談濕陷性黃土地區的管道施工

楊 平

0 引言

濕陷性黃土在我國分布很廣，它主要分布在陜西、甘肅、內蒙、山西、山東、新疆等地區。由于濕陷性黃土的土壤結構容易被破壞，設計部門對這一地區的地下管道工程技術要求高、施工難度也較大。我公司近年來在包鋼工程中都遇到了這種土壤結構，通過在施工中的不斷探索和總結，積累了一些經驗并在努力探索出濕陷性黃土地管道施工中較為科學、可靠、安全、高效的施工方法。本文屬對濕陷性黃土地區管道施工的初步探索。

1 濕陷性黃土的定義和分類

土在一定壓力作用下，受水浸濕，土壤結構迅速破壞而發生顯著附加下沉的土壤。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土(各又分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級)。自重濕陷性黃土是指在土壤自重壓力下受水浸濕會發生濕陷。非自重濕陷性黃土是指土壤在自重壓力下受水浸濕不會發生濕陷。

2 濕陷性黃土地基的等級劃分

濕陷性黃土地基的濕陷等級，按分級濕陷量Δs劃分，分級濕陷量Δs按下式計算:

其中，δi為第i層土樣的濕陷系數;hi為第i層土樣的厚度，mm。

分級濕陷量Δs的累計，自基礎底面算起(初步勘察時，自地面下1.5 m算起)，對非自重濕陷性黃土地基至其下5 m深度為止，對自重濕陷性黃土地基至其下10 m深度為止。其中非濕陷性土層不累計。

按分級濕陷量劃分濕陷性黃土地基的濕陷等級，應遵循表1規定。

表1 濕陷等級劃分 mm

3 濕陷性黃土地區的管道施工

在濕陷性黃土地區進行管道施工時，施工人員首先要熟悉有關地質資料和設計部門提供的技術資料，認真做好圖紙的自審工作，發現問題及時提出，積極與有關部門協商解決。

3.1 施工準備

在施工準備過程中，除正常施工程序外還應做到以下幾點:

1)臨時防洪溝，水池和洗料場等至建筑物外墻的距離在非自重濕陷性黃土場地下不宜小于12 m，在自重黃土場地下不宜小于20 m，遇有碎石土、砂土和粘土夾層時，應采取有效措施，防止水滲入建筑物地基。

我公司在包鋼寬厚板工程施工中，開挖管道溝槽時經常會遇到碎石土層和砂土層，因此地屬非自重濕陷性黃土地區，為防止施工用水或其他用水滲入管溝，施工時在距管溝2 m以外設防水堤或是排水溝。

2)臨時分水管道至建筑外墻的距離，在非自重性黃土場地不宜小于7 m，在自重性濕陷黃土場地不宜小于10 m，管道鋪設在地下，防止凍裂或壓壞，并應通水檢查不漏水后方可使用，給水支管應裝有閥門，在水龍頭處應有排水設施，將廢水引至排水系統。

3)在自重濕陷性黃土場地開挖管溝時，一定要設防水堤，以防漏水和施工用水流入管溝引起濕陷。

3.2 管材選用

在濕陷性黃土地區，一般埋地管道的材料質量應高于普通地區的要求。

1)壓力管道宜采用鋼管，墨鑄鐵給水管，PVC-U，PE冷水給水塑料管，預應力鋼筋混凝土給水管。

2)自流管道宜采用鋼筋混凝土排水管，PVC-U雙壁波紋排水管，PE排水管，玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂排水管(玻璃纖維夾砂排水管)等。在包鋼寬厚板工程上，設計人員選用預應力鋼筋混凝土給水管。

3.3 管道基礎

管道基礎應根據水文、地質、地面荷載、管徑及管頂覆土深度等情況選用。在濕陷性黃土地區的管道施工中，管道基礎是個關鍵，所以施工時，管基的施工一定要認真、嚴謹、科學。

1)在非自重濕陷性黃土地區，管道的附加壓力一般都小于濕陷起始壓力，不會引起地基濕陷，故埋地金屬管道及附屬構筑地基進行表面夯實即可。

2)自重濕陷性黃土地區，埋地金屬管道應設150 mm～300 mm的土墊層，在Ⅱ，Ⅲ級自重濕陷性黃土地區，宜在土墊層上增設300 mm的灰墊層。

3)埋地金屬壓力管道，在非自重濕陷性黃土地區，基礎為素土夯實或土墊層，接口處再設混凝土墊塊。

4)凡埋地非金屬自流管道，為增強管道的強度和剛度，防止發生不均勻沉陷，一般均設帶形基礎。

5)施工土墊層時，將需處理的濕陷性黃土從基坑內挖出，將土料配至最佳含水量(土料含水量一般為15%～20%)并不得夾有磚、瓦、石、凍土塊、淤泥、垃圾或其他雜物，再分層夯實至設計標高。土層干容重一般不小于1.5 g/cm3～1.6 g/cm3(每隔50 m取樣化驗)，施工土墊層的夯實設備，應選用較經濟又實用的設備，現場一般采用蛙式夯，見表2。

