論濕陷性地區(qū)管道地基處理

 論濕陷性地區(qū)管道地基處理

　　關(guān)鍵詞：不良地質(zhì)條件；濕陷性黃土；管道施工；管道地基；處理方法

　　管道地基處理

　　由于濕陷性黃土的特性，在濕陷性黃土地區(qū)管道發(fā)生事故的主要原因是地基的不均勻沉降。因此管道對(duì)地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性及不均勻沉降有極為嚴(yán)格的要求。

　　1影響地基的幾個(gè)因素

　�。�1）強(qiáng)度及穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)鼗�的抗剪�?qiáng)度不足以支撐上部結(jié)構(gòu)的自重及附加荷載時(shí)，地基就全產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。

　�。�2）壓縮及不均勻沉降。當(dāng)?shù)鼗�由于上部結(jié)構(gòu)的自重及附加荷載作用而產(chǎn)生過(guò)大的壓縮變形時(shí)，特別是超過(guò)管道所能允許的不均勻沉降時(shí)，則會(huì)引起管道過(guò)量下沉，接口開(kāi)裂，影響管道的正常使用。

　　（3）地震造成的地基土震陷以及車輛的振動(dòng)和爆破等動(dòng)力荷載可能引起地基土失穩(wěn)。

　�。�4）地基滲漏量或水力比降超過(guò)容許值時(shí)，會(huì)發(fā)生水量損失或因潛蝕和管涌而可能導(dǎo)致管道破壞。

　　2濕陷性黃土地基的處理方法

　　為了保證濕陷性黃土地基上管道的安全和正常使用，在絕大多數(shù)情況下都必須考慮地基處理，濕陷性黃土地基處理的目的是消除黃土的濕陷性，同時(shí)提高地基的承載能力。

　　管道的地基處理不同于其它建筑物地基的處理，管道地基處理主要是全部或部分消除其濕陷性。對(duì)非自重濕陷性黃土地基，如基礎(chǔ)下地基處理厚度達(dá)到壓縮層下限，或達(dá)到飽和的自重壓力與附加壓力之和等于或小于該土層的濕陷起始?jí)毫�，就可以認(rèn)為地基的濕陷性全部消除。對(duì)自重濕陷性黃土地基，由于地基的濕陷量和濕陷變形與自重濕陷性土層的厚度、浸水面積有關(guān)，而與壓縮層厚度無(wú)關(guān)，所以必須處理基礎(chǔ)地面以下的全部自重濕陷性黃土層。

　　在非自重濕陷性黃土地基上，對(duì)Ⅰ級(jí)濕陷性黃土一般不需要地基處理。對(duì)于Ⅱ級(jí)處理厚度為1．0～1．5m，如處理厚度小于1．0m時(shí)，濕陷性仍要危及構(gòu)筑物或管道安全。對(duì)于Ⅲ級(jí)濕陷性黃土，處理厚度為1．0～2．0m，Ⅳ級(jí)應(yīng)為2.0～3.0m。此外，應(yīng)根據(jù)土層的濕陷性系數(shù)的分布情況，濕陷性黃土層的厚度及管徑、管材、介質(zhì)等具體情況，適當(dāng)增加或減少處理厚度。

　　濕陷性黃土層的管道基礎(chǔ)處理方法很多，常用的方法有土或灰土墊層、砂或砂墊層、強(qiáng)夯法、重錘夯實(shí)法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸法等。各種處理方法都有它的適用范圍，局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。

　�。�1）灰土墊層

　　灰土墊層常被用于非自重濕陷性黃土地區(qū)管道基礎(chǔ)的處理。一般適用于處理1～4m厚的軟弱土層。管道的基礎(chǔ)是條形基礎(chǔ)，作用于地基上的力也比其它建筑物小，而且是基槽開(kāi)挖后埋入地下，表面的軟弱土一部分已被去掉，所以在管道施工中常用灰土（或素土）墊層來(lái)處理濕陷性地區(qū)的管道基礎(chǔ)，以提高承載力，減少沉降力。

　　灰土墊層是將基礎(chǔ)下面一定范圍內(nèi)的弱土層挖去，用一定體積比配合的灰土在最優(yōu)含水量情況下分層回填夯實(shí)或壓實(shí)。

　　a.承載力的確定。經(jīng)過(guò)人工壓實(shí)（或夯實(shí)）的3：7灰土墊層，當(dāng)壓實(shí)系數(shù)控制在0．97及干土重度不小于14．5～15．0kN/m3時(shí)，其容許承載力可達(dá)300kPa以上。對(duì)于2：8灰土，當(dāng)壓實(shí)系數(shù)控制在0．97及干土重度不小于14．8～15．5kN/m3時(shí)，其容許承載力可達(dá)300kPa。

　　b.灰土墊層材料配比�；彝林惺�灰用量在一定范圍內(nèi)，其強(qiáng)度隨灰土用量的增大而提高，但當(dāng)超過(guò)一定限值后，強(qiáng)度則增加很小，并且有逐漸減小的趨勢(shì)。1：9灰土只能改善土和壓實(shí)性能，2：8和3：7灰土一般作為最優(yōu)含灰率，但與石灰的等級(jí)有關(guān)，通常應(yīng)以CaO+MgO所含總量達(dá)到8％左右為最佳。

