不良地质条件下排水管道基础处理

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1、不良地质条件下排水管道基础处理李虹(青海海南天和路桥工程有限公司 西宁 810000)摘要针对湿陷性黄土地质 ,分析了影响排水管道基础的因素 ,提出对排水管道基础处理的方法 。关键词道路工程不良地质排水管道基础处理方法不良地质条件对排水管道的质量影响很大 ,如果处理不好就会使排水管道产生不均匀沉陷 ,造成管道 漏水 、淤积 、错口 、断裂等 。不良地质主要有 : 软粘土 、杂填土 、冲填土 、膨胀土 、红粘土 、泥炭质土 、岩溶 、湿陷性黄土等 。湿陷性黄土地区在我国土地面积中占相当 大的比例 ,在这种土质中敷设管道 ,对地基的处理有着 特殊的要求 。1 影响地基的因素(1) 强度及稳定性 。

2、当地基的抗剪强度不足以支 撑上部结构的自重及附加荷载时 ,地基就会产生局部或整体剪切破坏 。(2) 压缩及不均匀沉降 。当地基由于上部结构的 自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形时 ,特别 是超过管道所能允许的不均匀沉降时 ,则会引起管道 过量下沉 ,接口开裂 ,影响管道的正常使用 。(3) 地震造成的地基土震陷以及车辆的振动和爆 破等动力荷载可能引起地基土失稳 。(4) 地基渗漏量或水力比降超过容许值时 ,会发生 水量损失或因潜蚀和管涌而可能导致管道破坏 。2 管道地基处理湿陷性黄土地区管道发生事故的主要原因是地基 的不均匀沉降 。因此管道对地基强度 、稳定性及不均匀沉降均有严格的要求 。

3、湿陷性黄土地基处理的目的是消除黄土的湿陷性 ,提高地基的承载能力 ,常用的方 法有换填灰土或素土垫层 、砂或砂石垫层 ,强夯法等 。2 . 1 换土垫层2 . 1 . 1灰土垫层 灰土垫层常被用于非自重湿陷性黄土地区管道基础的处理 。一般适用于处理 1 4 m 厚的软弱土层 。管道的基础是条形基础 ,作用于地基上的力也比其它 建筑物小 ,而且是基槽开挖后埋入地下 ,表面的软弱土一部分已被去掉 , 所以在管道施工中常用灰土 ( 或素土) 垫层来处理湿陷性地区的管道基础 ,提高承载力 ,减少沉降力 。 灰土垫层是将基础下面一定范围内的弱土层挖去 ,用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分 层回填

4、夯实或压实 。承载力的确定 。经过人工压实 (或夯实) 的 37灰土垫层 ,当压实系数控制在 0 . 97 及干土重度不小于14 . 5 5 . 0 kN/ m3 时 , 其容许承载力可达 300 k Pa 以 上 。对于 28 灰土 ,当压实系数控制在 0 . 97 及干土重度不小于 14 . 8 15 . 5 kN/ m3 时 , 其容许承载力可达300 k Pa 。灰土垫层材料配比 。灰土中石灰用量在一定范 围内 ,其强度随灰土用量的增大而提高 ,但当超过一定限值后 ,强度则增加很小 ,并且有逐渐减小的趋势 。19 灰土只能改善土和压实性能 ,28 和 37 灰土一般作 为最优含灰率 ,

5、但与石灰的等级有关 ,通常应以 CaO +MgO 所含总量达到 8 %左右为最佳 。 灰土中土不仅作填料用 ,而且参与化学作用 ,尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性 。含量越多 ,灰土强度越高 ,土粒粒径不得大于 15 mm 。灰土垫 层的施工 ,应严格按有关规程进行 。灰土的质量检验 。一般采用环刀取样 ,测定其 干土重度 。质量标准可按压实系数确定 ,一般为 0 . 930 . 95 。管道基础压实系数一般采用 0 . 95 ,不得小于0 . 90 。灰土垫层的厚度与湿陷变形的关系 。垫层具有 一定的厚度才能使湿陷量最大的上部土层的湿陷性消除 ,并由垫层扩散到天然黄土层的附加力减少

6、到某种 程度 ,使浸入后的湿陷量减少 。垫层的宽度则以沟槽宽度为依据 ,对于孔洞 、沟涧 、墓穴及其它回填土 、淤土地区 ,垫层处理范围要扩大 。2 . 1 . 2素土垫层 素土垫层是先挖去基坑下的部分或全部软弱土 ,然后回填素土分层夯实 ,处理非自重湿陷性黄土 ,管径不大的管道基础常采用素土垫层 。 素土垫层的土料一般以粘性土为宜 ,填土必须在无水的管沟 (基坑) 中进行 。夯 ( 压) 实施工时 ,应使土 的含水量接近于最佳含水量 ,填土的夯 ( 压) 实应分层进行 ,多层虚铺的厚度可参照灰土垫层的虚铺厚度 。2 . 1 . 3砂和砂石垫层 当管道的不透水性基础与软土层相接触时 ,在荷载的

