水坠法处理透水层基础管道下圆弧处回填施工技术

水坠法处理透水层基础管道下圆弧处回填施工技术

陈强1汪东兵2

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。