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摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，城区面积的不断扩大，市政道路路网和排水管渠也跟着不断向外扩张，许多市政排水管网和排水渠道无可避免会在不良地质（如软土或泥沼）的地段进行建设，其中淤泥质土是经常碰到的一种不良地基。
关键词：市政道路；复合地基；排水管道；管道沟槽开挖支护
引言：
随着沿海城镇规模的不断扩大，新建道路经常会遇到下卧较厚软弱土层的情况，往往都需要进行软基处理，同时道路下存在各种管线，且排水管道埋设深度大，但目前缺乏复合地基中管道沟槽承载力提升及沟槽开挖支护的相关研究。
1市政道路排水管道软基处理设计及施工存在的问题
沿海城镇在开发建设的过程中，往往会遇到下卧淤泥层的软土地质。为保证该类区域市政道路建成后路基段的工后沉降量达到规范允许值，则需进行软土地基处理。市政道路管网配套齐全，其中排水管道埋深较大，设计与施工阶段均需考虑排水管道与软土地基处理存在的竖向交叉问题。设计阶段往往忽视交叉部位的优化，特别是复合地基的桩位布置及桩长未根据管顶覆土厚度及承载力要求做相应设计调整。施工阶段管道沟槽的开挖支护原理同基坑开挖支护，往往施工时不论沟槽开挖深度大小及桩间土土壤性质等因素，均采用全线拉森钢板桩支护，该做法偏保守，造成大量的浪费。实际工程中开挖深度3m以内对邻近既有桩基的安全一般不会构成威胁，此时支护结构的作用主要是挡土和止水，便于施工。
2市政道路排水管道软基处理常用方法
2.1置换法
2.1.1适用范围
置换法，又称换填法，适用于包括淤泥质土、素填土、杂填土地基及湿陷性黄土等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。该方法是将管道基础下一定深度的不良土层挖去，然后回填上强度较大的碎石砂、石屑或石粉等，并且分层夯实并达到设计要求的密实度，作为管道基础的持力层。当饱和软土上换填砂垫层等优质土层时，其具有提高地基承载力，减小沉降量，和加速软土排水固结，防止冻胀，和加速软土排水固结等作用。换填法适于浅层地基处理，从经济合理考虑，垫层厚度宜控制在3m内较为经济合理，过厚（>3m）对基坑开挖要求高，造价较大，并且施工较困难，太过薄（<0.5m），则换填垫层作用效果不显著。实践表明，在合适条件下，换填垫层法能有效解决排水工程的管道地基处理的问题。本方法优点是：可以就地取材，不需特殊机械设备，施工方便，既可以缩短施工工期，又可以降低造价，其在设计中应用较为普遍。
2.1.2置换法的加固原理
置换法的主要加固原理如下。（1）置换作用：将管道基础以下的不良地基部分或者全部挖出，换填为较密实材料，提高管道地基承载力，并增强管道地基的稳定性。（2）应力扩散：管道基础底面下一定厚度的优质土垫层的应力扩散作用，可减小垫层下天然土层所受到的压力与附加压力，从而减少管道基础沉降，并使下卧土层满足管道承载力要求。（3）加速固结：用透水性大的材料作垫层时，不良地基土中的水分可以部分排除，加速软土的固结，减小管道施工完成后的工后沉降。（4）防止冻胀：由于管道垫层材料为不冻胀材料，采用换填管道下垫层对管道基础面以下可冻胀土层置换后，可以防止土的冻胀作用。
2.2拌入法
此类方法是在不良土层中掺入水泥浆或能固化的浆液，或直接掺入石灰、水泥等可以固化的材料，经搅拌和固化后，在不良软基中形成柱状固化体，并与周围土体组成复合地基而达到地基处理的目的。其中主要有深层喷浆搅拌法、深层喷粉搅拌法和高压喷射注浆法等，可适用于软弱粘性土、冲填土、砂土及砂砾石等多种地基。
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2.2.1加固原理
