湿陷性黄土地区室外给排水设计探讨

刘晓文 陈利斌

(陕西省土地工程建设集团有限责任公司 陕西西安 710075)

0 引言

湿陷性黄土，主要分布在我国山西陕西甘肃的大部分地区，以及河南西部和宁夏青海河北的部分地区，约占我国国土面积的6%。因其非饱和欠压密，当在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力与土的自重压力下，将引起一种下沉量大下沉速度快的失稳性湿陷变形。

湿陷性黄土，一般分为非自重湿陷性和自重湿陷性两种。前者是在土体自重压力和一定的附加压力作用下遇水浸湿发生湿陷变形；后者则是在土体自身重力作用下遇水浸湿发生湿陷。非自重湿陷性黄土，对于建筑物的危害性通常小于自重湿陷性黄土。黄土的湿陷性，不仅造成建构筑物地基沉降，同时造成埋地管道接口松脱，甚至管道断裂，严重威胁室外埋地给排`水管道的安全运行[1]。

基此，本文区别于一般地区的室外给排水设计，围绕黄土的湿陷性这一土质特征，结合《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004(以下简称“规范”)，从地基处理防水措施出发，合理选用技术和措施，预防湿陷性造成的危害，保证室外给排水管道的正常安全运行。

1 工程介绍

西安某小区位于长安区大学城，小区内设8栋住宅，均为一类高层住宅建筑，地上28～32层，地下1层车库，建筑高度99.9m；3栋办公楼，均为一类高层公共建筑，地上25层，地下2层车库，建筑高度91.2m～99.6m；1栋幼儿园，为多层公共建筑，地上3层，建筑高度11.7m。小区总用地面积9.12万m2。该小区室外给排水工程，包括给水消防雨水和污水系统，均采用埋地敷设。

查看现场地质勘查报告，地下水位埋深为13.60m～19.50m，不考虑地下水影响。其中，住宅区场地，属于非自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，场地内湿陷性土层的分布深度为8m～10m；办公区场地，属于自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，场地内湿陷性土层，分布深度为10m范围内; 幼儿园及地下车库场地，属于自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，场地内湿陷性土层的分布深度为7.5m～9.5m。

2 地基湿陷性处理

根据 “规范”要求，建筑物根据重要性地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，分为甲乙丙丁4类。

该工程住宅建筑和办公建筑，均属于甲类，此类建筑应消除地基的全部湿陷量，或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层，或将基础设置在非湿陷性黄土层上。为了满足规范要求，住宅建筑及办公建筑，采用桩筏基础，处理后的复合地基承载力特征值，不应小于580kPa。经由专业的地基处理公司设计施工后，再对场地内的地基进行检测，结果显示，湿陷性已完全消除。地下车库和幼儿园建筑，属于丙类，丙类建筑地基范围内，采用了灰土垫层，基础形式采用独立基础，该类建筑消除了地基的部分湿陷量。

3 防水措施

3.1 基本防水措施

基本防水措施，从管道敷设管道材料和接口等方面，采取措施防止管道发生渗漏，这是给排水工程防止建筑物地基湿陷的第一道防线。考虑到湿陷性黄土地区的地震烈度大都在7度以上，意味着湿陷性黄土地区兼有湿陷震陷双重危害性。柔性管道系统能消除温差或施工误差引起的应力转移，增强管道系统及其与设备连接的安全性，使得柔性连接成为管道连接方式的首选。

该工程住宅区和办公区域室外给水消防管，采用TTP-PESI孔网钢带复合管，电热熔连接。污水雨水管，采用PVC双层轴向结构壁中空管道，弹性密封圈承插连接。

3.2 检漏防水措施

3.2.1湿陷性未全部消除

丙类建筑的幼儿园的地基处理了部分湿陷性，结合《规范》关于埋地管道排水沟雨水明沟和水池等与建筑物之间防护距离宜符合表1[1]所示的规定，当不能满足要求时，应该采取与建筑物相应的检漏防水措施，包括增设检漏管沟和检漏井。幼儿园建筑和地下车库建筑物周围的防护距离为5m，防护距离内的埋地给排水管道应采取检漏管沟形式。对于防护距离外的埋地给排水管道的防水措施，埋地的重要管道基础增设150mm～300mm的土垫层和300mm厚的灰土垫层，即是对管道基础的湿陷性进行消除。

表1 埋地管道排水沟雨水明沟水池边等与

该工程幼儿园和地下车库防护距离范围内的管道均做检漏管沟，根据其湿陷性(表2)，检漏管沟选用严格防水管沟C型，管沟采用钢筋混凝土材质并做防水层[2]。检漏管沟设置在冻土层以下，且室内外管沟保持相连，沟底坡度大于2%，并坡向检漏井[3]。检漏井采用与检漏管沟相适应的钢筋混凝土结构，内设深度不大于0.3m的集水坑[4]。防护距离外的埋地给排水管道基础湿陷性处理采用300mm素土垫层加300mm三七灰土垫层，分层压实，压实系数均不小于0.95。

表2 管沟类型及适用范围

3.2.2湿陷性全部消除

根据 “规范”对埋地管道排水沟雨水明沟和水池等与建筑物之间的防护距离的要求，甲类建筑的住宅楼和办公楼在地基湿陷等级为Ⅱ级时无防护距离要求，是因甲类建筑地基应消除地基的全部湿陷量，与本小区住宅建筑和办公建筑区域地基处理措施相适应，即可按一般地区的规定设计。

该工程住宅建筑和办公建筑，为了解决设备用房及车位均设置地下室。地下室上方覆盖场地内开挖土2m，以满足室外雨水管道及从住宅和办公接出的部分污水出户管的埋深，同时亦能保证建设场地绿化景观的实施。对于地下室顶板上设置的埋地排水管道，笔者认为，不能忽视管道基础的湿陷性。随着国家对海绵城市建设的实施，居民生活水平的不断提高，人们对于居住环境的生态要求不断提升，位于小区绿化带透水铺装的人行步道，以及水景等面积亦不断增加，其土体的湿陷性依然存在。室外给排水管道，为了后期检修方便，往往敷设在前者之下，管道周围土体受人工浇灌水或者雨水积水发生湿陷，导致室外管道发生断裂，接口发生松脱和损坏，管道漏水又加速其周围土体发生湿陷，将造成更大范围的损害，且其修复的费用远高于对管道基础做湿陷性处理的费用。基于以上因素考虑，地下室顶板覆土层内的室外给排水管道基础，也应采取措施对湿陷性进行处理。管道基础湿陷性处理，采用300mm素土垫层加300mm三七灰土垫层，分层压实，压实系数均不小于0.95。

4 结论

湿陷性黄土地区的室外给排水设计，应根据建筑基本情况及其地下土层的地质信息，结合地基湿陷性处理结果，采取相应的防水措施，以期预防湿陷性对建筑物基础的危害，实现建设工程设计的合理性和造价的经济性。

建筑物地基湿陷性完全消除时，位于防护距离内地下车库顶板覆土里的埋地管道基础仍应采取消除湿陷性的措施，避免湿陷性对管道基础的影响；建筑物地基湿陷性未完全消除时，其防护距离内的埋地管道应根据湿陷类型，选取合适的检漏管沟；防护距离以外的埋地管道，其基础采取用素土垫层加三七灰土垫层，并分层压实的措施。