城市下水管道破裂造成地面塌陷的处理技术

城市下水管道破裂造成地面塌陷的处理技术

曹和喜&sup1,，糜培&sup2,

曹和喜¹，糜培²

（1，江苏仪征市建设工程有限公司，江苏仪征211400；2，扬州市桩基公司，江苏扬州225012）

[摘要]以实际工程为例，介绍了城市下水管道破裂造成地面塌陷的检查分析和处理方法，并重点详细介绍了深层搅拌桩支护止水方案设计与施工。工程实践结果表明，格构式毛竹插筋深层搅拌桩所形成的帷幕，起到了基坑支护作用，实现了有效止水，节约了成本。

[关键词]地下工程：基坑；支护；止水；深层搅拌桩；方案设计与施工

[中文分类号]TU753.3[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2012)

1工程概况

某生活小区南侧沿主干路人行道近100米范围内地面塌陷、局部空洞，给居民交通及邻近建筑物造成重大安全隐患。原因是地下-5.6米深直径600㎜的主排污管道破裂，冲刷地下土层并随地下水流将周边部分土体带走，造成地面沉陷及38#、32#、29#住宅楼不均匀沉降、倾斜。必须对该管道进行开挖维修。

具体情况如下：

1）周边情况复杂，施工段沿线管道离38#楼最近处仅6.5米，管道上部埋设有一道煤气管道、一道暖气管沟及六孔通讯电缆一道。埋置深度在1.0～2.0米。

2）地质情况①填土：可塑，性质不均匀，厚度1米左右；②Q4黄褐色亚粘土和轻亚粘土交互成层，厚度2米左右，［R］=1.2㎏／C㎡ES=60㎏／C㎡；③Q4灰色轻亚粘土、亚粘土呈薄层交互出现，厚度5米左右，［R］=1.0㎏／C㎡ES=50㎏／C㎡；④Q4淤泥质粉质粘土，灰色，含分解和未分解有机质，厚度4米左右，［R］=0.8㎏／C㎡ES=40㎏／C㎡；

3）水文情况地下水埋深0.65～1.9米，为潜水型地下水。

4）管道破损点的探明利用管线探测仪（德国IPEK-摄像检测系统）深入地下管道内进行探测。见图1。检测出管道破裂的准确位置、破裂程度，为正确处理方案提供最直接依据。管线探测仪其技术特点①180度宽的观测视角②操作简便快速，一次检测即可探测管道内所有错接破裂等泄漏点③精确定位管道缺陷和泄露点（精确度1㎝）。

图1

5）经测量，38#、32#、29#楼均有不均匀沉降38#稍大但都在倾斜度允许范围内[Δ/Η≤1/1000]，必须立即有效控制。

施工前现场平面见图2。

2施工难点

1）基坑周边地埋通讯线路、暖气管沟特别煤气管道必须有力支护。

2）地下水位较高，位于基底之上；基坑较深，距建筑物较近，地下结构施工期间应阻止外围水进入坑内。需要确保支护止水体不产生渗漏现象，谨防基坑土壁坍塌，保证基坑安全。同时更要确保建筑物安全。

3）由于施工工期较长，在施工期间要保证排污畅通不影响附近三个居民小区的正常生活。

4）夜间居民区禁止施工，隔时施工的相邻桩与桩之间不能满足正常搭接要求，在接缝处要正确处理才能保证开挖后不漏水。

5）要切实做好措施，保证桩身质量。尤其是如何做好上部送桩以保证地面下1M的桩顶质量。

3基坑支护方案设计

根据基坑开挖深度、场区内地质条件及现场周边实际情况以及规范要求，并考虑工期、经济、施工便捷方案可行，决定采用深层搅拌桩支护止水方案。

1）深搅桩间相互咬合，两桩间相互咬合横向≥15㎜、纵向≥20㎜，形成可靠的止水帷幕。

2）深搅桩中插入∮100长3M毛竹作为插筋，顶高控制在自然地面下-1M。插筋有利于与桩协同变形，保证基坑边坡稳定性。毛竹在桩成型后插入。实施效率高，效果可靠。

4深搅桩的设计

1）应用重力式挡土墙设计原理，以最不利点考虑，选取三排格构式布置，加固宽度2.9M，桩长9M（-9M以下为不透水粘土层），有效桩长8M；经计算抗倾覆KP值≥1.5，满足支护要求。其主要作用是止水和护坡。

2）在38#楼南侧沿线43.1M及29#、32#楼南侧沿线40.9M采用Ø700双头桩、三排格构式布置。在38#、32#之间暖气管膨胀弯10M范围内三排桩布置。见图3、图4。

