分，通过在淤泥中抛入块石强行挤出软土并占据其位置，经过分层碾压至要求的承载力为止，使其满足上部结构对基础的承载力和稳定性要求。

3、 管道基础处理中抛石挤淤施工方法

大型管道工程软弱地质段施工一般都要求为减少对原基础的扰动，管槽开挖、基础处理、管道安装、管槽回填需紧密衔接，快速通过软弱地质段。此外，承载力特别差的软弱地质段，传统的管槽开挖施工亦无法正常开展。因此，施工中通常采用明沟排水、分层开挖、硬化主辅施工道路、固脚护坡、抛石挤淤快速跟进的施工方法。

3.1分层开挖

由于软基段管槽淤泥深度大，地下水位高，反铲挖掘机不能一层开挖成型。管槽开挖分两层进行，第①层开挖至饱和软土层，然后在管槽内抛填块石硬化，形成施工辅助道路。第②层为施工辅道至换填基础面底高程之间的开挖。

第①层开挖：一台反铲挖掘机站位于管槽顶面，直接挖装自卸车，拉运至指定渣场;

第②层开挖：安排5台反铲挖掘机组合实施，两台反铲挖掘机接力开挖淤泥装车，三台反铲挖掘机配合进行软基处理。

3.2硬化道路，抛石换填

第①层开挖后，管槽为饱和软土层，大型机械不能直接行走。先在管槽内每20m开挖集水坑设污水泵明排法降水，当水位降至开挖层以下后，1台反铲挖掘机在管槽内抛石修筑辅助道路，保证反铲挖掘机能安全站位后，再开挖第②层，2台反铲挖掘机接力开挖淤泥装车，3台反铲挖掘机跟进基础处理，1台反铲挖掘机在开挖形成的①层前方15m～20m处铺筑施工辅道，另1台反铲挖掘机站位于施工道路上将块石料挖甩于成形管槽内，站位于槽底的另1台反铲挖掘机随着开挖淤泥反铲跟进对换填块石进行挤压、整平。

抛石挤淤所用块石需坚硬、无风化，最小边长不小于150mm。采用反铲沿管槽轴线向前分层抛填块石，边抛填边拍平挤密，尽量使抛填的第一层保持较大的厚度，当块石完全压入淤泥之内，再进行下一层抛石，直至抛石顶面略露淤泥顶部，再用较小块石填塞找平至砂砾石层底面。

3.3固脚护坡

管槽开挖时，对地质不良情况导致边坡滑塌的，先进行二次开挖削坡成型，然后在底部两侧采用块石堆码进行坡脚防护。

滑塌段二次削坡采用反铲挖掘机接力翻倒，装自卸汽车拉运至指定弃渣场。二次削坡成型后进行坡脚块石码砌护脚，护脚块石防护完成后按照上述方法再进行管槽基础处理。

3.4碾压、挤密

抛石过程中，测量人员及时检测块石顶面高程，当抛填至设计高程时，用22t振动碾进退错距法静碾6遍，碾压过程中，观察块石表面平整、无弹簧现象后，在现场埋设沉降观测点，实测沉降观测点高程，沉降量小于1.5cm以内，视为已碾压密实，沉降稳定。

3.5地基承载力检测

拋石挤淤地基静载荷试验采用慢速维持荷载法。加载采用堆载平台及QYL-100油压千斤顶，分级加载;沉降观测系统由3个量程为10mm和2根基准梁组成（1套），百分表的量测精度为0.01mm。

试验设备和仪表在检测过程中完好，且在检测前均经过检定，精度符合要求。

静载荷试验，选用圆形钢制压板，直径d=1.13m，面积A=1.0m2，试验分8级加压，每级50KPa，最大加载量400KPa，为设计值2倍。每级加载后按间隔10min、10min、10min、15min、15min测度，以后每隔30min测读一次。稳定及终止加载标准按照《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012附录A的规定执行。

3.6 砂砾石找平层铺设

块石顶部采用30cm砂砾石进行找平，砂砾石以机械摊铺为主，边角及设备难以到达部位人工摊铺，22t振动碾碾压。现场技术人员及时测量砂砾石顶面高程，人工进行边角部位处理后，碾压至表面无明显轮迹为止。砂砾石采用灌水法检测压实系数≥0.95。最后对砂砾石顶面高程、平整度、纵向坡度等进行测量，确保符合相关规范要求。软基段管道安装完成未进行管槽回填之前，应持续降水保证水位低于砂砾石顶面。

3.7中砂垫层铺设

砂砾石上部铺设400mm厚中砂（0.5mm≤D≤2mm）垫层。管底以下先铺设20cm，砂垫层碾压合格后，进行安装管道，再铺设管底以上20cm。砂垫层所用砂料由人工配合反铲挖掘机摊铺整平，小型振动碾碾压密实，灌水法取样检测压实系数≥0.90。

4、结语

通过淤泥质软弱地质管槽基础抛石挤淤处理的研究和应用，解决了高地下水位、饱和软粘土、淤泥等软弱地基处理问题。抛石挤淤处理最大深度达6.5m，处理后的地基稳定性好，地基承载力检测为150KPa，可作为大型给排水管道基础。此项施工方法处理地基简单迅速，成本低廉，地基承载力得到有效提高，对环境影响小，对池塘、河道、常年积水的洼地等软弱基础处理具有指导意义。

（作者单位：中国水电建设集团十五工程局有限公司）