【摘 要】膨脹土由于具有脹縮的特點(diǎn)，其膨脹力將對(duì)管道造成位移、斷裂的危險(xiǎn)。本文僅在設(shè)計(jì)排水管道選擇及管道基礎(chǔ)處理方面，結(jié)合相關(guān)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了在微膨脹土地區(qū)設(shè)計(jì)排水管道時(shí)管道材料的選擇，排水管道的基礎(chǔ)處理以及排水管道附屬構(gòu)筑物的一些做法和注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】膨脹力；柔性接口排水鑄鐵管；HDPE雙壁波紋管；管溝；溝槽換土

膨脹土指的具有較大的吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮特性的高液限粘土。在有關(guān)文獻(xiàn)中被稱之為脹縮土、搞膨脹性土、裂土、膨潤(rùn)土等。膨脹土在我國(guó)的分布范圍很廣泛，如廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。

膨脹土是一種超大型壓密實(shí)的高性粘土，是一種對(duì)于環(huán)境變化，特別是對(duì)于濕度變化非常敏感的土。膨脹土的礦物質(zhì)成分主要是蒙脫石，為一種高塑性粘土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)及其不穩(wěn)定。膨脹土根據(jù)脹縮指標(biāo)的不同，有強(qiáng)、中、弱性之分。

根據(jù)膨脹土的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)膨脹土脹起而受到安全約束時(shí)，將發(fā)生最大的膨脹力。由于膨脹力的作用產(chǎn)生彎矩，輕者使管道產(chǎn)生位移，重者使管道發(fā)生斷裂危險(xiǎn)，更有甚者，可能對(duì)附近建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生不良影響。

本文僅探討在微膨脹土（弱性，脹縮總率為1.0～2.5%，脹縮率≤0.7%）地區(qū)，關(guān)于室外排水管道的設(shè)計(jì)、施工及附屬構(gòu)筑物施工的注意事項(xiàng)。

1 微膨脹土地區(qū)的排水管道選擇

在微膨脹土地區(qū)設(shè)計(jì)排水管道，在選擇排水管道時(shí)，需考慮到微膨脹土的膨脹壓力對(duì)管道的影響，即增強(qiáng)管道自身的抗裂強(qiáng)度，選用高強(qiáng)度管材。不宜選用鋼筋混凝土管和UPVC管，根據(jù)本人在設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些工程實(shí)例，可采用如下管道：

1.1 柔性接口排水鑄鐵管

柔性接口排水鑄鐵管，具有以下特點(diǎn)：

1.1.1 噪音低、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)

排水管的水流呈不充盈和重力流狀態(tài)，摩擦、沖擊、振動(dòng)產(chǎn)生噪音在所難免。

鑄鐵中的石墨對(duì)振動(dòng)能起緩沖作用，阻止晶粒間的振動(dòng)能的傳遞，并將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋Ｋ澡T鐵管材具有很好的減震降噪性。試驗(yàn)資料表明，DN100管道流量為2.7L/s時(shí)，鑄鐵管的噪音值為46.5dB，U-PVC管的噪音值為58dB，故在要求安靜的居住建筑、學(xué)校、醫(yī)院、會(huì)場(chǎng)、賓館等場(chǎng)合，宜選用鑄鐵排水管材。

鑄鐵的抗拉、抗彎強(qiáng)度是常用塑料管材PVC的4倍。

鑄鐵的基體組織的電位差小、電化學(xué)作用小，同時(shí)含硅量高，能夠在表面形成連續(xù)的SIO2保護(hù)膜，因此其耐銹蝕性能遠(yuǎn)高于鋼材，在相同的環(huán)境、介質(zhì)中鑄鐵的耐銹性是鋼材的3倍以上。

鑄鐵排水管材優(yōu)良的耐腐蝕和強(qiáng)度特性，使其使用壽命遠(yuǎn)大于鋼管和塑料管材。

1.1.2 柔性抗震

鑄鐵的線脹系數(shù)比較低，因而受環(huán)境溫度影響自身產(chǎn)生伸縮量很小，同時(shí)鑄鐵排水管材的柔性接口結(jié)構(gòu)，使其具有較高的抗伸縮、曲撓變形能力和抗震能力，系統(tǒng)軸向變形35mm、橫向振動(dòng)曲撓值31.5mm以內(nèi)接口不滲漏。