而深层搅拌法是利用水泥作为固结剂，通过特制机械搅拌，在不良软基中将水泥和不良土体强制拌和，令不良软土硬结成整体，形成具有水稳性与足够强度的地下连续墙和水泥（或石灰）土桩。深层搅拌法可在软土地基中形成柱状、壁状和块状等不同形式的加固体，加固体和天然地基组成复合地基，共同承担建筑物的荷载。
2.2.2深层搅拌法的设计
深层搅拌法加固管道地基设计一般根据管道地基的土质、水质条件和管道对地基的要求，从而确定搅拌桩的长度、水泥掺入比例和置换率或者桩数，从而验算基础沉降及单桩的复合地基承载力标准值。一般设计方法，首先依据工程地质条件来确定搅拌桩的桩长和桩径，根据摩擦桩来计算单桩的极限承载力，然后计算桩身水泥要求的极限抗压强度。再通过室内试验，依据所需的极限抗压强度来选择水泥的掺入比。或者先通过室内试验得到某种水泥掺入比所得的极限抗压强度，来计算桩身单桩承载力标准值和桩长。当单桩承载力标准值确定后，就可根据构筑物对地基要求确定所需要的搅拌桩置换率或者桩数，从而计算复合地基承载力标准值。
2.3注意事项
高压喷射注浆法和深层搅拌法已在许多软基处理工程中取得良好的效果。但对于含水量很大和有机质含量较高的土，采用普通水泥浆液，未必能取得良好的效果。因此，一般应通过试验取得加固效果后才能采用。高压喷射注浆法用途广泛，作为旋喷柱可以提高管道地基的承载力，还可应用于深基础的开挖。但强度较差，造价较贵。深层搅拌法主要用于处理不良的软弱土层，但如果被加固的土层强度较高，或土中含孤石、坚硬的障碍物等，搅拌就非常困难。
3市政道路排水管道软基处理段沟槽开挖施工方案
3.1浅层换填处理排水管道沟槽开挖
浅层软土地层埋深小于3m时，可采用放坡开挖并换填透水性材料。软土地层埋深大于3m时，采用放坡分层开挖。当边坡稳定性不能满足施工要求时，需通过软件计算钢板桩支撑的深度及宽度，合理确定开挖方案，尽量减少工程投资。
3.2深层处理排水管道沟槽开挖
对复合地基处理段落的管道沟槽采用分台阶放坡开挖，并在桩间土中施打圆木桩的施工工艺，降低了管槽开挖及支护造价，但该工艺未考虑开挖土方后导致加固土桩桩侧摩阻力减小的因素，间接影响复合地基处理效果。同时该施工工艺也不适用于桩间距较小或桩间土为流塑状淤泥的情况。当填土高度大时，桩间距较小，往往小于1.1m，则桩间土宽度只剩0.6m，且桩成正三角形布置，开挖深度大于2m时较难开展施工，将导致工期增长，沟槽稳定性降低。当桩间土为流塑状淤泥时，分层开挖施工无法开展，施打的圆木桩也不能起到挡土及止水的作用。管道沟槽开挖完全采用钢板桩支护的施工工艺虽然施工进度快，安全性高，但是造价高。复合地基段落的管道沟槽开挖除与开挖深度有关外，还与软基桩桩间距、桩间土属性、桩侧摩阻力等因素密切相关，需结合实际情况采用不同的开挖及支护形式。以情况二及情况三污水管道沟槽开挖为例提出复合地基管道沟槽的开挖及支护方案。当复合地基表层杂填土或素填土较厚、软弱土层埋深较大、地下水位较低且水量不大、污水管道埋深较浅时，管道沟槽开挖边坡较稳定，支护形式主要起到挡土的功效。
结语
随着沿海城镇的飞速发展，沿海片区新建市政项目日益增多，同时道路建设过程中也将越来越多的遇到与本文类似的软基处理问题，本项目排水管道与软基桩的交叉处理设计与管槽支护施工方案对同类型项目具有借鉴和指导作用。
参考文献：
[1]龚晓南，主编.地基处理手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2000.
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论文作者:王云
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第4期
论文发表时间:2019/9/20
标签：地基论文; 管道论文; 沟槽论文; 土层论文; 承载力论文; 不良论文; 水泥论文; 《建筑细部》2019年第4期论文;