试论给水管道软基础处理的方法和策略

　　摘要：随着近些年我国经济的快速发展，管道基础设施的建设也在不断推进，全国各地的管道总里程不断提高，通过管道运输的资源涉及范围也在不断扩大，随着包括西气东输等大型工程的竣工，可以说，我国的管道运输已经成为国民经济中不可缺少的重要部分，这完全是由于管道运输是一种极为方便、安全和快捷的运输方式，但是，我国地域广阔，各地的地质、气候等有着较为明显的差别，因此，管道在家具体的施工过程中必然会有所不同，本文主要就管道在一些软地基上进行工程建造时可能出现的问题进行阐释，并提出相应的解决方法，以期能为我国管道工程的发展提供参考和帮助。

　　关键词：给水管道;软基础处理;方法;策略

　　我国近些年社会主义市场经济得到了高速发展，科学技术水平相较之前有了非常大的进步，国民的物质需求日益提高，这些都是促进我国管道工程迅速发展的重要因素，通过管路传输资源的范围越来越广，管路总里程数不断突破新高，但是随之而来的还有很多难题，例如：随着地理位置的改变，管道施工所处的地基性质也会不断改变，施工地当地的气候也会对管路的设计、施工、维护等造成影响，这些都是需要管道工程建设需要着重考虑到的。经过长时间的摸索和研究，在长距离的管道安装中，目前施工大多采用直接填埋的方式。这样的施工方式就需要考虑到不同的地基、土质的要求。本文主要探究软基基础下的给水管道处理方法和解决策略。

　　一、影响软基处理的几个重要因素

　　(一)强度及稳定性

　　软基的地基强度一般较为脆弱，当软基抗剪强度及其负荷量无法支撑上部的铺设管道和其他附件的自重时，软基通常都会出现局部或者整体的崩坏，这在管道施工过程中是非常危险的事情，往往容易造成施工事故，延误整个工期。

　　(二)压缩以及不均匀沉降

　　在管路施工过程中，如果不经过科学的规划和设计，使管路整体的自重超过软基所能承受的不均匀沉降的上限时，软基会出现大规模的压缩和变形，最终引起管道整体的过度下沉，造成接口处的崩裂和塌陷，破坏整个工程的连续性，造成人力物力的浪费。

　　(三)外力因素的影响

　　施工地区如果出现地震或者大量的车辆经过、爆破工程等，这些外力会对软基的土层的稳定性造成影响，可能导致地基土失稳现象的出现。

　　(四)渗漏量或者水力比降的影响

　　当软基的渗漏量或者水力比降达到饱和值或者达到过饱和状态时，管道内部可能会因为水量的损失或者由于潜蚀、管涌等被破坏，造成管路的破损。

　　综上所述，当软基出现以上问题时，可能会对埋设在软基上的管路造成严重的破坏和影响其正常使用，为了保证管道工程的正常开展和使用，就需要对软基进行及时的处理。在确定管理的施工方案时，首先就要根据施工地具体的软基情况列举可能出现的问题并进行预防方案的制定，通过运用多种处理技术、方法的比较，最终确定最为科学、合适的软基处理方案，保证既可以满足设计需要，又尽最大可能不延误工期。

　　二、软基的处理方法

　　为了保证管道工程在软基上的顺利开展和后期的正常使用，必须对管道施工地的软基进行一定程度的处理，软基处理的核心就是消除其湿陷性和提高其承载能力，这也是软基处理工程与其他工程建设中的地基处理截然不同的地方。对于非自重湿陷性的软基，经过处理后的软基其饱和自重压力与附加压力之和小于等于湿陷起始压力以及其厚度达到压缩层下限，那么就可以认为该软基处理已经达到了工程要求。但是对于自重湿陷性的软基，其处理要求就需要使基础地面以下全部的自重湿陷性土层全部达到非自重性土层的要求，不能仅仅以压缩层厚度为下限。软基处理方法目前有很多种，例如：土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸法等。各种方法都有其适用条件和地区，不能一概而论，施工企业和工程师要因地制宜，根据施工地的地质条件和设计要求合理选择科学的软基处理方案，这样才能保证管道施工工程最终的安全性和高质量。

　　(一)灰土垫层

　　一般来讲，非自重湿陷性黄土地区管道的基础处理都是灰土垫层。广泛被用于1～4米厚软弱土层的处理。管道的基础一般都是条形基础，比其他建筑作用在地基上的力都要小一点，并且是在基槽之后埋到地下的，部分表面软弱图已经被去掉，所以管道施工过程中经常拿灰土(或者是素土)垫层作为处理湿陷性地区的管道基础，来减少沉降力提高承载能力。灰土垫层是挖去基础下面一定范围的弱土层，然后用一定比例配合的灰土在最优含水量的情况下分层来回压实或者夯实。