1.1.3 耐高溫，阻燃防火

排水管具有貫穿、連接各樓層和房間的特性，一旦發(fā)生火災(zāi)如若排水管材易熔、阻燃性差，很快融化破裂就會(huì)形成煙灶效應(yīng)。鑄鐵管阻燃及高熔點(diǎn)是它有很好的防火阻燃性。

柔性接口排水鑄鐵管由于價(jià)格較高，勢(shì)必會(huì)增加其工程成本，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，是微膨脹土地區(qū)室外排水管道選擇時(shí)的主要選擇對(duì)象。

1.2 高密度聚乙烯（HDPE）雙壁波紋管

HDPE雙壁波紋管具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐老化及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的性能。

性能特點(diǎn)如下：

1.2.1 結(jié)構(gòu)獨(dú)特，強(qiáng)度高，抗壓耐沖擊

外壁呈環(huán)形波紋狀結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了管材的環(huán)剛度，從而增強(qiáng)了管道對(duì)土壤負(fù)荷的抵抗力，在這個(gè)性能方面，HDPE雙壁波紋管與其他管材相比較具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

1.2.2 適當(dāng)?shù)膿锨?/p>

HDPE雙壁波紋管還具有適當(dāng)?shù)膿锨龋欢ㄩL(zhǎng)度的HDPE雙壁波紋管軸向可略為撓曲，不受地面一定程度的不均勻沉降的影響，可以不用管件就直接鋪在略為不直的溝槽內(nèi)等。

1.2.3 連接方便，接頭密封好，無(wú)滲漏。

1.2.4 重量輕、施工快捷，降低費(fèi)用。

1.2.5 良好的耐低溫，抗沖擊性能

HDPE雙壁波紋管的脆化溫度是-70℃。一般低溫條件下(-30℃以上)施工時(shí)不必采取特殊保護(hù)措施，冬季施工方便，而且，HDPE雙壁波紋管有良好的抗沖擊性。

1.2.6 綜合工程造價(jià)與混凝土基本相當(dāng)，運(yùn)營(yíng)成本低。

1.2.7 土質(zhì)良好的情況下無(wú)須基礎(chǔ)。

在微膨脹土地區(qū)，選用HDPE雙壁波紋管時(shí)，應(yīng)注意其連接方式為承插式連接，橡膠圈密封。管材的環(huán)剛度≥8KN/m2.較柔性接口排水鑄鐵管。

HDPE雙壁波紋管價(jià)格較為便宜，施工也較簡(jiǎn)單、方便。因此在微膨脹土地區(qū)常采用此管道作為室外排水管道。

綜上所述，在微膨脹土地區(qū)，在選用室外排水管道材料時(shí)，柔性接口排水鑄鐵管和高密度聚乙烯（HDPE）雙壁波紋管為主要管道種類，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際經(jīng)濟(jì)，施工工期及后期管理考慮選擇適合項(xiàng)目自身情況來(lái)選擇排水管道的材質(zhì)種類。

2 微膨脹土地區(qū)排水管道施工的處理措施

2.1 設(shè)鋼筋混凝土管溝

用鋼筋混凝土砌筑管溝，把管道保護(hù)起來(lái)，避免受雨水及管道漏水的影響，是在膨脹土地區(qū)保護(hù)排水管道的最有效的辦法。

管溝在長(zhǎng)度方向上每隔30-40米設(shè)置一條伸縮縫，并在管溝最低處和伸縮縫前設(shè)置檢漏井。管溝的寬度要能滿足排水管道檢修時(shí)的空間要求，一般為D+600mm（D為排水管道的公稱直徑）。管溝內(nèi)的排水管道基礎(chǔ)詳見(jiàn)各排水管道施工安裝規(guī)范及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集。

