管線溝槽回填土密實度與自然沉降時間關系試驗探究與總結(jié)

馮辰晨　劉瀚澤

(1.遼寧華寧招標代理有限公司， 遼寧 沈陽　110003;2.遼寧省水利工程技術審核與造價管理中心， 遼寧 沈陽　110003)

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管線溝槽回填土密實度與自然沉降時間關系試驗探究與總結(jié)

馮辰晨1劉瀚澤2

(1.遼寧華寧招標代理有限公司， 遼寧 沈陽110003;2.遼寧省水利工程技術審核與造價管理中心， 遼寧 沈陽110003)

通過對大伙房輸水工程建安標預留試驗段已完成回填的溝槽土取樣檢測，分析不同時期回填土密實度變化情況，總結(jié)回填土密實度與自然沉降時間關系及不同類型回填土沉降后密實度變化情況，為管道溝槽回填施工的控制和檢測評定提供參考和借鑒。

回填料； 自然沉降； 壓實度

由于長輸供水管線還沒有專門的回填技術標準，工程一般執(zhí)行《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50268)，而此標準側(cè)重于市政給排水工程，與長輸供水管線的實際情況并不完全相符。因此，從工程實際出發(fā)，通過在預留試驗段進行取樣、試驗、分析，研究長輸供水管線不同時期回填土的密實度變化情況，總結(jié)回填土密實度與自然沉降時間的關系及不同類型回填土沉降之后密實度的變化情況，為管道溝槽回填施工的控制和檢測評定以及長距離輸水管線回填施工技術標準的制定提供參考和借鑒。

1試驗方法

1.1取樣方法

a.溝槽土方開挖采用挖掘機，人工輔助清理取樣部位，確保取樣部位的回填土不被擾動。

b.全站儀或GPS定位，確定取樣部位的樁號和高程。

c.采用環(huán)刀法或灌水法獲取土壤樣本。

1.2試驗方法

a.地質(zhì)工程師對所取土樣進行土壤類別鑒定。

b.采用酒精燃燒法、烘烤法快速檢測土壤樣品的干密度。

c.現(xiàn)場開挖土樣，回試驗室做擊實試驗，確定回填土的最大、最小干密度。

1.3樣本分布及數(shù)量

每個回填施工標段中具有代表性的地質(zhì)段(預留試驗段)隨機選取一點作為取樣地點，由于管道中心線以下部位的回填料對管道支撐和穩(wěn)定起主要作用，因此試驗取樣點原則上在管道中心線以下0.6m和1.2m位置各取1組，此部位位于回填I區(qū)下部，設計要求的壓實度為90%(相對密度0.7)。該次試驗共取樣47組，取樣位置見下圖。

管道回填分區(qū)壓實度斷面圖

47個試樣取樣分布見表1。

表1　取樣分布

續(xù)表

2　試驗結(jié)果

為保證試驗結(jié)果的準確性，土樣的干密度、最大干密度檢測均在省級水利水電工程質(zhì)量檢測中心完成，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2　回填土密實度匯總

注表中帶“/”符號的為試驗失敗，數(shù)據(jù)舍棄未用。

3　試驗數(shù)據(jù)分析

3.1密實度與自然沉降時間關系

根據(jù)表2，將自然沉降天數(shù)與密實度合格率進行匯總，見表3。

以一年(365d)為一個沉降周期考慮，表3中沉降時間一年以上(序號8中的樣本沉降時間為341d，接近一年，按一年考慮)的土樣數(shù)量19個，合格點數(shù)15個，合格率78.9%，密實度達到95%及以上的點數(shù)為1個，占取樣點數(shù)的5%；一年以下的土樣數(shù)量25個，合格點數(shù)17個，合格率68.0%，密實度達到95%及以上點數(shù)4個，占取樣點數(shù)的17%。

表3　自然沉降天數(shù)與密實度相關關系

雖然該次試驗所取得的樣本數(shù)量偏少，還不能確定沉降時間與回填土密實度之間是否具有某種函數(shù)關系，但從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，隨著沉降時間的增加，回填土的密實度呈增加的趨勢。

3.2不同類型的回填土沉降后密度變化的區(qū)別

通過對表2的數(shù)據(jù)比較分析，可以看出含砂或礫石比率較大的回填土，經(jīng)一定時期自然沉降后，密實度增加比較明顯。如：粉質(zhì)黏土、全風化混合巖等。表2中17～24號土樣，雖然回填時間只過去58d，但其密實度均已在90%以上。而含砂或礫石比較少的純黏土，其密實度變化對時間的敏感程度相對較低。表2中25～28號土樣，自回填至取樣經(jīng)歷的最長時間為422d，但土樣最大密實度只有89.9%。

