摘要:溝槽開挖與支護(hù)是市政道路排水管道工程中的重要施工項(xiàng)目,其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)
量,對于施工技術(shù)與工藝的研究具有一定價(jià)值,為此提出市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)研究。
根據(jù)市政道路工程實(shí)際情況,對溝槽開挖與支護(hù)施工進(jìn)行策劃,在施工現(xiàn)場進(jìn)行測量放線和清表處理,采用“縱向分段,縱向分層,邊挖邊支護(hù)”的方法進(jìn)行排水管道溝槽開挖,利用拉森鋼板樁對溝槽支護(hù)。實(shí)例分析結(jié)果表明,排水管道溝槽開挖施工中地表水平位移和施工后地表沉降均未超出最大限值,符合施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范,設(shè)計(jì)技術(shù)能夠有效保證施工質(zhì)量,在市政道路工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:市政道路;排水管道;溝槽開挖;支護(hù)施工;拉森鋼板樁
中圖分類號:U455.45""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A"""""""""""" 文章編號:
Research on Excavation and Support Construction Technology of Municipal Road Drainage Pipeline Trenches
YU Longbo,WU Ruifei
(Shandong Mingxin Engineering Group Co.,Ltd.,Qingdao Shandong 266000,China)
Abstract:Trench excavation and support is an important construction project in the municipal road drainage pipeline engineering, and its construction quality is directly related to the quality of the whole project,and the quantity is of certain value for the study of construction technology and technology, so the research of trench excavation and support of municipal drainage pipe is proposed.According to the actual situation of municipal road engineering, plan the excavation and support construction of the grooves, and measure the line and clear the table in the construction site.The method of\"longitudinal section, longitudinal stratification,digging and supporting\"is to excavate the drainage pipe trench,and the Laren steel plate pile is used to support the trench.The result of case analysis show that the water drainage pipe trench surface horizontal displacement and the surface settlement after the construction do not exceed the maximum limit,which is in line with the construction quality.Quantity acceptance specification,design technology can effectively ensure the construction quality,and has a good application prospect in the field of municipal road engineering.
Keywords:municipal road;drainage pipeline;trench excavation;support construction;Larsen steel sheet pile
0 引言