3）水泥选用P0.32.5普通硅酸盐水泥，掺入量为15%。

5主要施工技术

总体施工顺序：

测量放线定位深搅桩施工（同时插入毛竹筋）养护上部压顶施工土方开挖及管线支护井点降水污水导流排放施工测量监控污水管道的修复路面恢复

1）深层搅拌桩施工

①施工工艺流程

采用四搅二喷成桩工艺，水灰比0.6～0.7，aw=15%。工艺流程如下：

测量定位就位对中制作固化剂浆液开钻延时9分钟预搅下沉至设计深度延时13分钟搅拌提升延时9分钟重复下沉延时13分钟重复提升桩机移位

②主要技术措施

a根据工程地质报告显示加固深度范围内土层特性，选用ZJ37型双轴深层搅拌桩机两台，功率37KW双动力装置，满足本工程要求。

b保证成桩桩长关键是控制好入土深度≥9.0M，喷浆深度在-1.0M～-9.0M区间。

c控制好桩机垂直度，保证桩的垂直度控制≤0.5%；桩体成型后搭接长度（横向≥15㎜、纵向≥20㎜），以保证止水帷幕的严密性。

d严格执行下沉、提升规定时间和速度，速度要均匀以保证桩体搅拌均匀。本工程下沉速度≤1M/min;提升速度控制在0.5～0.6M/min。

e开钻前，项目技术负责人对钻进速度、复搅次数、喷浆速度和次数及停浆面向作业人员作技术交底，特别对水泥用量、水泥浆液水灰比进行检查。

d集料斗中水泥浆液要按每根桩水泥耗料配制和水灰比要求随拌随用，避免存放时间过长，停放时间超过2小时禁用。

c保证地面下1M的桩头质量。上部送桩时在桩架上划上标高1M～2M分界线，当桩钻提升至2M刻度线时，速度减慢，搅拌上升，当提升到离地面0.5M停止搅拌数秒，保证桩顶0.5M保护层，最后提出地面。

d停浆面控制在与自然地面平齐。做好现场浮浆的清除工作，保证桩机行走移位。

e毛竹插筋施工：采用一根比∮100口径稍大的钢管套筒，在成桩钻具取出后将插筋压入桩中，套筒上部采用红漆标好标高刻度线，确保毛竹插筋的高度控制。插筋上部预留≮150㎜满足伸入压顶内连接锚固。（压顶200㎜厚、C20砼∮10@200双向配筋）。

f桩间接缝处理。施工时因两台机分段作业以及因夜间停息的施工搭接处，已成型部分桩的水泥土已经凝固硬化，为保证止水效果，在阻水面采取外包桩加强、外包桩与工程隔栅桩间采取压力注浆及内补小直径桩法，确保止水效果。见图5。

③加强施工过程监控，便于对建筑沉降、倾斜观测对比，在远离作业区留好观测永久保护点，做好观测原始资料。

2）土方开挖、管线支护及测量监控

维修工作在桩施工结束28天后进行。为防止机械挖断支护桩造成质量安全事故，土方开挖分层进行。首先土方挖至地面下-1M处，做好桩顶压顶200㎜厚、C20砼、∮10@200双向配筋，砼内掺早强剂。同时开挖管道上部埋置深度在1.0～2.0米煤气管道、暖气管沟及六孔通讯电缆，并在土方开挖区域内用钢管桩、钢桁架分别进行有效支撑。最后分层挖至维修基底。土方的开挖量，以满足基底维修工作面为准。基坑上部除桩基垂直面外其余三面注意安全放坡。基底向上1.5M部位可利用桩基作支点，用木板加水平支撑临时支护。开挖施工期间紧密做好测量监控，发现异常情况及时处置，确保管线、建筑物及人身安全。开挖断面见图6。

3）井点降水

由于止水支护桩已阻断北侧南向的地下水流，故降水不宜太深，以满足污水管道底以下500㎜为宜。采用单排井点降水，井点埋设在维修管道南侧。施工中持续降水，确保地下水位低于土方开挖面500㎜。

4）污水导流排放

为在施工期间要保证排污畅通，保障附近三个居民小区的正常生活，在污水上游实施截流，用污水泵抽出，通过临时排水管对被截流的污水进行导流排放至下游污水井。下游污水井在本管道口侧同时封堵，直至污水管道修好后恢复。

5）污水管道的修复及路面恢复

挖至维修基底，重新做好管底基础，按规范要求做好防水接口。修复管道结束，拆除井点，分层夯实回填土方。逐一将通讯线路、暖气管沟特别煤气管道的支承回归地面。待管道接口养生结束后，清除两端堵塞，恢复污水流通。最后恢复路面。

6结语

1）利用管线探测仪(德国IPEK-摄像检测系统)深入人无法到达的地下管道内进行探测，准确检测出管道破裂的位置、破裂程度，为正确处理方案提供了最直接依据。对准确查明城市地下管道破裂位置、程度是个好的办法。

2）本工程从打桩至维修结束，共经历三个多月，从开挖情况来看止水效果良好，通过测量监控，未发现任何异常，证明支护质量良好。达到了预期目的。

3）根据本工程特点，选用三排格构式布置并在深层搅拌桩中插入∮100长3M毛竹作为插筋，加之桩顶压顶结构，形成桩体协同工作，有力保证了基坑边坡稳定，实现了有效止水。实施效率高，效果好，同时节约了工程成本。是针对中小型支护止水项目的尝试和创新。

参考文献：

[1]中国建筑科学院研究院.JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]建筑施工手册(4版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3]赵志普简明深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.

[4]韩星亮吕海江郝长亮等，水泥土型钢桩在工程基坑支护中的应用[J],施工技术，2012（4）4158-62