4　試驗結(jié)論

a.管線溝槽回填土的密實度(在低于最大干密度時)隨時間的推移呈增加狀態(tài)。

b.回填土在自然沉降過程中，密實度增加有一定極限范圍。

c.不同類型的土，其密實度增加的速度不一致。含砂或礫石較多的回填土，密實度增加的速度高于純黏土。

5　意見及建議

通過以上試驗，對管道回填工程施工有以下建議：

a.管道中心線以下至腋角以上區(qū)域(回填I區(qū))的回填土自然沉降到一定時間，其密實度會有較大程度的增加。一般經(jīng)過一年以上或一個雨季，回填土基本可以達到設計要求的該區(qū)域壓實度指標(壓實度90%)，但密實度增加極限值一般很難超過95%。因此，管道回填質(zhì)量控制的重點應放在墊層處理及腋角回填上，因這一部分的回填土壓實度設計要求為95%，自然沉降很難達到如此高的密實度，且回填土在管道安裝完成后即應起到其應有的支撐力，如果壓實度達不到要求，管道回填后，容易造成不均勻沉降，嚴重時還會因為支撐力不足而造成管體破壞。而管道腋角至管道中心線之間的區(qū)域，因設計要求的壓實度相對較低，且其所處范圍在設計時選定的支撐角之外，又因其經(jīng)自然沉降后回填土密實度可以基本達到設計要求，所以，上述區(qū)域的回填土在進行施工時可適當減少夯實次數(shù)，留足沉降余量即可，這樣可以加快施工進度、降低施工成本。特別是對于開挖料含水率比較高、現(xiàn)場又不具備調(diào)整含水率的施工地段，降低回填土的夯實次數(shù)，靠自然沉降達到設計要求的密實度，可有效破解由于回填土含水率高而無法按要求進行回填施工的難題。

b.現(xiàn)有長輸供水管線還沒有專門的回填技術標準，所進行的工程一般執(zhí)行《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50268)。而這個標準側(cè)重于市政給排水工程?？紤]到市政給排水管線大多在城市道路之下，因此規(guī)范對回填土的壓實度要求很嚴格，其目的除保證管體自身安全外，很大程度上也是為確保管道鋪設后不會造成城市道路或路基沉降。規(guī)范中長輸管線，特別是PCCP輸水管線的施工內(nèi)容是2008年改版后新增的內(nèi)容，對管道回填壓實度的要求基本順延了以往的要求，沒有充分考慮野外施工長輸管線的特殊性。由于野外施工的管線基本處于道路之外，回填土具備自由沉降條件，對于像PCCP的剛性管道，位于設計支撐角以外的回填區(qū)域，施工時可以適當降低對回填土夯實工作的要求，如：可以適當增加回填的分層厚度、減少夯實次數(shù)、降低檢測頻率等，因為通過自然沉降同樣可以達到設計要求的壓實度標準。

c.不同性質(zhì)的回填土，在自然沉降的過程中，其密實度的變化有很大區(qū)別。含砂及礫石比較少的黏性土密實度增加比較緩慢，若想在短時間內(nèi)(通水前)提高這類回填土的密實度，即在短時間內(nèi)增加其對管道的支撐力，在回填前對回填土進行技術處理十分必要，如：采取措施調(diào)整含水率，使其接近最佳含水率，或摻拌其他物料加快其板結(jié)速度或提高其沉降速度等。

d.考慮到長輸管線與市政給排水管線施工環(huán)境差異，為降低長輸管線的施工成本、加快施工進度，應充分利用長輸管線大部分在野外施工、具備自由沉降這一條件，在投資條件允許的情況下，通過在管線外表面與回填土之間埋設或安置應力計、位移計、形變計等措施進一步研究壓實度與管體變形之間的力學關系，以便為長距離輸水的PCCP管線施工提供更科學、更合理的回填技術標準。

[1]GB/T 50123—1999.土工試驗方法標準[S].北京：中國計劃出版社，1999.

[2]GB 50268—2008給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]DL/T 5355—2006水利水電工程土工試驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

Relationship experimental exploration and summary of pipeline trench backfill soil compactness and natural settling time

FENG Chenchen1, LIU Hanze2

(1.LiaoningHuaningBiddingAgentCo.,Ltd.,Shenyang110003,China;2.LiaoningWaterEngineeringTechnologyAuditandCostManagementCenter,Shenyang110003,China)

Trench soil backfilled in Dahuofang Water Conveyance Project Jian’an bid reserved test section is sampled and tested. Change conditions of backfilled soil compactness during different periods are analyzed. The relationship between backfilled soil compactness and natural settling time as well as compactness change condition after the settling of different type backfill soil are summarized, thereby providing reference for pipeline trench backfill construction control and testing evaluation.

back fill material; natural settling; compactness

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.10.010

TV672+.2

A

1005-4774(2016)10- 0035- 05