7、作用下 ,软弱土地基中的水被迫从基础两侧排出 ,基底下的软弱土不易固结 ,形成较大的孔隙水压力 ,还 可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险 。 砂垫层和砂石垫层材料透水性大 ,软 (下转第 30 页)27王祥等盐渍土作为路基填料时常见病害及其机理分析未溶化 ,则上层的水分无法下渗 ,致使上层填土中的含水量超过液限 ,在振动荷载的周期性挤压 、冲击作用 ,路基就出现翻浆 ,导致路面泥泞不堪 。2盐渍土路基常见病害的预防和处理盐渍土路基病害一般具有难以预见性 ,路基病害 通常不是单一发生的 ,往往是几种病害会在同一地段同时并且反复出现 ,病害出现后 ,一般难以彻底根治 。 盐渍土地区的路基

8、病害要以预防为主 ,在勘察 、设计 、施工中要认真加以考虑 ,病害出现后 ,要及早进行 处理 。路基病害出现后 ,根据不同的路基情况采用不同 的处理方法 。对岩盐路基基底 ,溶洞发育时 :(1) 当表层盐壳厚度较薄 ,溶洞发育 、盐壳下岩盐 结构疏松时 ,一般采用换填的方法 ,即清除盐壳及一定厚度岩盐层 ,用片石 、砾石土 、细砂分层换填 。(2) 当岩盐厚度较厚 、溶洞发育 、岩盐结构致密 ,一 般采取揭开盐壳 ,填堵溶洞并捣实 ,然后回填卵 、碎石 至原地面 ,并采取人工方法 (钻孔自流排水) ,降低岩盐下承压水水头高度 ,以达到控制溶洞发育的目的 。 对盐渍土路基 :(1) 对于防止次生

9、盐渍化而引起工程病害 ,我们一 般采取控制路基最小高度的措施 ,抬高路基 。(2) 关于腐蚀 ,我们一般在设计过程中 ,采取防腐 措施 ,比如采用特种水泥 、加大钢筋保护层厚度 ,或是在构筑物外表涂上沥青等进行预处理 ,以防构筑物被 腐蚀 。(3) 对盐渍土膨胀的防治措施 ,一般以预防为主 ,即严格控制路基填土中的引起膨胀的盐分的含量 。一般控制硫酸钠含量小于 2 %的范围内 ,控制碳酸钠的 含量在 0 . 5 %以内 。如果路基膨胀现象出现 , 可以采 取钻孔灌浆 (BaCl2 ) 的方法消除膨胀 。若松胀出现 ,可 对松胀部分再重新密实 , 或是把表面松散层除去 , 换 填 。(4) 特殊

10、方法 。包括土工布防止路基渗水方法和 化学处理方法等 。3 结语外在条件的改变导致了盐渍土土体内在相变的发 生 ,而相变本身就是一个涉及到热学 、力学 、化学等学科的复杂领域 ,因而盐渍土地区的路基病害产生是一个复杂的过程 。 目前国内缺乏系统研究盐渍土地区路基病害的相关成果 ,工程经验也不十分成熟 。参考文献许攸在. 盐渍土地基. 北京 :中国建筑工业出版社.徐学祖 ,王家澄 ,张立新. 冻土物理学. 北京 :科学出 版社.翟宵云 ,易大河. 盐渍土地区路基病害及治理措施.兰州 :铁道部第一勘察设计院.李善皋. 盐渍土地区毛水强烈上升高度计算公式研 究. 兰州 :铁道部第一勘察设计院线路处.

11、青藏铁路察尔汗盐湖地区基底岩盐物理力学性质的研究 ,中科院青海盐湖研究所. 青藏铁路察尔汗盐湖盐溶的成因 、分布及防治措施 的研究 ,铁道部科学研究院西北研究所 ,1980 .123456(上接第 27 页)弱土层受压后 ,垫层可作为良好的排水面 ,可以使基础 下面的孔隙水压力迅速消散 ,加速垫层下软弱土层的 固结和提高其强度 ,避免地基土塑性破坏 。因此湿陷 性黄土地基处理也可采用砂和砂石垫层 。2 . 2 强夯法强夯法处理地基具有效果显著 、设备简单 、施工方 便 、适用范围广 、经济易行和节省材料等优点 。对湿陷 性黄土地基的加固有较好的效果 ,在管道施工中 ,若遇到湿陷性黄土层厚 、湿

12、陷性变形大 ,且管道自重大 ,对管道的安全性要求高的情况下 ,也可用强夯法来处理 基础 。大夯击能量导致土体大量沉陷 ,使原来欠压密状态转化为超压密状态 ,消除湿陷性 。而在再次受水浸时由于土吸咐水而造成土体微量膨胀 。在锤底范围内的土层形成超压密土的硬壳 ,承载力提高 。在湿陷性黄土地基土上进行强夯 , 当夯击能为10002000 kN 时 ,一般可消除夯面下 5 8 m 深内黄 土底湿陷性 , 5 m 深度内的土的压缩模量可提高到150M Pa ,容许承载力可提高到 200 k Pa 以上 。管道地基处理大都是隐蔽工程 ,很难直接检验其 处理效果 。这就要求在地基处理施工过程中和施工完成之后应注意 :(1) 在地基处理施工中 , 只了解如何施工是不够 的 ,还必须了解所采用处理方法的原理 、技术标准和质量要求 。(2) 作好监测 ,采用可行的检测手段对施工质量和 处理效果进行检验 ,确保质量 。30 1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.