粉砂粉土地质深基坑管网管井降水明挖施工工艺探析

卢红松 （安徽省路桥工程集团有限责任公司，安徽 合肥 230031）

1 引言

常见市政污水管网施工采用的直接放坡开挖，如果遇地质复杂的深基坑埋管可采用钢板桩支护施工或顶管施工，这两种方法工艺成熟、施工便捷，在市政工程中得到了广泛的应用。然而，遇见地质特别复杂的富水粉土、粉砂地质，钢板桩支护施工及顶管施工不能保证完全的安全可靠及质量合格，且工程费用较高。采用顶管施工方法，施工后出现粉砂、粉土流失、路面沉陷问题，且后期多次返修仍效果不理想。

2 工程概况

固镇县南城区四期路网濠城东路工程项目，为新建固镇县城区主干管，整个县城的污水将通过此管网流向污水处理厂。现场地质为1层素填土、2层粉质粘土、3层粉土、4层粉砂、5层粉质粘土。地下水主要存在两个地下含水层组，第一层含水层组：地下水类型为上层滞水，主要赋存于1层素填土和2层粉质粘土的上部土层中；第二层含水层组：地下水类型为承压水，主要分布于3层粉土、4层粉砂、5层粉质粘土所夹粉土薄层中。

为了有效解决预防类似粉砂粉土地质管网工程出现的问题，在施工周围没有建筑物，具备相应的明挖条件情况下，考虑到经济性和安全、质量要求，在此基础上，总结以往项目明挖施工管网施工经验结合管井降水方案，不断总结、改进，最终形成了此施工工艺。

3 施工工艺流程

施工准备→测量放样→管井降水→分层开挖→地基处理→浇筑混凝土垫层→管道安装→接头处理→管座混凝土浇筑→检查井施工→分层回填→试验检测。

4 操作要点

4.1 施工准备

①进行平整场地、机械、材料配备；

②编制管井降水及深基坑管道施工专项施工方案，经专家论证并经公司审批后，进行现场交底；

③绘制施工管井降水平面图、管道开挖断面图指导施工（图1）。

图1 管道开挖断面图

4.2 测量放样

①施工测量实行测量复核制，施工前，对桩点进行复核测量；

②引测临时水准点和管道轴线控制桩，应便于观测，牢固不易扰动，沿线临时水准点，每200m不宜少于1个；

③施工测量的允许偏差应满足国家现行标准《工程测量规范》（GB50026-2020）和《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）的有关规定。

4.3 管井降水（图2、图3）

图2 管井施工现场

图3 管道降水示意图

①首先编制管井降水的专项施工方案，经专家论证审批核准后实施；

②井位设在开挖线以外，施工时注意不影响，设置单排或双排井点，管井井点数量、间距、深度等应根据涌水量经计算确定；

③采用机械钻孔泥浆护壁成孔沉井工艺，降水井井深管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，成孔直径宜选用800mm。滤管采用内径400mm的无砂水泥滤管，滤料采用直径1mm～5mm绿豆砂；

④降水过程中实时观测井内水位，做到按需降水，保证降水深度低于施工面基底0.5m；

⑤成孔施工采用孔内造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。

4.4 分层开挖

①开挖方式及支护方法要根据工程地质、施工方法、周边环境等要求进行技术经济比较，确保施工安全和环境保护。

②在挖土前先做好四周排水沟，以防地表水的流入。

③开挖前，测定出上口线、下口线，固定标高桩。

④基坑开挖时工作面、修理边坡须自上而下分层分段进行，每段开挖长度为10m～30m，根据现场土质情况及变形情况确定，土质差及变形控制要求严格取最小值，开挖深度为1.5m，均衡开挖。严禁超深、超长开挖土方，开挖每层后作业面暴露时间不得超过12h。

