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摘要:随着城市化进程的快速推移,使得城市人口激增,也进一步推动了市政基础设施建设步伐。在市政基础设施建设中,综合管廊得到了广泛的推广和应用。在实际建设过程中,若综合管廊的结构基础位于软弱土层时,地基的承载力通常无法满足综合管廊结构的承载力要求,务必要对软土地基进行加固处置。
关键词:软弱土层;综合管廊;地基处理;方案
引言
综合管廊,即建于城市地下用于容纳2类及以上城市工程管线的构筑物,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。随着近年来全国各地的大力推动和发展,综合管廊得到了广泛地推广和应用。在综合管廊的建设中,当结构基础底面位于软弱土层时,其地基土通常难以满足结构的承载力需求,因此需对软土地基进行相应的处理以提高其承载能力。地基处理方案关乎结构的安全性和耐久性,其处理规模大、范围广、造价高,对工程整体的造价及工期等影响很大。因此,如何选取合理的软基处理方式,是该类综合管廊工程顺利实施的先决条件和重要技术节点。
1综合管廊概述
综合管廊指的是地下城市管道的综合走廊,也就是建造于城市地下的一个隧道空间,其能够将城市之中的各种管线,诸如电力、通信、燃气、给排水等各种管线集中在一个空间中,并设置的有专门的检修口、吊装口和监测系统等,进行统一规划、统一设计、统一建设和管理,确保城市的各项重要基础设施得以正常运行,可以称之为城市基础设施的“生命线”。然而近年来,我国众多城市的综合管廊在建设中都受到了长期沉降的困扰,诸如上海世博会的地下综合管廊,南京江北新区的综合管廊等,因沉降太大不得不对其进行加固处置。地基不均匀沉降会致使综合管廊结构开裂破损,渗水漏泥,养护成本极高,且危及管线安全。因此在开展综合管廊建设时,就需要对地基类型进行全面的勘察,若本身就是软土地基,务必要做好加固处理,确保地基承载力达标,全面提升综合管理的建设质量。
2综合管廊地基处理方案的选用
2.1工程概况
某综合管廊工程项目位于南方某城市,该区域气候较为湿热,夏季时经常会遭遇台风天气。综合管廊的基底深度约为7-10m,基底下面的土层主要为黏土层、淤泥层和粉砂层等,综合管廊的大部分结构处于淤泥层中,仅有少部分位于黏土和粉砂层中,施工区域的地下水位离地表很近。
2.2总体处理方案
目前,关于软土地基的处置方案种类繁多,其中排水固结法、置换法、挤密桩法等方法在提升地基承载力方面,作用有限。因此在实际工程运用中,多采用复合地基或者桩基处置办法。其中复合地基处置方法也十分繁多,例如水泥搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩(CFG)、高压旋喷桩、预制混凝土管桩(PHC)等。在具体选用复合地基处置办法时,同样需要结合工程项目的实际状况,选取最佳的处置办法。依据规范标准,综合管廊对于地基承载力需要超过150kPa,节点位置的地基承载力要求超过200kPa,沉降缝的沉降差需要小于1cm。要想同时满足上述三个要求,最佳的处置方案就是PHC预制管桩和钻孔灌注桩两种。1)PHC预制管桩方案。PHC预制管桩施工流程为将工厂中批量生产的管桩,在施工现场利用锤击或者静压等方式,直接沉入到地下,使之成为一个基础。这种地基处置方案能够显著提升地基承载力,通常承载力会超过200kPa,且处置深度超过20m。同时该施工方案效率高,施工简单,效果显著,成本低廉。2)钻孔灌注桩方案。钻孔灌注桩是目前应用范围最为广泛的桩基途径,其适应能力较强,能够运用在各种地质条件下,孔径在300~2500mm,深度为10-20m的情况均适用。其主要是利用泥浆护壁,缓慢钻进,成孔后进行混凝土的灌注。该施工方案成孔质量高,施工便捷,但施工效率较低,造价成本较高,环保性能也欠佳。通过上面的分析可知,上述两种方案都能够适应该综合管廊工程实际。从经济角度出发,PHC预制管桩方案成本更低,因此最终确定选用PHC预制管桩方案。
2.3过河段地基处理方案
对于该综合管廊项目来说,整体软土地基处置选用的方案为PHC预制管桩施工方案,然综合管廊施工节点较多,且不同节点的状况也不完全相同,施工工法亦不能完全一致。特别是该综合管廊位于河流附近,需要穿越河流,过河段运用的是围堰的办法,明挖施工,因施工场地狭窄,不利于PHC预制管桩施工。1)PHC预制管桩方案。综合管廊结构按照30m进行划分为不同的节段,管桩的直径为0.4m,在侧墙和中墙底部等位置进行横向的布置,纵向间距设置为2.5m。由于综合管廊有着十分严格的结构间差异,要求沉降缝务必低于1cm。因此在该工程项目中,利用“桩帽”来将各个结构之间进行连接,构成一个超大的“承台”,其和下部桩体进行刚性连接。该施工方案施工周期较短,施工效率高,结构受力合理,但是对于场地有着十分严格的要求,必须要有足够的场地予以支撑。2)小直径桩钻孔灌注桩方案。同样设置30m的综合管廊节段,钻孔灌注桩的直径确定为0.6m,在侧墙的底部进行横向的布置,设置7m的纵向间距,每一段设置10根。该施工方案对于施工场地要求不高,施工简单,但是施工效率偏低,施工风险相对较高。3)大直径桩钻孔灌注桩方案。设置20m的综合管廊节段,钻孔灌注桩的直径设置为1.0m,在两侧墙的底部进行横向的布置,设置18m的纵向间距,每一段设置4根。同属于钻孔灌注桩,其施工场地要求不高,施工便捷,但是施工效率低,施工风险大。
2.4地基处理形式对结构的影响分析
对于PHC预制管桩,由于桩顶采用配筋托板连接成整体,很大程度上消除了不均匀沉降对结构的影响,可按均匀地基考虑。而采用钻孔灌注桩进行处理,由于桩距大,桩顶处结构底板及侧墙受力集中,需对结构进行相应核算。但钻孔灌注桩方案施工工法成熟、对场地需求小,在施工场地受限的区域有其优势。计算时,需重点考虑管廊结构顶底板、侧墙的受弯与受剪,桩基顶部的受弯与桩基的承载力需求。
结语
综上所述,综合管廊在近年来备受关注,其作为市政基础设施正常运行的重要“生命线”,施工质量尤为关键。在综合管廊施工过程中,如果结构基础的底面处于软弱土层中,地基势必无法满足结构的承载力要求,必须要采取一定的软土地基处置措施。由于当前用于软土处置的方案较多,不同施工方案优劣不同,适用范围也不同。因此必须要结合工程实际合理选择,文章结合南方某综合管廊建设实际,综合对比PHC预制管桩和钻孔灌注桩施工方案,从施工的便捷性,经济性、环保性等多个角度出发,可知PHC预制管桩施工简单,造价低,环保性能优异,也有类似工程的经验,最终选用了PHC预制管桩施工方案,有效提升了软土地基的承载力,圆满的完成了综合管廊的施工任务,确保了综合管廊的施工质量。
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