谈湿陷性黄土地区的管道施工

杨 平

0 引言

湿陷性黄土在我国分布很广，它主要分布在陕西、甘肃、内蒙、山西、山东、新疆等地区。由于湿陷性黄土的土壤结构容易被破坏，设计部门对这一地区的地下管道工程技术要求高、施工难度也较大。我公司近年来在包钢工程中都遇到了这种土壤结构，通过在施工中的不断探索和总结，积累了一些经验并在努力探索出湿陷性黄土地管道施工中较为科学、可靠、安全、高效的施工方法。本文属对湿陷性黄土地区管道施工的初步探索。

1 湿陷性黄土的定义和分类

土在一定压力作用下，受水浸湿，土壤结构迅速破坏而发生显著附加下沉的土壤。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土(各又分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级)。自重湿陷性黄土是指在土壤自重压力下受水浸湿会发生湿陷。非自重湿陷性黄土是指土壤在自重压力下受水浸湿不会发生湿陷。

2 湿陷性黄土地基的等级划分

湿陷性黄土地基的湿陷等级，按分级湿陷量Δs划分，分级湿陷量Δs按下式计算:

其中，δi为第i层土样的湿陷系数;hi为第i层土样的厚度，mm。

分级湿陷量Δs的累计，自基础底面算起(初步勘察时，自地面下1.5 m算起)，对非自重湿陷性黄土地基至其下5 m深度为止，对自重湿陷性黄土地基至其下10 m深度为止。其中非湿陷性土层不累计。

按分级湿陷量划分湿陷性黄土地基的湿陷等级，应遵循表1规定。

表1 湿陷等级划分 mm

3 湿陷性黄土地区的管道施工

在湿陷性黄土地区进行管道施工时，施工人员首先要熟悉有关地质资料和设计部门提供的技术资料，认真做好图纸的自审工作，发现问题及时提出，积极与有关部门协商解决。

3.1 施工准备

在施工准备过程中，除正常施工程序外还应做到以下几点:

1)临时防洪沟，水池和洗料场等至建筑物外墙的距离在非自重湿陷性黄土场地下不宜小于12 m，在自重黄土场地下不宜小于20 m，遇有碎石土、砂土和粘土夹层时，应采取有效措施，防止水渗入建筑物地基。

我公司在包钢宽厚板工程施工中，开挖管道沟槽时经常会遇到碎石土层和砂土层，因此地属非自重湿陷性黄土地区，为防止施工用水或其他用水渗入管沟，施工时在距管沟2 m以外设防水堤或是排水沟。

2)临时分水管道至建筑外墙的距离，在非自重性黄土场地不宜小于7 m，在自重性湿陷黄土场地不宜小于10 m，管道铺设在地下，防止冻裂或压坏，并应通水检查不漏水后方可使用，给水支管应装有阀门，在水龙头处应有排水设施，将废水引至排水系统。

3)在自重湿陷性黄土场地开挖管沟时，一定要设防水堤，以防漏水和施工用水流入管沟引起湿陷。

3.2 管材选用

在湿陷性黄土地区，一般埋地管道的材料质量应高于普通地区的要求。

1)压力管道宜采用钢管，墨铸铁给水管，PVC-U，PE冷水给水塑料管，预应力钢筋混凝土给水管。

2)自流管道宜采用钢筋混凝土排水管，PVC-U双壁波纹排水管，PE排水管，玻璃纤维增强热固性树脂夹砂排水管(玻璃纤维夹砂排水管)等。在包钢宽厚板工程上，设计人员选用预应力钢筋混凝土给水管。

3.3 管道基础

管道基础应根据水文、地质、地面荷载、管径及管顶覆土深度等情况选用。在湿陷性黄土地区的管道施工中，管道基础是个关键，所以施工时，管基的施工一定要认真、严谨、科学。

1)在非自重湿陷性黄土地区，管道的附加压力一般都小于湿陷起始压力，不会引起地基湿陷，故埋地金属管道及附属构筑地基进行表面夯实即可。

2)自重湿陷性黄土地区，埋地金属管道应设150 mm～300 mm的土垫层，在Ⅱ，Ⅲ级自重湿陷性黄土地区，宜在土垫层上增设300 mm的灰垫层。

3)埋地金属压力管道，在非自重湿陷性黄土地区，基础为素土夯实或土垫层，接口处再设混凝土垫块。

4)凡埋地非金属自流管道，为增强管道的强度和刚度，防止发生不均匀沉陷，一般均设带形基础。

5)施工土垫层时，将需处理的湿陷性黄土从基坑内挖出，将土料配至最佳含水量(土料含水量一般为15%～20%)并不得夹有砖、瓦、石、冻土块、淤泥、垃圾或其他杂物，再分层夯实至设计标高。土层干容重一般不小于1.5 g/cm3～1.6 g/cm3(每隔50 m取样化验)，施工土垫层的夯实设备，应选用较经济又实用的设备，现场一般采用蛙式夯，见表2。

