楊 平

0 引言

濕陷性黃土在我國(guó)分布很廣，它主要分布在陜西、甘肅、內(nèi)蒙、山西、山東、新疆等地區(qū)。由于濕陷性黃土的土壤結(jié)構(gòu)容易被破壞，設(shè)計(jì)部門對(duì)這一地區(qū)的地下管道工程技術(shù)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(jié)構(gòu)，通過在施工中的不斷探索和總結(jié)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)并在努力探索出濕陷性黃土地管道施工中較為科學(xué)、可靠、安全、高效的施工方法。本文屬對(duì)濕陷性黃土地區(qū)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(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)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(jí))。自重濕陷性黃土是指在土壤自重壓力下受水浸濕會(huì)發(fā)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(huì)發(fā)生濕陷。

2 濕陷性黃土地基的等級(jí)劃分

濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，按分級(jí)濕陷量Δs劃分，分級(jí)濕陷量Δs按下式計(jì)算:

其中，δi為第i層土樣的濕陷系數(shù);hi為第i層土樣的厚度，mm。

分級(jí)濕陷量Δs的累計(jì)，自基礎(chǔ)底面算起(初步勘察時(shí)，自地面下1.5 m算起)，對(duì)非自重濕陷性黃土地基至其下5 m深度為止，對(duì)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(jì)。

按分級(jí)濕陷量劃分濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，應(yīng)遵循表1規(guī)定。

表1 濕陷等級(jí)劃分 mm

3 濕陷性黃土地區(qū)的管道施工

在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行管道施工時(shí)，施工人員首先要熟悉有關(guān)地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)部門提供的技術(shù)資料，認(rèn)真做好圖紙的自審工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)提出，積極與有關(guān)部門協(xié)商解決。

3.1 施工準(zhǔn)備

在施工準(zhǔn)備過程中，除正常施工程序外還應(yīng)做到以下幾點(diǎn):

1)臨時(shí)防洪溝，水池和洗料場(chǎng)等至建筑物外墻的距離在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地下不宜小于12 m，在自重黃土場(chǎng)地下不宜小于20 m，遇有碎石土、砂土和粘土夾層時(shí)，應(yīng)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(shí)經(jīng)常會(huì)遇到碎石土層和砂土層，因此地屬非自重濕陷性黃土地區(qū)，為防止施工用水或其他用水滲入管溝，施工時(shí)在距管溝2 m以外設(shè)防水堤或是排水溝。

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

3)在自重濕陷性黃土場(chǎng)地開挖管溝時(shí)，一定要設(shè)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(qū)，一般埋地管道的材料質(zhì)量應(yīng)高于普通地區(qū)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(yù)應(yīng)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(qiáng)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(shè)計(jì)人員選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土給水管。

3.3 管道基礎(chǔ)

管道基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)水文、地質(zhì)、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(qū)的管道施工中，管道基礎(chǔ)是個(gè)關(guān)鍵，所以施工時(shí)，管基的施工一定要認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。

1)在非自重濕陷性黃土地區(qū)，管道的附加壓力一般都小于濕陷起始?jí)毫?，不?huì)引起地基濕陷，故埋地金屬管道及附屬構(gòu)筑地基進(jìn)行表面夯實(shí)即可。

2)自重濕陷性黃土地區(qū)，埋地金屬管道應(yīng)設(shè)150 mm～300 mm的土墊層，在Ⅱ，Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土地區(qū)，宜在土墊層上增設(shè)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(qū)，基礎(chǔ)為素土夯實(shí)或土墊層，接口處再設(shè)混凝土墊塊。

4)凡埋地非金屬自流管道，為增強(qiáng)管道的強(qiáng)度和剛度，防止發(fā)生不均勻沉陷，一般均設(shè)帶形基礎(chǔ)。

5)施工土墊層時(shí)，將需處理的濕陷性黃土從基坑內(nèi)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(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)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(yàn))，施工土墊層的夯實(shí)設(shè)備，應(yīng)選用較經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)一般采用蛙式夯，見表2。