市政道路排水管道是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,對于城市的正常運(yùn)行和居民的生活質(zhì)量具有重要影響。溝槽開挖及支護(hù)施工是市政道路排水管道建設(shè)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)排水管道工程的質(zhì)量和安全性。因此,對市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)的相關(guān)研究涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,包括土木工程、地質(zhì)工程、水利工程等。在研究過程中,需要綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)和技術(shù)手段,對溝槽開挖及支護(hù)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析和研究。同時(shí),還需要結(jié)合實(shí)際工程案例,對不同地質(zhì)條件、施工環(huán)境下的開挖和支護(hù)方式進(jìn)行比較和分析,以選擇最適合的施工方案和技術(shù)手段。本文旨在探討市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)要求,結(jié)合實(shí)際工程案例,提出相應(yīng)的施工方案和質(zhì)量控制措施。通過對相關(guān)文獻(xiàn)的綜述和分析,了解當(dāng)前市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[1]。同時(shí),通過實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)地考察等方法,深入了解溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果和存在問題,為提高市政道路排水管道工程的整體質(zhì)量和安全性提供技術(shù)支持和參考。
1 市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工設(shè)計(jì)
1.1 施工策劃
市政道路排水管道位置比較深,溝槽開挖工程量較大,為了保證施工效率,在排水管道溝槽開挖時(shí),使用3.0 m3的抓斗式挖掘機(jī)對土方開挖,利用土方運(yùn)輸車對土方拋卸[2]。在溝槽開挖施工中,首先通過抓斗式挖掘機(jī)將淤泥和土方挖出,露出巖層,根據(jù)地質(zhì)的變化,分期分批進(jìn)行鉆孔爆破,使其疏松后,用土方運(yùn)輸車將其清理干凈,直到溝槽按照設(shè)計(jì)要求開挖成型。為了保證溝槽開挖施工過程中圍巖的穩(wěn)定性,對排水管道溝槽利用拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)。
1.2 測量放線
為了保證排水管道溝槽開挖施工和支護(hù)施工質(zhì)量,在施工前對現(xiàn)場進(jìn)行測量放線。利用項(xiàng)目方提供的永久坐標(biāo)和高程控制點(diǎn),用全站儀或CF標(biāo)繪市政道路排水管線的埋置軸線,并在兩側(cè)設(shè)置一對導(dǎo)向標(biāo)志,對施工進(jìn)行初步定位[3]。由于抓斗式挖掘機(jī)挖掘運(yùn)動(dòng)比較頻繁,因此在施工過程中都要使用GPS進(jìn)行定位。其次按照城市道路排水管道的總體布局,由施工勘測人員按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行放樣。在測量放樣完成后,對施工場地進(jìn)行平整,由工程測量員將放樣點(diǎn)引到排水管道溝槽外側(cè),在排水管道溝槽外側(cè)設(shè)十字形控制參考點(diǎn),并采取相應(yīng)的防護(hù)措施對參考點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)。將拉森鋼板樁控線按基準(zhǔn)點(diǎn)測量放樣,撒白灰作為鋼板樁軸線,在軸線內(nèi)側(cè)開挖500 mm寬的土方,做好鋼板樁的支承空間。
1.3 市政道路排水管道溝槽開挖
在排水管道溝槽開挖之前,除了設(shè)置測量尺,還應(yīng)該在軸線的一側(cè)設(shè)置基線,并在排水管道溝槽的縱向上設(shè)置基準(zhǔn)線,以控制排水管道溝槽的開挖。挖掘機(jī)按照GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位,并通過對標(biāo)GPS定位相結(jié)合的方式互相檢查,防止出現(xiàn)差錯(cuò)。
