供水管道工程软基处理方案研究

供水管道工程软基处理方案研究

孔德丽

（珠海市西江市政设计有限公司，广东珠海  519000）

摘要：水泥土搅拌桩、高压旋喷桩复合地基是供水管道工程中软土地基加固常用的两种方法。本文主要研究水泥土搅拌桩、高压旋喷桩两种复合地基处理方案的原理和不同，旨在为供水管道工程软基处理方案选择提供参考和借鉴。

关键词：复合地基；水泥土搅拌桩；高压旋喷桩

Research on soft foundation treatment scheme for water supply pipeline engineering

Kong DeLi

（Zhuhai Xijiang Municipal Design Co.,Ltd;Zhuhai, Guangdong，519000）

Abstract:Composite foundation with cement deep mixed cloumns and high-pressure jet grouting are commonly used methods for soft soil foundation reinforcement in water supply pipeline engineering. This paper mainly studies the principles and differences of the two composite foundation treatment schemes of cement deep mixed cloumns and high-pressure jet grouting, aims to provide reference and guidance for the selection of soft foundation treatment schemes in water supply pipeline engineering.

Keywords:composite foundation;cement deep mixed cloumns;high-pressure jet grouting

1前言

沿海地区广泛存在淤泥、淤泥质土、填土等软土地基，当地基沉降发生后，会造成供水管道的破损渗漏以及供水构筑物严重失稳甚至出现坍塌，对供水工程的安全稳定运行造成不利影响。水泥土搅拌桩、高压旋喷桩复合地基是供水管道工程中软土地基加固常用的两种方法。本文主要研究水泥土搅拌桩、高压旋喷桩两种复合地基处理方案的原理和不同，旨在为供水管道工程软基处理方案选择提供参考和借鉴。

2水泥土搅拌桩复合地基

2.1水泥土搅拌桩复合地基的定义和原理

水泥土搅拌桩复合地基是指以水泥作为固化剂的主要材料，通过深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌形成竖向增强体的复合地基。工作原理是利用水泥的水解及水化反应，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

2.2水泥土搅拌桩复合地基的适用范围

水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土（软塑、可塑）、粉土（稍密、中密）、粉细砂（松散、中密）、中粗砂（松散、稍密）、饱和黄土等土层。不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土，以及地下水渗流影响成桩质量的土层。受桩机钻杆高度影响，最大加固土层深度一般为15m~20m。制成的桩体水泥含量低，强度低，造价较低，约50~100元/米。

对于硬塑、坚硬的黏性土，含孤石及大块建筑垃圾的土层，机械能力受到限制，施工时，应清除桩位处障碍物，若障碍物深度较深需考虑采用“引孔”。由于水泥土搅拌桩机械较大，占地多，受场地条件影响较大，经常存在水泥土搅拌桩无法施工的问题，比如靠近建（构）筑物周边、高压线底下无法打桩。

2.3水泥土搅拌桩施工参数的选择

影响水泥土搅拌桩强度的因素主要有土质、设计荷载、提升速度和下沉速度、地表状况等。设计前，先要在室内标准条件下，选择合适的水灰比、外掺剂和掺量制备不同配比的水泥土试件，进行不同龄期的强度试验，依据90d龄期试块的立方体抗压强度平均值来计算单桩竖向承载力。工程桩正式施工前，应进行试桩（各种桩试验桩数量均不小于3根），以确定现场地质条件下的成桩工艺及各项操作技术参数。

2.4水泥土搅拌桩质量问题及注意事项

水泥土搅拌桩施工质量要求较高，掌握不好容易出现以下质量问题：水泥与土搅拌不均匀而导致局部注浆过多、水泥偏少或无水泥、桩身不连续；施工不易监控，容易造成局部施工桩长不够；固结速度较慢，上部施工截桩用力过猛会导致浅部桩身断裂等等。施工质量不佳会导致现场水泥土桩身强度严重不足，引起荷载难以向下传递，对提高复合地基承载力和控制变形有较大影响。施工时应严格控制喷浆时间和停灰时间，不得中断喷浆，确保桩长，严禁在尚未喷浆的情况下进行钻探提升工作；喷浆应均匀，机头提升速度不大于0.8m/分钟，下沉速度不大于1.0m/分钟；施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。清土和截桩时，应采用小型机械或人工剔除等措施，不得造成桩顶标高以下的桩身断裂或桩间土扰动。

3高压旋喷桩复合地基

3.1高压旋喷桩复合地基的定义和原理

高压旋喷桩复合地基是指通过钻杆的旋转、提升，高压水泥浆通过旋喷钻机喷射，形成喷射流，以此切割土体并与土拌合形成水泥土竖向增强体的复合地基。由于旋喷注浆使用的压力大，因而喷射流的能量大、速度快，对从粒径很小的细粒土到含有颗粒直径较大的卵石、碎石土，均有很大的冲击和搅动作用，使注入的浆液和土拌合凝固为新的固结体。