表2 填土和土墊層的施工技術(shù)要求

6)管溝的放坡:在濕陷性黃土地區(qū)，管溝的放坡都隨土壤類型和現(xiàn)場(chǎng)的具體施工條件而定。根據(jù)以往施工的經(jīng)驗(yàn)，在雨期，放坡都相應(yīng)加大，遇有碎石層和砂土層時(shí)，如因條件限制不能立即下管通過，就應(yīng)考慮防止塌方的措施，在現(xiàn)場(chǎng)我們經(jīng)常用的較安全、較經(jīng)濟(jì)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(duì)溝槽放坡的不重視，現(xiàn)場(chǎng)的塌方事故時(shí)有發(fā)生，給工程帶來許多損失，甚至對(duì)施工人員的生命也構(gòu)成了威脅。通過總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，探索出了較可靠的管溝放坡，見表3。

表3 管溝放坡數(shù)據(jù)

在冬期施工時(shí)，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(shí)管溝放坡數(shù)據(jù)

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

3.4 管道接口

濕陷性黃土地區(qū)管道的接口必須密實(shí)，不漏水，并非剛性，即使管道有輕微的不均勻沉降時(shí)，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(dāng)管道穿越鐵路、河谷以及其他振動(dòng)大、地質(zhì)條件差的地段或搶修管道時(shí)，一般采用柔性接口，有時(shí)甚至采用鉛接口。

4 管道附層構(gòu)筑物

1)在濕陷性黃土地區(qū)，給排水管道的附層構(gòu)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(gòu)筑物的布置，應(yīng)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(yàn)

濕陷性黃土地區(qū)的管道試壓與一般情況下的管道試壓相同，應(yīng)按照相應(yīng)的施工及驗(yàn)收規(guī)范要求執(zhí)行，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)管道試壓應(yīng)逐段進(jìn)行，每段長(zhǎng)度在場(chǎng)內(nèi)不宜超過400 m，在場(chǎng)地外空曠地區(qū)不宜超過1 000 m。

2)在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)進(jìn)行一次強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。試驗(yàn)于管基檢查合格，溝槽回填至管頂上方0.5 m后進(jìn)行，但接口處暫不回填，以便檢查。

3)在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，當(dāng)為非金屬層管道時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

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

6 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1)管溝暴露時(shí)間應(yīng)盡量縮短，以防雨水和其他用水的浸入，在雨季施工時(shí)，應(yīng)設(shè)防水堤，排水溝等專項(xiàng)措施保證工程質(zhì)量。

2)架空管道和室內(nèi)管道的凝結(jié)水不得任意排放。

3)非自重濕陷性黃土地區(qū)，地下水位可能上升時(shí)，應(yīng)根據(jù)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(shí)，應(yīng)敷設(shè)在管溝或套管內(nèi)，兩端設(shè)置檢查井。

5)對(duì)埋地管溝應(yīng)分層夯實(shí)，特別在管道兩側(cè)及管頂上方500 mm以內(nèi)，更應(yīng)仔細(xì)夯實(shí)，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(gòu)筑物，承重墻及基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)預(yù)留孔洞，洞頂與溝頂或管頂間的凈高度在Ⅰ，Ⅱ級(jí)濕陷性黃土場(chǎng)地不小于300 mm。洞邊與管溝外壁必須脫離，洞至承重墻轉(zhuǎn)角外緣的距離盡量不小于1 m，洞底距離基礎(chǔ)底不得小于洞寬的1/3并不得小于400 mm。

在濕陷性黃土場(chǎng)地的管道施工中，還有許多新問題，新難點(diǎn)需要解決，我們會(huì)在今后的施工中不斷探索與總結(jié)，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(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］ 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.中國(guó)建設(shè)規(guī)范匯編5:地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］ 實(shí)用給排水施工手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.