濕陷性黃土地質輸水管道灰土墊層處理方法

任 剛 建

(呂梁市供水服務中心，山西 呂梁 033000)

濕陷性黃土地質輸水管道灰土墊層處理方法

任 剛 建

(呂梁市供水服務中心，山西 呂梁 033000)

結合呂梁市新城供水一期(橫泉水庫水源)工程廠外輸水管道工程實例，分析了濕陷性黃土的地質特點，重點介紹了濕陷性黃土地質情況下輸水管道灰土墊層處理方法，以達到管道穩定安全運行的目的。

濕陷性黃土，輸水管道，基礎處理

0 引言

呂梁市新城供水一期(橫泉水庫水源)工程廠外輸水管線實施規模10萬m3/d。該工程從水源地橫泉水庫至圪針灣凈水廠敷設雙排DN700輸水管線，單線長度約6.6 km；從凈水廠至呂梁主城區敷設雙排DN1 000～DN600輸水管線；單線長度約15.7 km。全線采用承插口球墨鑄鐵管，局部采用鋼塑復合管道。參考呂梁市地質特點，依據過境區域地質勘查報告，結合工程具體情況，遵照相關規范進行相應處理。

1 濕陷性黃土地質特點

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，其土質較均勻、結構疏松、孔隙發育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕時，土結構會迅速破壞，產生較大附加下沉，強度迅速降低。在濕陷性黃土地區管道發生事故的主要原因是基礎的不均勻沉降。因此,在濕陷性黃土區埋設管道對基礎強度、穩定性及不均勻沉降有極為嚴格的要求。故在濕陷性黃土場地上敷設管道時，應根據管道的重要性、管基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對管道系統產生危害。

本工程完工后將作為呂梁市重要市政供水基礎設施，長距離輸水管道在內部壓力條件下，管道接口及其他破損處容易出現滲漏跑水等現象，更加容易誘發管道基礎出現沉降不均勻、爆管等供水事故，所以本工程特別重視濕陷性黃土地質條件下管道基礎處理。

2 濕陷性黃土地質管道基礎處理方法

濕陷性黃土地基處理的目的主要是通過降低或者消除基礎的濕陷性變形、壓縮變形，確保地基承載力達到使用要求。常用的地基處理方法有：墊層法、強夯法、擠密法、預浸水法等(見表1)。

表1 濕陷性黃土地基常用的處理方法[1]

管道基礎處理方式和形式的選擇，應根據工程地質、地面荷載、施工條件、設計管徑和管道埋深等情況確定[2]。本次輸水管道大部分位于現狀農田，途經場地存在非自重～自重濕陷性黃土場地，土層厚度為地表下3.5 m左右，地基濕陷等級為Ⅰ級(輕微)～Ⅱ(中等)。地下水為孔隙潛水，實測鉆孔穩定水位埋深為現狀地表下5.40 m～6.40 m。管道敷設覆土厚度平均為1.6 m，管道規格為DN600～DN1 000，管道基本敷設于地下水位以上的濕陷性黃土中。經過技術經濟綜合比較，采用墊層法進行輸水管道基礎處理，該方法使用廣泛，具有因地制宜、就地取材和施工簡便等優點。本工程參考現行國標圖集進行輸水管道基礎施作。

墊層法包括土墊層和灰土墊層。本次輸水管線基礎同時要求提供墊層土的承載力及增強水穩定性，所以采用整片灰土墊層進行處理，寬度與溝槽開挖底寬相同，厚度從下往上依次為土墊層300 mm，3∶7灰土墊層300 mm，110 mm～140 mm C20混凝土(見圖1)。

溝槽開挖完成后及時組織驗槽，清除松土，并壓實兩遍，要求平整干凈。如有積水、淤泥，應晾干后施作灰土基礎；局部有軟弱土層或孔洞，必須提前處理妥當。

施工過程中宜將全線劃分若干個區間，各個區間內選擇專用場地進行灰土集中加工以保證工程質量。先將基底下擬處理的濕陷性黃土挖出，剔除其中有機質和粗砂等不良透水性材料，使用網眼為15 mm的篩網過篩去除碎石等大粒徑材料[3]。石灰選用Ⅲ級以上新鮮的塊灰，含氮化鈣、氧化鎂越高越好，使用前1 d～2 d水解并過篩，其顆粒不得大于5 mm，且不應夾有未熟化的生石灰塊粒及其他雜質，也不得含有過多水分。土料和石灰體積計量采用挖土機粗略控制。由于工程量較大，灰土摻混采用機械摻混為主，輔以人工摻混，不少于3遍，使達到混合均勻，顏色一致為止，并檢驗含水量是否合格。當3∶7灰土拌和均勻后，及時由鏟車端運至基槽，進行鋪填，不得隔日鋪土夯打。每層虛鋪厚度200 mm左右，采用壓路機作為主要壓實機具，局部采用手持輕型壓實設備補漏。每層壓實后環刀取樣檢驗灰土干密度，核算壓實系數。