3.2高压旋喷桩复合地基的适用范围

高压旋喷桩复合地基适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土（流塑、软塑和可塑）、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。对土中含有较多的大直径块石、大量植物根茎和高含量的有机质，以及对地下水流速过大或已涌水的防水工程，应根据现场试验结果确定其适应性。

随着城市化进程的加快，地下设施众多，施工过程中极易造成周围地表的沉陷、邻近建筑墙体的开裂和倾斜、周边道路以及地下管线的破损等。由于高压旋喷桩机械体积小、机动性强、占地少、施工简单效率高、振动小、噪音低，受场地条件影响较小，对现有管道和建（构）筑物影响小，可以有效保护现有管道和建（构）筑物的安全。高压旋喷桩也可作为永久建（构）筑物的地基加固，尤其是在对已有建（构）筑物地基补强和基坑开挖中需要对邻近旧建（构）筑物加以保护时，这种方法能发挥其特殊作用。

高压旋喷桩比水泥土搅拌桩适用范围更广，工程质量也较好，最大加固土层深度可达到30m左右。在相同的水灰比、桩径、桩长和土质条件下，高压旋喷桩单桩竖向承载力和复合地基承载力都要高于水泥土搅拌桩。高压旋喷桩制成的桩体水泥含量高，强度高，可在场地条件有限，要求承载力较高的条件下选用，但造价相比水泥土搅拌桩较高，约180~300元/米。

3.3高压旋喷桩施工参数的选择

影响高压旋喷桩强度的因素主要有土质、喷射材料、水灰比、注浆管的类型和提升速度、单位时间的注浆量等。由于旋喷桩是高压喷浆（20MPa以上）形成的固结体，室内试验很难完成，加固体强度和直径应通过现场试验确定，加固体强度为桩体试块标准养护28d的立方体抗压强度平均值。工程桩正式施工前应进行试桩（各种桩试验桩数量均不小于3根），以确定现场地质条件下的成桩工艺及各项操作技术参数。

3.4高压旋喷桩质量问题及注意事项

高压旋喷桩利用高压流喷射成桩，施工过程中易出现堵管、偏桩、压力不足、压力骤升、不冒浆或冒浆量少等问题。为确保成桩质量，须严格按照标准控制水泥浆液的水灰比，宜为0.8~1.2，宜采用强度等级为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，可掺入外加剂和掺合料，用量需要根据室内配比试验或现场试验确定。为保证桩径及桩身强度，需严格控制注浆压力及旋转速度，一般来说，高压水泥浆液流或高压水射流的压力应大于20MPa，流量应大于30L/min，气流压力宜大于0.7MPa，提升速度宜为0.1m/min~0.2m/min，旋转速度宜取20r/min。

4软基处理方案选择注意事项

（1）在进行软基处理方案选择前，需要进行详细的地质和周边环境勘察，综合考虑工程施工条件、材料供应、施工工艺等因素，保证选择的桩型能够顺利施工。需要注意地质对成桩的影响，对于土中含有较多的大直径块石的土层，需考虑采用“引孔”措施之后，再进行软基处理。

（2）软基处理方案设计要选择科学合理的方法，以达到强度为前提下对沉降进行控制，确保安全的基础上采用经济合理的方法，从而降低工程造价。

（3）当地基沉降发生后，会造成供水管道的破损渗漏以及供水构筑物严重失稳甚至出现坍塌，软基处理需注意主要工艺生产管线与构筑物地基协调。

（4）施工动土前，应对照图纸和现场核查清楚设计桩位附近现状管线和建（构）筑物等情况，施工过程中应注意对现状管线和建（构）筑物等进行检测、保护，防止破坏，如影响施工需与有关单位沟通或迁移障碍物或更改设计桩位；各专业核对孔洞、支墩位置和数量，避免弯头、支墩处桩漏打。

5结语

综上所述，通过对软土地基进行水泥土搅拌桩、高压旋喷桩加固，可以起到提高复合地基承载力和控制变形的作用。两种方法各有优缺点，要按照工程实际情况及方法特点因地制宜地选择处理方案，以满足供水管道工程对软土地基加固的要求。

水泥土搅拌桩和高压旋喷桩的施工，现场控制是影响工程质量的关键，应对施工参数、施工工艺、机械设备三者进行严格控制。同时也要兼顾经济性，对于水泥浆液水灰比、水泥掺量、外掺剂掺量、桩长、桩径、桩的数量和分布范围等都须要严格按有关规范进行设计，施工中要严格按设计图纸和有关规范执行。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）.北京：中国建筑工业出版社.2012

Industry standard of the People's Republic of China.Technical code for ground treatment of buildings(JGJ 79-2012).Beijing: China Architecture & Building Press.2012

[2]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）.北京：中国建筑工业出版社.2011

National standard of the People's Republic of China. Code for design of building foundation(GB 50007-2011). Beijing: China Architecture & Building Press.2011

作者简介：孔德丽（1987-），女，广东珠海人，硕士，工程师，主要研究方向为市政给排水管道设计。

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