根據(jù)排水管道溝槽開挖的深淺、支護(hù)形式的差異,采用“縱向分段,縱向分層,邊挖邊支護(hù)”的方法進(jìn)行排水管道溝槽開挖。在施工過程中,采取一種分段式的跳挖法,即在施工中采用兩個(gè)班組進(jìn)行分段開挖,同時(shí)進(jìn)行流水作業(yè),每一工作面配備2~4臺(tái)型號為KHFASH-A4F7A抓斗式挖掘機(jī)。挖溝深度較大的區(qū)域,使用長臂式挖掘機(jī)開挖[4]。按垂直分層原理,按三步法進(jìn)行排水管道溝槽開挖,直至挖至設(shè)計(jì)深度。第1層排水管道溝槽是從原來的土層開始,一直到第1層的內(nèi)部支護(hù),并且及時(shí)地進(jìn)行內(nèi)部支護(hù)的安裝;第2層排水管道溝槽開挖至溝底,保留30 cm~50 cm厚的人工清土;第3層在設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm的地方鋪上砂墊層,并對溝槽中的水進(jìn)行及時(shí)的排水,每隔10 m~15 m布置一口集水井,將溝槽內(nèi)的積水收集到井內(nèi),然后把水排到城市的管網(wǎng)里[5]。溝槽內(nèi)土方開挖完畢后,應(yīng)及時(shí)將淤泥和土方運(yùn)到指定地點(diǎn)貯存,不允許將土方堆在溝邊8.5 m以內(nèi),防止土方堆放對挖好的排水管道溝槽圍巖造成壓力,從而導(dǎo)致溝槽圍巖變形。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,在規(guī)定的范圍內(nèi)將挖出的土方進(jìn)行拋填,且不能對挖溝和鄰近的道路、橋梁等造成影響,也不能阻礙車輛的正常通行,同時(shí)要兼顧環(huán)境保護(hù)和生態(tài)效益[6]。在挖槽成形后,由監(jiān)理單位和施工單位聯(lián)合使用COMPLENDESION進(jìn)行資料的測量和復(fù)核[7]。經(jīng)三方核對資料正確,且排水管道溝槽開挖滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求后,即認(rèn)為初步驗(yàn)收通過。接下來,對排水管道的挖槽進(jìn)行平整,根據(jù)設(shè)計(jì),將300 mm~400 mm的天然級配砂礫石墊層填滿,平整后再對其進(jìn)行平整度檢查,如果高程為0~200 mm即合格,否則為不合格。
施工方式:用運(yùn)輸車輛運(yùn)輸砂礫土,在溝槽底部充填時(shí),運(yùn)輸車上的填料經(jīng)填料斗,向溝槽底部插入直徑50 cm的管道,此時(shí),反鏟挖掘機(jī)連同砂礫石層一同挖掘,完成后,由施工人員到溝槽底部進(jìn)行人工清理。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場勘測成果,利用導(dǎo)管將細(xì)砂卵石充填于溝槽內(nèi)[8]。攤鋪前應(yīng)按“先深后淺”的原則,進(jìn)行合理的攤鋪,直至路基平整后的平整度符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。溝槽海底砂墊層整平后,首先要做自檢,然后利用測深儀對溝底進(jìn)行找平,再由專業(yè)人員對其進(jìn)行檢驗(yàn),直到管道整體符合設(shè)計(jì)要求為止。并將該工程的總體檢測結(jié)果提交給監(jiān)理公司,由施工方共同確認(rèn)后,方可繼續(xù)進(jìn)行下一步的施工。
市政道路排水管道溝槽開挖施工中需要注意以下事項(xiàng):在施工過程中,要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施工,開挖斷面不得低于設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)禁超深和超寬[9]。在排水管道溝槽開挖時(shí),要根據(jù)地層的不同,對其開挖的深度、寬度進(jìn)行合理控制,并對溝槽的開挖坡度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以避免因邊坡太大造成開挖工作量過大,或邊坡過小而發(fā)生坍塌。其次,排水管道溝槽的挖掘要從上到下逐層進(jìn)行,同時(shí)要注意抓斗的深度及間距。各層的挖掘深度根據(jù)土層的土壤條件及挖掘方式而不同。在開挖到設(shè)計(jì)深度時(shí),要檢查地層的土壤性質(zhì),如有不符合設(shè)計(jì)要求的,要及時(shí)報(bào)告和調(diào)整,以此保證溝槽開挖施工質(zhì)量。
1.4 排水管道溝槽拉森鋼板樁支護(hù)