　　灰土中土不僅作填料用，而且參與化學(xué)作用，尤其是土中的粘�；蚰z粒具有一定活性和膠結(jié)性。含量越多，灰土強(qiáng)度越高，土粒粒徑不得大于15mm�；彝翂|層的施工，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程進(jìn)行。

　　c.灰土的質(zhì)量檢驗(yàn)。一般采用環(huán)刀取樣，測(cè)定其干土重度。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可按壓實(shí)系數(shù)確定，一般為0．93～0．95。管道基礎(chǔ)壓實(shí)系數(shù)一般采用0．95，不得小于0．90。

　　d.灰土墊層的厚度與濕陷變形的關(guān)系。墊層具有一定的厚度才能使?jié)裣萘孔畲蟮纳喜客翆拥臐裣菪韵�除，并由墊層擴(kuò)散到天然黃土層的附加力減少到某種程度，使浸入后的濕陷量減少。墊層的寬度則以溝槽寬度為依據(jù)，對(duì)于孔洞、溝澗、墓穴及其它回填土、淤土地區(qū)，墊層處理范圍要擴(kuò)大。

　�。�2）素土墊層

　　素土墊層是先挖去基坑下的部分或全部軟弱土，然后回填素土分層夯實(shí)，處理Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土，管徑不大的管道基礎(chǔ)常采用素土墊層。

　　素土墊層的土料一般以粘性土為宜，填土必須在無(wú)水的管溝（基坑）中進(jìn)行。夯（壓）實(shí)施工時(shí)，應(yīng)使土的含水量接近于最佳含水量，填土的夯（壓）實(shí)應(yīng)分層進(jìn)行，多層虛鋪的厚度可參照灰土墊層的虛鋪厚度。

　�。�3）砂和砂石墊層

　　當(dāng)管道的不透水性基礎(chǔ)與軟土層相接觸時(shí)，在荷載的作用下，軟弱土地基中的水被迫從基礎(chǔ)兩側(cè)排出，基底下的軟弱土不易固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，還可能導(dǎo)致由于地基強(qiáng)度降低而產(chǎn)生塑性破壞的危險(xiǎn)。砂墊層和砂石墊層材料透水性大，軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，可以使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)和提高其強(qiáng)度，避免地基土塑性破壞。因此濕陷性黃土地基處理也可采用砂和砂石墊層。

　　砂墊層的厚度一般根據(jù)墊層底面處的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和不大于同一標(biāo)高處軟弱土層的容許承載力來(lái)計(jì)算。具體計(jì)算時(shí)，一般可根據(jù)砂墊層的容許承載力確定墊層基礎(chǔ)寬度，再根據(jù)下臥土層的承載力確定出砂墊層的厚度。砂墊層的寬度除應(yīng)滿足應(yīng)力擴(kuò)散的要求外，還要根據(jù)墊層側(cè)面的容許承載力來(lái)確定，防止墊層向兩邊擠動(dòng)。如果墊層寬度不足，側(cè)面土層又比較軟弱時(shí)，墊層就有可能部分?jǐn)D入側(cè)面軟弱土中，使基礎(chǔ)沉降增大。砂、砂土墊層的材料宜采用級(jí)配良好，質(zhì)地堅(jiān)硬的粒料，其顆粒的不均勻系數(shù)不小于10。管道基礎(chǔ)砂墊層以中粗砂為好，也可摻加一定數(shù)量的碎卵石。

　�。�4）強(qiáng)夯法

　　強(qiáng)夯法處理地基具有效果顯著、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)濕陷性黃土地基的加固有較好的效果，在管道施工中，若遇到濕陷性黃土層厚、濕陷性變形大，且管道自重大，對(duì)管道的安全性要求高的情況下，也可用強(qiáng)夯法來(lái)處理基礎(chǔ)。

　　在濕陷性黃土地基土上進(jìn)行強(qiáng)夯，當(dāng)夯擊能為1000～2000kN時(shí)，一般可消除夯面下5～8m深內(nèi)黃土底濕陷性，5m深度內(nèi)的土的壓縮模量可提高到150MPa，容許承載力可提高到200kPa以上。

　�。�5）注意事項(xiàng)

　　由于地基處理效果大都是隱蔽工程，很難直接檢驗(yàn)其處理效果。這就要求在地基處理施工過(guò)程中和施工完成之后注意下面幾點(diǎn)：

　　a.在地基處理施工中，只了解如何施工是不夠的，還必須了解所采用處理方法的原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。

　　b.進(jìn)行施工質(zhì)量和處理效果的檢驗(yàn)，確保工程質(zhì)量。

　　c.作好監(jiān)測(cè)工作，以保證施工的正常進(jìn)行，通過(guò)觀察收集數(shù)據(jù)為下一階段的工作提供可靠的依據(jù)。