表2 填土和土垫层的施工技术要求

6)管沟的放坡:在湿陷性黄土地区，管沟的放坡都随土壤类型和现场的具体施工条件而定。根据以往施工的经验，在雨期，放坡都相应加大，遇有碎石层和砂土层时，如因条件限制不能立即下管通过，就应考虑防止塌方的措施，在现场我们经常用的较安全、较经济的方法是每隔4 m～5 m左右打一钢桩(一般用D76×4无缝管)，然后在钢桩之间加入挡板挡土(见图1)。

以往由于对沟槽放坡的不重视，现场的塌方事故时有发生，给工程带来许多损失，甚至对施工人员的生命也构成了威胁。通过总结以往的经验教训，探索出了较可靠的管沟放坡，见表3。

表3 管沟放坡数据

在冬期施工时，如管沟开挖后即可下管，可按冬期施工正常放坡，如不能立即下管，就必须增大放坡(见表4)。

表4 冬期施工时管沟放坡数据

如遇到有碎石土层或砂土层，管沟深度在3 m～6 m范围内，要视实际情况考虑进行管沟加固(见图1)。

3.4 管道接口

湿陷性黄土地区管道的接口必须密实，不漏水，并非刚性，即使管道有轻微的不均匀沉降时，仍然保证接口处不渗不漏。

1)钢管、一般采用焊接。

2)球墨铸铁管给水，承插式给水铸铁管一般采用石棉水泥接口或橡胶圈接口，当管道穿越铁路、河谷以及其他振动大、地质条件差的地段或抢修管道时，一般采用柔性接口，有时甚至采用铅接口。

4 管道附层构筑物

1)在湿陷性黄土地区，给排水管道的附层构筑物(如检查井、阀门井、水表井、检漏井、隔油池、化粪池)不得漏水。

2)给排水管道附层构筑物的布置，应尽量有利于管道的检漏、维修。各类井室一律采用铸铁井盖。

5 水压试验

湿陷性黄土地区的管道试压与一般情况下的管道试压相同，应按照相应的施工及验收规范要求执行，但应注意以下几点:

1)管道试压应逐段进行，每段长度在场内不宜超过400 m，在场地外空旷地区不宜超过1 000 m。

2)在非自重湿陷性黄土场地，应进行一次强度和严密性试验。试验于管基检查合格，沟槽回填至管顶上方0.5 m后进行，但接口处暂不回填，以便检查。

3)在自重湿陷性黄土场地，当为非金属层管道时，应进行二次强度和严密性试验。

4)排水管道在自流情况下，非金属管道只做渗水试验即可，压力管道做水压试验。水压试验一般以相邻两检查井间的管段为一分段。沟槽回填前进行预先试验，沟槽回填至管顶0.5 m以后再进行复查试验。

6 施工经验总结

1)管沟暴露时间应尽量缩短，以防雨水和其他用水的浸入，在雨季施工时，应设防水堤，排水沟等专项措施保证工程质量。

2)架空管道和室内管道的凝结水不得任意排放。

3)非自重湿陷性黄土地区，地下水位可能上升时，应根据可能上升的最高水位采取防水措施。

4)给排水管道穿越铁路时，应敷设在管沟或套管内，两端设置检查井。

5)对埋地管沟应分层夯实，特别在管道两侧及管顶上方500 mm以内，更应仔细夯实，使其干容量不小于1.5 g/cm3。6)给水引入管，排水排出管，穿越构筑物，承重墙及基础时，应预留孔洞，洞顶与沟顶或管顶间的净高度在Ⅰ，Ⅱ级湿陷性黄土场地不小于300 mm。洞边与管沟外壁必须脱离，洞至承重墙转角外缘的距离尽量不小于1 m，洞底距离基础底不得小于洞宽的1/3并不得小于400 mm。

在湿陷性黄土场地的管道施工中，还有许多新问题，新难点需要解决，我们会在今后的施工中不断探索与总结，可供相似工程予以借鉴。

［1］ GB 50268-2008，给水排水管道工程施工及验收规范［S］.

［2］ 中国建筑工业出版社.中国建设规范汇编5:地基基础设计与施工规范［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［3］ 实用给排水施工手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2000.