但是，由于排水管道全部采用管溝保護(hù)，造價(jià)較高，因此一般在強(qiáng)膨脹土地區(qū)采用，而在微膨脹土地區(qū)，若考慮其管道安全性以及項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)條件允許，也可采用鋼筋混凝土管溝保護(hù)的方式。

2.2 管道溝槽換土

微膨脹土地區(qū)室外排水管道還可采用換土的方法來(lái)保護(hù)排水管道。具體做法如下：

在作管道基礎(chǔ)前，應(yīng)先行對(duì)地基以下600mm原土進(jìn)行換土回填，并夯實(shí)、加固；若不采用換土方式，也須對(duì)地基以下600mm原土添加7～8%比例的生石灰和30%的粗砂，混合均勻后再夯實(shí)、加固。在管道接口處增設(shè)混凝土支墩墊塊，具體做法詳見(jiàn)國(guó)標(biāo)圖集S5.對(duì)室外排水管道的溝槽進(jìn)行回填時(shí)，應(yīng)原土回填或換土回填，建議換土回填，若采用原土回填，應(yīng)按7～8%的比例添加生石灰。

在微膨脹土地區(qū)，管道溝槽換土是常用的保護(hù)室外排水管道的處理措施，其主要特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、快捷，難度低，且造價(jià)較低。

2.3 無(wú)紡布圍包

在排水管道溝槽挖好后，在溝槽底部鋪一層1米寬的防水油氈。然后用防水纖維布將管道包圍起來(lái)，回填土可采用原膨脹土。由于無(wú)紡布圍包的膨脹土體積很小，即使管道接口處不嚴(yán)密而漏水，此部分膨脹土的膨脹應(yīng)力也是有限的，所以不會(huì)對(duì)排水管道造成危險(xiǎn)。

無(wú)紡布圍包具有嚴(yán)密的防水性，并能夠隨意彎折，施工也很方便。

綜上，根據(jù)一些項(xiàng)目的實(shí)際情況，在微膨脹土地區(qū)，室外排水管道的基礎(chǔ)處理方法主要采用管道溝槽換土的方式，一些對(duì)管道基礎(chǔ)要求較高的項(xiàng)目中采用了設(shè)鋼筋混凝土管溝的方式來(lái)處理。

3 微膨脹土地區(qū)排水管道構(gòu)筑物施工的注意事項(xiàng)

室外排水管道相關(guān)構(gòu)筑物，如室外閥門(mén)井、檢查井、化糞池等最好采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其壁厚應(yīng)由結(jié)構(gòu)專業(yè)根據(jù)膨脹土的性能另行計(jì)算確定，構(gòu)筑物底部應(yīng)墊200～300mm的砂層或灰土墊層，周?chē)靥?00～300mm的砂隔層。

另外，還需要注意建筑物區(qū)域內(nèi)要做到排水通暢，以免積水滲漏，影響管道及構(gòu)筑物的安全性。地面雨水溝也需要用鋼筋混凝土砌筑，不建議采用磚砌，因?yàn)榇u砌的強(qiáng)度較低，雨水溝坡度不宜小于0.5%。

4 結(jié)語(yǔ)

以上是對(duì)我們?cè)谖⑴蛎浲恋卦O(shè)計(jì)工程時(shí)，對(duì)室外排水管道的設(shè)計(jì)施工的一些不夠成熟的做法的總結(jié)，在此簡(jiǎn)單探討，還有待在今后實(shí)踐總不斷總結(jié)完善。我們?cè)谝院笈蛎浲恋貐^(qū)的室外排水管道設(shè)計(jì)中可根據(jù)工程的實(shí)際情況，選擇適合當(dāng)?shù)氐墓艿?，并從?jīng)濟(jì)技術(shù)性及施工進(jìn)度要求等方面做詳細(xì)的比較，使其最終選擇方案既能滿足工程進(jìn)度要求，又能滿足技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上又合理的基本原則。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉繼順，王占紅，孟曉橋，王羨春. 淺析排水管道基礎(chǔ)處理[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2007，(10).

[2]胡燦. 給排水管道遇軟弱地基的設(shè)計(jì)與施工[J]. 湖南城建高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2002，(2).