在溝槽開挖至30 cm左右時(shí),為了防止溝槽圍巖變形,對排水管道溝槽圍巖進(jìn)行拉伸鋼板樁支護(hù)施工。在插入鋼板樁之前,應(yīng)逐根檢測鋼板樁,將鎖口處銹蝕嚴(yán)重的鋼板樁剔除,經(jīng)檢驗(yàn)合格后,在插口處涂抹黃油,以減小插樁過程中所受的摩阻力。為了保證拉森鋼板樁的安全吊裝,采取兩點(diǎn)起吊的方法,一次最多只能起吊3個(gè)。鋼板樁的插打采用篩孔法,即把10~20個(gè)鋼板樁成列插在導(dǎo)向架中,在導(dǎo)向架的兩端設(shè)置固定鋼板樁以保持穩(wěn)定。隨后,按照施工順序,先讓每根鋼板樁的1/3高度進(jìn)入導(dǎo)向架并固定,之后逐步加深插入深度,直至達(dá)到鋼板樁總高度的1/2,確保插入過程穩(wěn)定且垂直[10]。在打樁時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對鋼板樁垂直度的監(jiān)控,保證鋼板樁的傾斜度<1.5%。拉森鋼板樁豎向偏差超過容許值時(shí),應(yīng)采取調(diào)整插打次序或拔插法進(jìn)行糾偏,嚴(yán)禁采用拉齊法,以免拉森鋼板樁發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形[11]。當(dāng)全線拉森鋼板樁全部插入完畢后,按4.5 m~5.5 m間距進(jìn)行第1層H形鋼梁及鋼管內(nèi)側(cè)撐的安裝,第1層的內(nèi)側(cè)支架與H形鋼梁焊成一個(gè)整體,并在鋼板樁上焊上三角形鋼板,對橫梁進(jìn)行支承。鋼板樁安裝完畢后,按照施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求,對鋼板樁的插打質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),主要是對鋼板樁的傾斜、變形、鎖口的閉合情況進(jìn)行檢查,并采用再插打的方法加以改正,保證鋼板樁的垂直度和鎖口的密封性。
當(dāng)排水管道溝槽開挖到鋼支架的設(shè)計(jì)深度后,按照工程設(shè)計(jì)的放線標(biāo)高,將牛腿焊在拉森鋼板樁上,利用小車吊將大梁置于牛腿上,形成H型鋼檁緊貼鋼板樁的壁面,并用C35強(qiáng)度的細(xì)石混凝土填充樁與樁墻之間的空隙。在鋼桁梁澆筑完畢后,用一根Φ500 mm×20 mm的鋼管支架將其連接起來[12]。為保證支架與鋼架的牢固結(jié)合,鋼管內(nèi)側(cè)支架安裝軸線的位置應(yīng)≤15 mm。當(dāng)鋼撐桿較長的時(shí)候,可以通過氣焊將其過大的部分切除。如果鋼支架的長度不滿足要求,且其長度≤15 mm,則可以采用焊接的方式將其用作鋼支架;若鋼撐桿的長度>15 mm,則不宜用作鋼撐桿。為了避免拉森鋼板樁承臺(tái)的安全隱患,必須保證H型鋼橫梁與鋼支架的焊接質(zhì)量都達(dá)到3級,焊縫厚度>20 mm。在管線澆筑完畢并澆筑到鋼支架底面標(biāo)高后,將其拆除,具體卡森鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
如圖1所示,利用振動(dòng)錘拔樁法拔出插入的拉森鋼板樁,利用振動(dòng)錘對鋼板樁周邊土壤進(jìn)行振動(dòng),使鋼板樁與周邊土體的內(nèi)聚力及抗拔性能下降,然后利用提升技術(shù)將拉森鋼板樁從樁基中拔出。采用逆序拔樁方法,首先利用振動(dòng)錘對拉森鋼板樁進(jìn)行鎖孔定位,以減小鋼板樁與周邊土的黏結(jié)強(qiáng)度,并在此過程中實(shí)現(xiàn)對樁的振動(dòng)和拔樁。對于較難拔起的鋼板樁,可以在振動(dòng)錘的作用下向下振動(dòng)300 mm~400 mm,使拉森鋼板樁橫向振動(dòng),直到鋼板樁成功拔出為止。在某工程中,出現(xiàn)一些鋼板樁拔樁困難的情況,現(xiàn)場進(jìn)行了分析,主要是由于鋼板樁的共同連接,使鋼板樁的承載力增大。施工方用角鋼將鋼筋混凝土組合成一個(gè)整體,待振松后一并拉出,拆除拉森鋼板樁后,應(yīng)立即對排水管道溝槽進(jìn)行回填、壓實(shí),以此完成市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工。
2 實(shí)例應(yīng)用與分析
2.1 工程概況
以山東省青島市某市政道路排水管道工程為工程背景,該市政道路為城市主干道,排水管道南北走向,全長1 526.42 m,管道直徑為2 435.15 mm,排水管道設(shè)置在道路南側(cè),單側(cè)布置,采用頂管施工方式,開槽段埋管深度為8.42 m,采用HDPE管材,管道接口為橡膠圈接口,溝槽開外放坡為1:5。排水管道基礎(chǔ)為軟土+砂石基礎(chǔ),按照從下到上順序基礎(chǔ)土層分別為粉質(zhì)黏土、礫石、粉質(zhì)砂土、淤泥質(zhì)黏土和自填土,土層厚度分別為2.15 m,3.42 m,4.15 m,3.14 m,4.16 m,當(dāng)排水管道埋深>5 m時(shí)采用鋼筋混凝土管,承接橡膠圈接口,個(gè)別地段巖層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖,該段溝槽開挖需要進(jìn)行鉆孔爆破施工。排水管道基礎(chǔ)為混凝土基礎(chǔ),此外該市政道路工程還設(shè)置12座檢查井,檢查井間距為110.15 m,其中包括1 250 mm污水檢查井5座,1 350 mm超深檢查井7座。根據(jù)對該市政道路工程施工現(xiàn)場巖土勘察報(bào)告,排水管道溝槽開挖范圍內(nèi)巖土壓實(shí)性較差,并且屬于淤泥層流塑,溝槽圍巖穩(wěn)定性較差,而且工程所在區(qū)域氣候?qū)儆趤啛釒ШQ髿夂?,年降雨量較大,大約為1 850 mm,受到大氣降雨影響,在排水管道溝槽開挖過程中可能會(huì)出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象,因此管道溝槽開挖過程中需要采取支護(hù)措施。
