水坠法处理透水层基础管道下圆弧处回填施工技术

发表时间:2018/9/10   来源:《基层建设》2018年第24期   作者:陈强1 汪东兵2
[导读] 摘要:通过使用狼牙碌碾对回填砂层碾压,扰动回填砂层,破坏砂体原有松散构架,促使较细砂粒在流水的作用下向产生流动,填塞砂体空隙,从而达到砂体密实的效果。

        1、身份证号码:61010219671215xxxx;2、身份证号码:61010319680402xxxx  陕西西安  710032
        摘要:通过使用狼牙碌碾对回填砂层碾压,扰动回填砂层,破坏砂体原有松散构架,促使较细砂粒在流水的作用下向产生流动,填塞砂体空隙,从而达到砂体密实的效果。
        关键词:水坠法;管道下圆弧;回填;技术
        一、技术背景
        近年来,因连阴雨致使道路塌陷事故频繁发生,造成大量的经济、财产损失还严重影响道路的畅通。引起社会和建设单位的广泛关注。其中管道渗漏是引起城市道路路面塌陷的主要因素之一。原因是在管沟回填施工过程中,管道底部回填不密实造成基础不均匀沉降等致使管道破裂。地下排水管线漏水后,造成路基含水量上升,承载力下降,在外力的作用下造成路面塌陷;或在流水的作用下土体细颗粒流失,最终使路基形成空洞造成路面塌陷。
        二、工程概况
        某市政道路,道路长度401.321m,规划红线宽度50m。道路等级为城市主干道,雨水、污水沟槽底部为较厚的夹砂层,透水性好。雨水管直径di800mm,沟槽底部开挖宽度为1800mm,管道两侧留500mm工作面;工作面狭窄。污水管直径di500mm,沟槽底部开挖宽度为1300mm,管道两侧留400mm工作面。原地面标高:390.3m,管沟深度2.7m-4m,坡度0.3%;沟槽上部为湿陷性黄土,下部为砂土层,。排水管采用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管,铺设在承载力满足设计要求的管沟底部。设计要求沟底至排水管顶部500mm采用砂土回填,压实系数不小于94%。
        2.1水文、地质
        工程所处地貌为沣河一级阶地,沿线场地地形开阔,地势比较平缓,总体呈南高北低形势。地质层由耕(表)土(Q4pd)、人工填土(Q4ml),第四系全新统冲积(Q4al)黄土状土、粉质粘土、砂土、细砂土、粉质砂土等组成。
        地下水埋深:15m-17m。
        三、施工工艺流程
 
        四、管道下圆弧处回填水坠法施工工艺
        1、施工准备
        本工程处理地基的材料主要是现场的古河床的砂土,河床砂子基本洁净,为细砂土,含泥量要加以严格控制,不能含有植物、树叶及其他杂质等,施工用水来自当地井水即可。所需的施工机具主要有反铲挖掘机、装载机、水泵、铁锹、管道回填狼牙碌碾等工具。
        2、清除表层植物层、开挖管沟
        施工前先进行测量放线,用装载机或推土机清理表层耕植土,用挖掘机严格按照沟槽开挖方案开挖管沟,沟底预留20cm进行人工平整夯实。
        3、铺设排水管
        在管沟中心线上铺设钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管,波纹管连接时严格按照质量要求进行控制,排水管铺设完成后必须做闭水试验,试验合格后进行回填砂土作业。
        4、分层铺砂、围堰
        由于本工程地处湿陷性黄土地区,管沟上部为黄土层,为消除注水对沟壁侵蚀,造成不必要的破坏,故在实施砂土回填前,在管沟上部黄土区域铺设防渗土工布包裹覆盖。
        从采砂点通过装载机或挖掘机将所需的砂土运到施工现场,进行回填工作。利用机械将砂放入沟槽内、人工进行摊铺平整,每层回填厚度不超过25cm,应严格控制。每10m修筑宽300mm、高300mm的围堰。
        5、注水、碾压
        砂层铺平完成围堰后在排水管两侧同时注水作业。注水要求连续进行,中间不得停歇,整个围堰内砂基顶面水深应大于200mm,目测水位下沉缓慢时即可停止注水。
        碾压使用管道回填狼牙碌碾,碾压遍数不少于8次,碾压过程搭接宽度不少于碌碾宽度的三分之一;完成碾压后,碌碾所留空洞人工用铁锹填平并拍实。
        6、压实度检验
        待砂层面水完全渗透后,用换刀法取样,测试砂土密实度,符合设计要求后,方可进行下一层回填,直至回填标高满足设计要求。
        回填完成后对每层压实度都进行了试验检测,压实系数均达到了94%以上,而且管道下圆弧处的压实系数也同样满足设计要求。
        7、在沟槽回填砂层注意事项:
        1)回填砂材料质量控制有机质的含量和含泥量均要控制在5%以下。
        2)若管沟壁为湿陷性黄土或松软土层时,要采取防水措施,避免沟壁浸水后造成不安全隐患。
        3)注水过程要一次性浇透;分层碾压浇注过程,每层砂土控制在25cm以内,用狼牙碌碾扰动碾压砂层,加速砂层的密实度及承载力增长。
        4)补砂过程是用铁锹铲砂补充砂土。在碾压过程中,狼牙碌碾的尖刺部分会在砂层中形成细小的孔洞,要随时补砂。
        5)分层回填时,上下层围堰要相互错开,且不小于1000mm。
        6)沉实过程是回填砂土经碾压、补砂后,已经达到密实效果,但表面水分过多,承载能力还较差,经过大约3~4h水分下渗,回填砂土进一步密实,具有了很强的承载能力。
        五、水坠法施工技术具有如下的优点:
        1、适用性强:只要是管沟基础为透水材料均可应用;
        2、工艺简单,便于操作;
        3、施工区域压实度均匀,无死角,保证了管道下圆弧处压实度要求;
        4、碾压工具体积小,适用于在窄小空间施工;
        5、狼牙碌碾工作为人力操作,不会对硬度较小的管道造成较大的动力伤害,确保管道不漏水,避免了因管道渗漏造成道路塌陷的发生。
        6、处理后的砂层密实度均匀,无死角,保证了排水管下圆弧处的密实效果。

 

 
施工工艺示意图
“狼牙碌碾”碾压机具
综上所述,水坠砂法处理地基技术主要应用于透水性材质的天然地基,本工程所处地貌为沣河一级阶地,位于古河床上,管沟埋设位置土层为砂土、细砂土、粉质砂土等,透水性好,地下水位较低,现场有大量砂土可以利用,具备使用该技术的部分条件。虽然存在管沟上部为湿陷性黄土,沟底工作面小,排水管为聚乙烯(PE)螺旋波纹管难以承受震动设备碰撞等不利因素;现场采取了沟壁覆盖防渗土工布措施,研发了适用于狭小工作面的“狼牙碌碾”碾压机具,制订了合理的施工工艺,最终取得了满意度效果。
 

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