某截污管道检查井沉陷问题原因分析及对策

张传雷

（深圳市水务工程质量监督站，深圳 518055）

某污水泵站工程位于河道左岸，距离高速公路以北约 150m，主要包括 3台 45kW单机排量为940m3/h的潜污泵，以及敷设DN500～700mm玻璃钢夹砂管长1600m，沿线设5个截污口，检查井33座。工程正常运行 1年多后，发现一个检查井（W28）出现整体下沉，经现场察看，该井底板破碎，井深下部约四分之一段断裂，上部完好，井深周围土体呈漏斗状下陷，地表直径约4m，与井相连管道因受剪切而致破坏，管道通水受阻。该检查井出现沉陷问题后，为了保证泵站正常运行，由本工程设计单位出具处理方案，施工单位按设计方案及时处理完毕。3个月后，现场例行检查时发现，W28相邻的W27、W29、W30检查井出现不同程度的下沉或移位情况。通过专业公司采用 QV检测设备对出现问题的W27～W30（约200m）段进行了系统的全面检查，检查结果发现：

（1）玻璃钢夹砂管局部竖向变形严重，断面已成椭圆形。

（2）局部管道纵向严重弯曲变形，部分污水支管管口严重错位。

（3）W28～W29管段W28管口右上侧破裂，W29和W30检查井因沉降发生倾斜。

（4）检查井底板有不同程度开裂、破坏。

（5）泵站出渣口发现有大量中粗砂存在，由于管道含砂量增大，泵站运行一段时间后不得不停止下来，进行人工清渣。

（6）W27井井体下沉约 60cm，井周围土体出现了不同程度的下陷，已影响到距离该井不到 2m的高压天然气管道的正常运行。

1 地质条件

根据钻探揭露地层自上而下分别为：第四系人工堆积层，第四系冲、洪积层，燕山第三期花岗岩。

（1）第四系人工堆积层为新近堆积的人工填土，主要为清理河道挖掘土和砂、砾及附近搬运来的粗粒花岗岩全风化土组成。层后1.0～8.5m，该层沿全线均有分布。

（2）第四系冲、洪积层依工程特性，该层分为以下三层。

②-1粉质粘土、砂质粘土：

原河道表层土，深灰、灰褐色、含褐色铁锰结核，湿，可塑状，部分软塑状，局部含砾，偶见粉细砂团块。层后1.0～5.5m，该层在ZK16～ZK18缺失。

②-2含粘性土粉细砂：

灰褐、灰黄色，湿～饱和，松散状，含粘性土较多，一般土样能成形，部分钻孔揭露夹透镜状淤泥、淤泥质土。厚度变化大，层后 1.2～5.2m，该层广泛分布于工程区。

②-3中粗砂、砾砂、圆砾层：

揭露层后大于2.1m，该层全线均有分部，顶面起伏较大

（3）燕山第三期花岗岩为全风化花岗岩，揭露层厚大于 3.8m，分部于工作区第四系松散层之下，为区域基岩。浅黄色，黄白色，原岩结构清晰，石英、长石、角闪石及云母等矿物均已风化，硬塑状态。

2 水文条件

地下水主要储存于第四系冲洪积粗砂、砾砂层中，为孔隙潜水，补给来源为大气降水和河水侧向补给。地勘期间测得其稳定地下水位埋深为6.1～4.0m，相应标高为6.4～2.5m，水位向下游逐渐降低，且靠近河床处比远离河床处高。由于钻孔揭露存在强透水的砂砾层，分部广泛、连续，使得地下水与河水联系较好，雨季随着河水升降，地下水升降较快。中粗砂、含砾砂层等粗粒土一般为强透水层，实测渗透系数一般为 3×10-3cm/s～7.5×10-3cm/s；含粘性土粉细砂层透水性较弱，实测渗透系数一般为 4×10-4cm/s，为弱～中等透水层。

3 施工情况

（1）工程主要施工内容有旋喷桩施工、土方开挖、支护工程、管线敷设、截流井、跌水井等施工。

（2）质量控制情况。

本工程划分为1个单位工程，15个分部工程，195个单元工程，质量评定结果均经过监理审核，结论合格。管道安装完成后，按照《给水排水管道工程施工及验收规范》的要求，进行了管道闭水试验，试验结果合格。工程验收合格后，投入运行。

4 截污管运行条件变化情况

（1）管线施工后，由于W01～W33管线上部绿化回填土，种植乔木，使管顶覆土厚度增加，经施工单位复测资料显示该段管道覆土厚度均在8.61～9.04m，管道实际覆土厚度比原设计覆土厚度增加1.7m左右。

（2）工程运行期间，临近河道开始实施生态景观改造工程。工程主要内容是对河道内三座橡胶坝进行改造，使得河道能形成连续的水面，保证河道全年均有水面，且能自动调蓄水面，不影响河道汛期防洪。实施后W27～W30井之间管线附近的河段水面线高程为 3.86m。翻板闸经过一年多调试运行，相对该工程实施前，此段河道水位升降次数增加。

5 初步原因分析

根据现场检测情况、工程设计图纸、地质勘察报告及工程竣工资料的复查，对事件情况进行了初步分析。

（1）截污管线临近河道左岸，埋深较深，管底平均高程1.52m（W25～W31）。下游某翻板闸蓄水后，枯水期河道水面高程为 3.86m（河道水面高程抬高 1.86m）沿河两岸地下水升高，地下水位高程为 4.3～7.0m。由于地下水抬高，检查井底板受力状态发生较大变化，导致管线局部变形，沉井底板开裂破坏。

（2）管道沿线地质情况复杂，根据工程地质勘察报告及近期勘探资料，W25～W30沿线基础持力层为含粘性土粉细砂，粉细砂颗粒粒径较小，在动水及水位变幅情况下极易从井底、管道开裂破损处流失。

（3）设计方案中检查井结构设计及基础处理存在安全隐患。设计检查井底板为 10cm厚的 C10素混凝土，井底持力层为粉细砂层。由于W27～W31井深均超过9m（大于图集02S515要求井深不能超过 6m），井底应力集中，且井底持力层粉细砂层承载力较低。在管线及检查井运行条件发生较大变化情况下，底板C10素混凝土强度不能满足结构要求，导致底板开裂破损。在地下水水位抬高及变幅作用下，井底粉细砂随水流作用进入井体及管道，造成检查井底部及周边土体流失形成空洞，当淘刷范围达到一定程度后，在井体自重作用下，井体出现整体下沉，导致连接井体的玻璃钢夹砂干支管断裂及附近管线变形，管道水流受阻。

6 几点建议

排水管网埋设于地下，其运行状况会受到基础沉降错位、地面负载的变化、施工质量等多种因素的影响。并且，排水管网通常依靠水的重力自高向低流动，并且一般情况下污水中均含有一定的固体、半固体杂质；容易产生淤积，降低管道输水能力，甚至完全或部分丧失输水能力，对管道的正常运行产生影响。根据以上对污水泵站截污管道检查井沉陷问题的调查分析，为保证截污泵站的正常运行，确保河道良好的水环境。建议如下。

（1）河道管理部门应安排专人定期对管线及周边河道巡查，观察检查井和管线周围是否出现新的沉降变形，监测与河道相联系的截污口是否有污水流入河道。

（2）在管道水流较小的情况下，采取CCTV检测设备对龙井泵站截污管道全线进行一次观测，及时发现管道变形或裂缝，防患于未然。

（3）在河道及周边范围内采取水环境治理、河道整治一系列工程措施时，应有前瞻性，尽可能考虑河道水位变化、地质条件等因素给工程运行带来的不利影响，确保工程发挥正常的功效。