滲流作用下管道基礎混凝土澆筑方法

魯文成 張海平

（1.南京華宇建設股份有限公司 江蘇省南京 210000 2.南京路得通市政工程設計咨詢有限公司 江蘇省南京 210000）

混凝土管道在市政、公路建設中廣泛引用，在市政管材中占有很大比例，主要用于排水、污水管道，通常地基較差時，為了保證管道的施工質量，在混凝土管道下會澆筑管道基礎，在地下水位較低的平原區，管道通常處于地下水位以下，因此，澆筑管道基礎時在混凝土初凝前會受到滲流破壞，解決這個問題通常的辦法是對管道沿線進行井點降水，降低基坑周圍地下水位，由于混凝土管道為線形地下構筑物，降水范圍廣，降水措施費用高，并且由于降水引起沿線地面下沉，易造成周圍建筑物、道路以及地下管網損壞，對周邊影響極大。

南京某開發區一條市政主干路，污水管埋深5～6m深，采用混凝土管道，地下水埋深約2m左右，施工管道時，澆筑混凝土管道基礎后被地下水滲流破壞。因為地下水位在基坑底面以上，存在約3m水頭差，因此，在基礎混凝土初凝前滲流力破壞了混凝土基礎，使基礎不能凝固成型。

1 破壞機理分析

土是一種碎散的多孔介質，其孔隙在空間互相連通。當飽和土中的兩點存在能量差時，水就在土的孔隙中從能量高的點向能量低的點流動，水在土體孔隙中流動的現象稱為滲流。

圖1 基坑滲流示意圖

土具有被水等液體透過的性質稱為土的滲透性，水在流動時，水流受到來自土骨架的阻力，而引起水頭損失，從作用力與反作用力得原理可知，水流經過時必定對土顆粒施加一種滲流作用力，稱單位體積土顆粒所受到的滲流作用力為滲流力或動水力。滲流力為一種體積力，量綱與重力密度相同。滲透力得大小與水力梯度成正比，其方向與滲透方向一致。

在水力勢能不為零的基坑地面澆筑混凝土時，水滲入未凝固的混凝土時，滲透力由小及大搬運未凝固混凝土的顆粒，使混凝土離析，膠體結構破壞，內部孔洞增大，最后坍塌，形成新澆筑混凝土破壞。

2 解決措施分析

該段污水管道長約2000m，如果采用臨時降水方法，降低基坑底地下水頭，能消除滲流壓力破壞，但存在以下問題：

（1）該項目為老路改造項目，原道路為一塊板形式，新建污水管位于老路邊側分帶，距離老路很近，降水會造成老路范圍內地下水位降低，增大路基土的有效應力，路基固結沉降，造成路面開裂。并且在另一側有正在運營的主供水管道，地面下沉可能會威脅供水管道的安全運營。

（2）由于該段管道長2000m以上，降水范圍大，如果全線降水，工程措施費用高。

因此工程人員分析原因，從原因入手，提出以下辦法，解決了基坑滲流力作用下混凝土管道基礎澆筑問題。

圖2 基坑滲流示意圖

基坑超挖50cm，其上鋪筑50cm后碎石反濾層透水，再鋪一層防水土木膜，然后立模版澆筑混凝土基礎。地下水滲流進入碎石層，匯流到兩側排水盲溝，然后用潛水泵抽出基坑，通過在基坑底部設置透水層，地下滲流在進入反濾層后通過兩側臨時排水溝排出，隔斷了地下水對新澆筑混凝土的破壞作用，因此暫時解決了滲流破壞。在反濾碎石上設置防水土工布，可以防止未凝固的混凝土進入碎石反濾層，堵塞碎石孔隙，影響碎石的透水性。在混凝土完成初凝后迅速施工管道，快速基坑回填，停止抽水，讓地下水位自然恢復原高度。

3 技術改進及注意事項

3.1 反濾層的透水及基坑排水

為了有效的隔斷地下水滲流對基坑的影響，需要反濾層有較好的透水性，反濾層可以采用單級配碎石，碎石粒徑大于50mm的含量不低于50%。反濾層也可采用片石，片石擺放時應不同尺寸的混雜，以增加孔隙。同時，要確保臨時排水溝暢通，反濾碎石及混凝土基礎不能滿鋪，兩側應該各留30cm以上排水溝，或者在兩側采用DN200以上PVC管四周打孔排水，打孔不宜過大，防止反濾碎石進入堵塞，影響排水效果，可以采用透水土工織物包裹排水管。

3.2 減少沉降

在抽取基坑地下水的過程，相當于對基坑內部進行降水，因此，降水帶來的影響，同樣會存在，為了減少降水帶來不利影響，應當從以下幾個方面考慮解決措施：

（1）縮短降水時間

在施工材料臺班準備就緒時，快速施工，抽完地下水快速埋置排水管，鋪反濾碎石，然后快速澆筑混凝土基礎，在混凝土澆筑完成初凝后，即可停止抽水，讓地下水恢復至原地下水位，減少基坑周圍土體排水固結，從而減少沉降。

（2）縮短施工段

為了快速施工，且減少降水引起的地面沉陷，可以采用分段施工方法，20m左右設一施工段，兩側用圍堰封堵，在該段內抽水降水，分段施工能保證人員、材料、機械的快速有效供應，分段降水能縮小基坑周圍的降水漏斗范圍，縮小土體有效應力增加及固結沉降的范圍，減少降水范圍土體有效引力增大固結沉降的疊加效應，此最大限度的減少降水帶來地面沉降的影響。

（3）基坑兩側設置止水帷幕

對沉降控制嚴格路段，除設置基坑支護外，還應當設置止水帷幕，止水帷幕可以采用連續攪拌樁，止水帷幕能防止基坑兩側的地下水位下降，基本可以實現不沉降。

4 結語

在長江中下游平面地區，地下水位較高，對于重力管道，由于坡度的限制，一般埋深較深，不少在地下水位以下，采用該方法施工管道基礎，相對于與頂管施工，可以極大地節約造價，相對于與基坑降水，能減少對周邊的影響，因此該方法有一定的工程價值。