⑤采用放坡留台阶开挖的方式，为了保证基坑的安全稳定，根据现场土质情况宜采用1:1进行放坡，中间留设台阶，宽度为2.4m，满足机械、材料施工运输；

⑥当土方开挖离坑底200mm时，采用人工修整坑底，用水准仪抄平。从第二层开挖要特别注意对已经支护的壁面不得碰撞；

⑦沟槽底部的开挖宽度应符合相关规范要求，可按 B=D+2（b+b+b）计算确定。

⑧基坑两侧临时堆土应符合相关规范规定，堆土距离坑边不小于1.5m，且高度不应超过1.5m。

4.5 地基处理

①管道地基应满足地基承载力不小于100kPa及管道地基降水效果不佳段落，强度不能满足要求时，采用抛石加固处理，厚度在50cm～80cm。

②用其他方法进行地基处理时，应满足国家有关规范规定和设计要求。

4.6 浇筑混凝土垫层

①混凝土垫层施工应符合相关规范规定。

②垫层混凝土宜采用强度等级不低于C15的低坍落度混凝土；必要时可采用自密实水下混凝土施工。

③混凝土浇筑时，由于地质复杂，应尽量避免扰动边坡，必要时采用汽车泵泵送混凝土施工。

④混凝土垫层应按要求设置变形缝，变形缝位置应用接口位置相一致。

⑤混凝土浇筑中应防止离析，浇筑后应进行养护，强度低于1.2MPa时不得承受荷载。

4.7 管道安装（图4）

图4 管道安装施工现场

①管道安装前进行外观检查，发现裂缝、保护层脱落、接口掉角等缺陷，应修补并经鉴定合格后方可使用。

②管道安装前应将管内外清扫干净，安装时保证管道中心和内底高程符合要求。

③管道安装时采用人工配合机械吊管，安装时注意保证安全操作，不得扰动边坡。

④粉砂、粉土层宜选用钢筋混凝土Ⅱ、Ⅲ级承插管、企口管，其他土层也可用钢筋混凝土Ⅱ、Ⅲ级平口管。

4.8 接头处理

①企口管橡胶圈接口应符合图5的规定，接口橡胶圈采用滑动橡胶圈。

图5 企口管橡胶圈接口

②承插管橡胶圈接口应符合图6的规定，并进行1：2水泥砂浆捻缝，加抹三角灰。

图6 承插管橡胶圈接口

③承插管的承口应逆着水流的方向，管道的橡胶圈接头以及管子与窨井连接处确保密封不漏水。

4.9 管座混凝土浇筑

①管座混凝土浇筑可采用木模板支撑。

②管座混凝土一般选用不低于C20的低坍落度混凝土。

③管座混凝土浇筑前，应将垫层混凝土凿毛冲洗干净，并将与管体接触的腋角部位，用同强度等级的水泥砂浆填满、捣实后，再浇筑混凝土，使管体与管座混凝土结合严密。

④管座混凝土宜采用汽车泵泵送混凝土施工，避免扰动基坑边坡，特别粉土、粉砂层。

⑤混凝土浇筑中应防止离析，浇筑后应进行养护，强度低于1.2MPa时不得承受荷载。

4.10 检查井施工

①井室的混凝土基础与管道的基础同时浇筑。

②采用装配式混凝土检查井，尽量节约施工时间，减小涌砂塌方的可能；

③预制构件及其配件经检验符合要求，安装牢固。

④采用水泥砂浆接缝时，企口坐浆与竖缝灌浆应饱满，装配后的接缝砂浆接硬化期间加强养护，并不得受外力碰撞或振动。

⑤底板与井室、井室与盖板之间的拼缝，用水泥砂浆填塞严密，抹角光滑平整。

⑥管外壁与检查井壁洞圈之间采用水泥砂浆坐浆饱满、密实。

4.11 分层回填（图7）

图7 分层回填施工现场

①粉砂、粉土挖除后，应采用换土回填，管顶50cm范围内采用中粗砂回填，管顶50cm以上换填黏土回填。

②管侧回填采用分层夯实施工，保证密实度；管顶50cm范围内，应采用轻夯压实，管道两侧压实高差不得大于15cm。

③分段回填压实时，相邻段的接茬应呈阶梯型，且不得漏夯。

④井室周围的回填，应与管道周围的回填同时进行，且不得漏夯。

⑤分层回填每层压实度应符合规范规定要求。

5 结语

粉砂、粉土地质管网施工，采用钢板桩或顶管施工，施工成本较高，在地下水丰富的情况下，施工难度较大，且工后质量难以保障。采用管井降水明挖方法，可以大大地节约施工成本，加快施工进度。回填采用优质粘土或砂砾分层碾压，工后质量较好，但要求有足够的工作面，确保建筑物安全距离，受天气影响较为明显。