2.2 施工效果與討論
根據(jù)該市政道路工程實(shí)際情況,按照上文施工流程開展排水管道溝槽開挖和支護(hù)施工?!妒姓缆饭こ膛潘艿朗┕べ|(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GBJ 26115—2020規(guī)定,排水管道溝槽最大地表水平位移量為±20 mm,地表沉降量≤30 mm。根據(jù)規(guī)范要求對該市政道路排水管道施工地表水平位移和地表沉降情況進(jìn)行測量。將市政道路排水管道溝槽開挖施工分為三個(gè)階段,使用IFAG-A5F8水平儀測量每個(gè)施工階段地表水平位移量,根據(jù)測量結(jié)果繪制溝槽地表水平位移曲線(見圖2)。在溝槽開挖施工完成后,在溝槽地表布設(shè)三個(gè)測點(diǎn),每個(gè)測點(diǎn)相距5 m,每隔10 d使用IYFAI-AS7G全站儀測量測點(diǎn)沉降量,使用表格對測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(見表1)。
如圖2所示,該市政道路工程排水管道溝槽開挖施工過程中地表水平位移范圍在+0.008 m~-0.014 5 m,地表位移方向主要為溝槽內(nèi)部方向,最大位移階段發(fā)生在溝槽開挖施工第三階段,說明隨著溝槽開挖深度的增加,地表水平位移逐漸增大,但是整個(gè)施工過程中地表水平位移量未超出規(guī)定范圍,符合《市政道路工程排水管道施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GBJ 26115—2020規(guī)定。從表1中數(shù)據(jù)可以看出,市政道路排水管道溝槽開挖施工完成后測點(diǎn)3沉降量最大,為7.15 mm,測點(diǎn)1地表沉降量最小,為4.85 mm,但是3個(gè)測點(diǎn)位移量均<30 mm,也符合《市政道路工程排水管道施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GBJ 26115—2020規(guī)定。通過以上對市政道路排水管道施工質(zhì)量檢測,驗(yàn)證了該工程溝槽開挖施工質(zhì)量良好,且支護(hù)效果也比較好,有效抑制了溝槽地表變形和沉降,溝槽穩(wěn)定性良好,采取的施工技術(shù)具有良好的可行性與可靠性。
3 結(jié)語
本文對市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行了深入研究,通過分析溝槽開挖和支護(hù)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)要求,結(jié)合實(shí)際工程案例,提出了相應(yīng)的施工方案和質(zhì)量控制措施。研究結(jié)果表明,溝槽開挖及支護(hù)施工是市政道路排水管道工程中的重要環(huán)節(jié),對于保證管道工程的整體質(zhì)量和安全具有至關(guān)重要的作用。在實(shí)際施工中,應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的開挖和支護(hù)方式,并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和安全。本文研究內(nèi)容仍存在一些不足之處。例如,對于不同地質(zhì)條件下的開挖和支護(hù)技術(shù)仍需進(jìn)一步探討和研究。同時(shí),對于施工過程中的環(huán)境保護(hù)和綠色施工等方面也需要進(jìn)一步關(guān)注和研究??偟膩碚f,市政道路排水管道溝槽開挖及支護(hù)施工技術(shù)的研究對于提高管道工程的整體質(zhì)量和安全具有重要意義。未來應(yīng)繼續(xù)關(guān)注該領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)和技術(shù)創(chuàng)新,為市政道路排水管道工程的施工提供更加科學(xué)、合理的技術(shù)支持。
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編輯:楊 洋
收稿日期:2023-12-20
作者簡介:于龍波(1987~),男,山東省青島市人,工程師,研究方向:路面路基、管道溝槽方向。