施工過程中關鍵控制指標有灰土的最優含水量、墊層壓實系數等。灰土采用該場地天然土的塑限含水量作為其填料的最優含水量，控制在±2%。用天平、砂鍋提前取樣，檢查土中含水量是否符合擊實試驗報告中最佳含水量，實際中以手握成團落實即碎為適宜。當含水量過大，應采取翻松、晾干等措施，防止回填土后出現橡皮土。如土料過干則應預先灑水，并增加夯實遍數(1遍～2遍)。本工程墊層厚度小于3 m，基礎壓實系數要求不小于0.95。每片墊層設置取樣點3處/(100 m2～500 m2)，取樣點位于每層表面以下2/3處，各層取樣點需要標識并錯開，保證取樣點分布盡可能均勻并具有代表性。其中最大干密度采用輕型標準擊實試驗法確定。此外，灰土墊層的承載力特征值應根據現場原位靜力觸探實驗結果確定，不宜超過250 kPa。

3 施工經驗總結

實施過程中要對濕陷性黃土特殊地質給予充分準備，現將本次工程施工經驗總結如下：

1)選線實施過程中要根據具體情況，盡量避開濕陷性黃土地質區域。2)盡量選用有濕陷性黃土地質管道施工經驗的隊伍施作。施工前必須召集設計、施工、監理等部門仔細進行圖紙會審，并對施工過程中的關鍵工序施作方法進行商討，并形成統一的標準做法。3)整體施工組織必須銜接緊密，應盡量采用流水作業方式，杜絕發生因長時間亮槽情況發生。4)可采用典型區間作為試驗段，摸索管溝開槽、施工降水、灰土摻混、基礎支模澆筑、管道安裝打壓等實踐實驗，有利于保證整體工程的進度和質量。5)須考慮溝槽兩側臨時排水溝和堆土安全距離等因素，臨時征地邊界距離較普通地質情況要求更高，工程投資測算階段要給予充分考慮。6)在非雨季施工且沒有地下水情況時，濕陷性黃土地質具有較高的強度，壓縮性較小，因此明開槽時可采用較陡邊坡，以節省工程投資。相反在雨季施工或者地下水位較高情況下，必須采用安全放坡比或者打樁措施，輔以高保證率降水措施，保證施工安全。7)在地下水位較高地區可能發生淤泥情況，大型機械無法正常使用，可充分利用工程實際情況，采用拋石擠淤方式增加承載力。8)施工過程中應及時關注天氣情況，根據現場情況可適度調整灰土比例。9)灰土墊層施工中容易出現揚塵的環境問題，必須采取文明施工措施。

4 結語

濕陷性黃土地質輸水管道基礎的處理需根據工程實際情況，經過技術經濟比選確定管道基礎處理方案。灰土墊層方法實施過程中要嚴格進行關鍵過程控制，因地制宜選用相關檢驗方法，才能保證整體施工進度和質量。

[1] GB 50025—2004,濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2] S531～1～5,濕陷性黃土地區室外給水排水管道工程構筑物[Z].

[3] 牛建平.不良地質條件下管道基礎處理與施工[J].給水排水，2001,8(27):79-81.

On treatment for dust cushion of water delivery pipes at collapsible loess areas

Ren Gangjian

(LvliangWater-SupplyServiceCenter,Lvliang033000,China)

Combining with the water delivery pipe projects at outside of No.1 period project of New City Water-supply project of Lvliang, the paper analyzes the geological features of the collapsible loess, and mainly introduces the water delivery dust cushion treatment under the collapsible loess geological situation, so as to ensure the pipelines to be secure and safe.

collapsible loess, water delivery pipeline, basement treatment

2015-06-21

任剛建(1965- )，男，工程師

1009-6825(2015)25-0084-02

TU475.3

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