淺談發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料在市政管道保護工程中的應用

喻旻天

珠海正圓人力資源有限公司 廣東 珠海 519000

1 工程情況介紹

本工程位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)填海區(qū)域，為片區(qū)市政基礎設施工程。場地吹填完成后地面標高約為0.0m至1.0m。場區(qū)現(xiàn)狀主要為海域、水塘、排水溝等地表水，本工程需將場地填筑至規(guī)劃標高3.8m進行市政路網(wǎng)建設。

場地現(xiàn)狀有兩根燃氣管，規(guī)格為RQ（鋼）DN660，壓力7.8MPa。兩條管分別沿東西走向、南北走向，匯聚于場地西北角的現(xiàn)狀天然氣站。其中南北走向燃氣管，最深埋深為15m，最淺埋深為1.5m，位于場地西側(cè)，與擬建道路局部線位重疊，重疊長度約210m。

場地另有兩根D2000mm供水管，管底采用預應力管樁為基礎，與本工程建設路網(wǎng)有四處交叉，均位于路網(wǎng)交叉口位置。

2 工程地質(zhì)條件

本工程場地地質(zhì)條件較差，由上至下地層依次為地表水、淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土、全風化花崗巖。其中淤泥層平均厚度約20.00m，飽和，流塑，成分以粘粒為主，局部夾薄層細砂，含水量65%，直剪快剪法測得黏聚力5.0kPa，內(nèi)摩擦角2.8°；淤泥質(zhì)黏土平均厚度約12.00，飽和，軟塑，成分以粘粒為主，局部夾薄層細砂，含水量55%，直剪快剪法測得黏聚力7.5kPa，內(nèi)摩擦角4.5°。

3 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料簡述

發(fā)泡聚苯乙烯材料（Expanded Polystyrene，以下簡稱EPS材料）是一種新型路堤填筑材料，其具備超輕質(zhì)、耐壓縮的優(yōu)點。在密度20kg/m3至43kg/m3范圍其5%應變時的抗壓強度可達90kPa至330kPa（詳見下表），且進入塑性后無剪斷特征。EPS材料還具備良好的耐水性，其10年間的最大吸水量小于10%。

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EPS作為填筑材料使用時，可有效減小地基頂面的垂直土壓力，減少軟土地基的沉降，并減小附加荷載，保護地下管線和構筑物。同時降低側(cè)向土壓力，簡化支擋結(jié)構物，有效防止側(cè)向擠出和滑移。

但由于EPS材料的輕質(zhì)性，使用時需要對其抗浮進行驗算，尤其是填海區(qū)域地下水位受潮汐影響較大，全年各時段極端水位及長時間暴雨等極端情況均需進行抗浮復核。

4 工程現(xiàn)狀燃氣管保護方案

本工程場地現(xiàn)狀DN660燃氣管與擬建道路重疊管段全長210m，其中16m位于機動車道內(nèi)，130m位于人行道內(nèi)，64m位于填筑區(qū)域內(nèi)。根據(jù)《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》、《關于規(guī)范公路橋梁與石油天然氣管道交叉工程管理的通知》（交公路發(fā)[2015]36號）和燃氣管產(chǎn)權單位的要求，道路建設和使用期間，現(xiàn)狀管線外部荷載變化需嚴格控制，且施工期間現(xiàn)狀燃氣管5m范圍內(nèi)不得機械作業(yè)。

由于該段燃氣管通過拖管施工，管道均位于淤泥層內(nèi)，采用常規(guī)填土方式將場地標高由現(xiàn)狀的0.0m提升至3.8m建設路網(wǎng)將對現(xiàn)狀燃氣管產(chǎn)生較大荷載。且施工期間若出現(xiàn)管道兩側(cè)填土不對稱情況，將導致管道發(fā)生偏移，難以保障現(xiàn)狀燃氣管安全。因此本工程考慮現(xiàn)狀場地0m標高以上燃氣管兩側(cè)5m范圍填筑295cmEPS填料，EPS填料密度要求為30kg/m3。在EPS填料上設置70cmC40鋼筋混凝土板，混凝土板板長13m，板端設置D80cm鉆孔灌注樁與板固結(jié)，樁沿燃氣管方向間距為2.5m，垂直燃氣管方向間距為11.5m，確保鉆身不進入燃氣管5m凈距內(nèi)。樁長40m，為摩擦樁，樁端穿透軟土層進入黏土層和砂層8m。

當?shù)退粫r，按水位位于0m以下考慮，EPS填料施加在現(xiàn)狀場地上的荷載僅為0.89kPa，對現(xiàn)狀管線影響小，而此時混凝土板重及其上荷載通過樁基傳入持力層以避免對燃氣管施加荷載。當高水位時，按水位3.8m考慮，EPS填料受浮力影響頂推鋼筋混凝土板。此時板端樁基變?yōu)榭拱螛?，為上部結(jié)構提供抗拔力以限制EPS填塊上浮。

在施工過程中，為確?，F(xiàn)狀燃氣管安全，樁基采用旋挖鉆施工以減少對現(xiàn)狀燃氣管影響。EPS填塊填筑時需選擇低水位時段，確保施工基面干燥，自下而上逐層錯縫對稱均勻鋪設。

5 工程現(xiàn)狀D2000mm供水管保護方案

本工程建設期間現(xiàn)狀供水管已投入使用。考慮到其已采用預應力管樁進行軟基處理，對于供水管穿過的道路交叉口采用攪拌樁復合地基處理，攪拌樁分長樁（D800）與短樁（D600），2.0m×2.0m正方形布置，D600短樁樁長為8m，加固樁間土，D800長樁樁長≤25m，處理邊界在對澳供水管軟基處理實施范圍退讓1m。

由于供水管在建設時已將管頂覆土頂填筑至3.8m規(guī)劃標高。因此本工程建設時無需考慮填土，僅需將管頂以上2m土置換為EPS填料以平衡市政路網(wǎng)投入使用后增加的行車荷載即可。同時為避免EPS填料過量變形易導致路面裂縫和不均勻沉降等病害，在EPS填料及路基土上設置一層15cm厚C35鋼筋混凝土板使行車荷載和路面結(jié)構荷載得到均勻擴散。

6 結(jié)語

近幾年來，隨著產(chǎn)權單位對現(xiàn)狀管線的保護標準逐步提高，以往的簡易粗放的保護形式已無法滿足要求。本文通過介紹發(fā)泡聚苯乙烯材料在燃氣管和大直徑供水管保護工程中運用的實例，為市政管道保護提供了更具安全性和經(jīng)濟性的新選擇。