表2 填土和土墊層的施工技術要求

6)管溝的放坡:在濕陷性黃土地區，管溝的放坡都隨土壤類型和現場的具體施工條件而定。根據以往施工的經驗，在雨期，放坡都相應加大，遇有碎石層和砂土層時，如因條件限制不能立即下管通過，就應考慮防止塌方的措施，在現場我們經常用的較安全、較經濟的方法是每隔4 m～5 m左右打一鋼樁(一般用D76×4無縫管)，然后在鋼樁之間加入擋板擋土(見圖1)。

以往由于對溝槽放坡的不重視，現場的塌方事故時有發生，給工程帶來許多損失，甚至對施工人員的生命也構成了威脅。通過總結以往的經驗教訓，探索出了較可靠的管溝放坡，見表3。

表3 管溝放坡數據

在冬期施工時，如管溝開挖后即可下管，可按冬期施工正常放坡，如不能立即下管，就必須增大放坡(見表4)。

表4 冬期施工時管溝放坡數據

如遇到有碎石土層或砂土層，管溝深度在3 m～6 m范圍內，要視實際情況考慮進行管溝加固(見圖1)。

3.4 管道接口

濕陷性黃土地區管道的接口必須密實，不漏水，并非剛性，即使管道有輕微的不均勻沉降時，仍然保證接口處不滲不漏。

1)鋼管、一般采用焊接。

2)球墨鑄鐵管給水，承插式給水鑄鐵管一般采用石棉水泥接口或橡膠圈接口，當管道穿越鐵路、河谷以及其他振動大、地質條件差的地段或搶修管道時，一般采用柔性接口，有時甚至采用鉛接口。

4 管道附層構筑物

1)在濕陷性黃土地區，給排水管道的附層構筑物(如檢查井、閥門井、水表井、檢漏井、隔油池、化糞池)不得漏水。

2)給排水管道附層構筑物的布置，應盡量有利于管道的檢漏、維修。各類井室一律采用鑄鐵井蓋。

5 水壓試驗

濕陷性黃土地區的管道試壓與一般情況下的管道試壓相同，應按照相應的施工及驗收規范要求執行，但應注意以下幾點:

1)管道試壓應逐段進行，每段長度在場內不宜超過400 m，在場地外空曠地區不宜超過1 000 m。

2)在非自重濕陷性黃土場地，應進行一次強度和嚴密性試驗。試驗于管基檢查合格，溝槽回填至管頂上方0.5 m后進行，但接口處暫不回填，以便檢查。

3)在自重濕陷性黃土場地，當為非金屬層管道時，應進行二次強度和嚴密性試驗。

4)排水管道在自流情況下，非金屬管道只做滲水試驗即可，壓力管道做水壓試驗。水壓試驗一般以相鄰兩檢查井間的管段為一分段。溝槽回填前進行預先試驗，溝槽回填至管頂0.5 m以后再進行復查試驗。

6 施工經驗總結

1)管溝暴露時間應盡量縮短，以防雨水和其他用水的浸入，在雨季施工時，應設防水堤，排水溝等專項措施保證工程質量。

2)架空管道和室內管道的凝結水不得任意排放。

3)非自重濕陷性黃土地區，地下水位可能上升時，應根據可能上升的最高水位采取防水措施。

4)給排水管道穿越鐵路時，應敷設在管溝或套管內，兩端設置檢查井。

5)對埋地管溝應分層夯實，特別在管道兩側及管頂上方500 mm以內，更應仔細夯實，使其干容量不小于1.5 g/cm3。6)給水引入管，排水排出管，穿越構筑物，承重墻及基礎時，應預留孔洞，洞頂與溝頂或管頂間的凈高度在Ⅰ，Ⅱ級濕陷性黃土場地不小于300 mm。洞邊與管溝外壁必須脫離，洞至承重墻轉角外緣的距離盡量不小于1 m，洞底距離基礎底不得小于洞寬的1/3并不得小于400 mm。

在濕陷性黃土場地的管道施工中，還有許多新問題，新難點需要解決，我們會在今后的施工中不斷探索與總結，可供相似工程予以借鑒。

［1］ GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗收規范［S］.

［2］ 中國建筑工業出版社.中國建設規范匯編5:地基基礎設計與施工規范［M］.北京:中國建筑工業出版社，2011.

［3］ 實用給排水施工手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2000.