　　1.承载力的确定。

　　经过人工夯实(或压实)的3：7灰土垫层，当干土重度大于14.5～15.0kN/m3并且压实系数控制在0.97的时候，其容许承载力至少能达到300kpa以上。当干土重度大于14.8～15.5kN/m3及压实系数控制在0.97时，其能承受的压力可以达到300kPa。

　　2.灰土垫层材料配比。在一定范围内，灰土中石灰的用量强度随着灰土用量的增加而加强，但是超过一定的限定，强度的加强趋势很小，且有逐渐减小的趋势。1：9灰土只能改善土和压实性能，一般来讲奥，最优含灰率是3：9和2：8的灰土，但这也与石灰的等级有关系，通常来讲，最佳配比是CaO+MgO大概占到8%的含量。灰土中土不仅仅是填料，还参与化学反应，主要是因为土中胶粒或者粘粒具有一定的胶结性和和活性。

　　粘粒含量越多，灰土的强度越高，土粒的粒径要控制在15毫米以内。灰土垫层的施工过程应该严格按照有关规定进行。

　　3.灰土的质量检验。

　　测定灰土的干土重度一般采用的是环刀取样法，质量标准可以根据压实系数确定，一般控制在0.93～0.95。管道基础的压实系数不能小于0.90，一般采用的是0.95压实系数。

　　4.灰土垫层的厚度与湿陷变形的关系。一定厚度的垫层才能消除湿陷量最大的上部土层湿陷性，并使得从垫层扩散到天然黄土层的附加力减少到某种程度，再减少浸入后的湿陷量。沟槽的宽度是垫层宽度的依据，如果是孔洞、墓穴、沟涧或者其他淤土、填土地区，就要扩大垫层的处理范围。

　　(二)素土垫层

　　素土垫层是先行挖去基坑下的全部软弱土或部分软弱图，然后回填素土分层压实，处理I级的非自重湿陷性黄土，管径不大的管道基础常常采用素土垫层。素土垫层的涂料采用粘性土最佳，必须在没有水的管沟中进行填土。在进行夯实工作时，土的含量应接近最佳含水量，分层进行填土的夯实工作，虚铺的多层厚度可参考灰土垫层的虚铺厚度。

　　(三)砂和砂石垫层

　　如果管道的不透水性基础接触到软土层，在荷载的作用下，软弱土地基的水会被迫从基础两侧排出，其底下的软弱土不容易固结，形成比较大的孔隙水压力，还很容易造成由于地基强度降低而产生的塑性破坏的危险。砂石垫层和砂垫层的材料透水性比较大，所以使得基础下面的孔隙水压力消散的很迅速，加速垫层下软土层的固结并提高强度，从而也就避免了地基土塑性被破坏。所以砂和砂石垫层也同样适用于失陷性黄土地基的处理。砂垫层的宽度不仅要根据垫层侧面的最大承载力确定，还需要满足应力扩散的要求。，以防垫层土质比较松软，垫层宽度不够，垫层部分被挤入侧面软土中的情况发生，造成基础沉降的结果。砂、砂土垫层的材料以质地坚硬、级配良好的料为佳，颗粒不均匀，系数应大于10。管道基础砂垫层最好采用中粗砂，也可参加一定比例的碎卵石。对于质量检查使用，容积大于200cm3的环刀压入垫层土进行取样，测定干重度，如果不小于砂料在中密状态时的干重土度数，则质量合格。例如中砂一般为15.5～16kN/m3。

　　(四)强夯法

　　使用长航法来处理地基的优点有很多，施工方便，设备简单，适用范围广，效果显著、经济且节约材料。对于加固湿陷性黄土地基具有良好的效果，在管道施工过程中，如果遇到湿陷性黄土层厚，管道自重大，且实现性变形大的情况，还要高度要求管道的安全性，可采用强夯法进行基础处理。强行对视线性黄土地基进行夯实，夯击能在1000～2000kN时，大概可消除夯面以下5～8m黄土的湿陷性，五米深度内的土的压缩模量可以提高到150MPa，容许承载力，最少可达到200kPa之上。

　　结语：

　　综上所述，在我国目前社会主义市场经济体制得到快速发展的背景下，管道工程的建设对于资源运输的贡献是非常巨大的，给水管道遍布全国各地，但是由于各地土质的不同，在管道施工过程中常常会出现软基塌陷等事故，严重影响社会主义建设，所以，针对给水管道安装过程中出现的问题，可以通过灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法进行处理，提高土层的抗剪强度和承载力，保证给水管道安装工程的顺利开展。

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