北方湿陷性黄土地区给排水管道设计及施工要点探讨

摘要：给排水管道的设计对整个工程的安全运行有重要影响，现对湿陷性黄土地区给排水管道管材接口、布置、管道沟槽开挖、基础回填、防腐等进行了探讨，并提出了相应的对策。

关键词：给排水管道;湿陷性;回填

0    引言

在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土，称为“湿陷性黄土”，包括自重湿陷性黄土、非自重湿陷性黄土。其中，在上覆土的自重压力下受水浸湿发生显著附加下沉的湿陷性黄土为自重湿陷性黄土，在上覆土的自重压力下受水浸湿不发生显著附加下沉的湿陷性黄土为非自重湿陷性黄土。湿陷性黄土在我国西北地区大面积存在，这无疑给工程建设增加了经济成本、施工难度以及技术复杂程度。本文主要根据实际工程案例，对湿陷性黄土地区给排水管道设计及施工要点进行探讨。

1    工程概况

内蒙古华厦朱家坪电力有限公司一期2×660 MW超超临界机组工程规划新建2×660 MW超超临界燃煤直接空冷发电机组，同步配套建设烟气脱硫、脱硝装置，电厂位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇境内，准格尔旗位于鄂尔多斯市东南部，距离呼和浩特115 km。厂址附近地形变化较复杂，主要表现在厂址外围（西、北、东侧）冲沟发育，沟深10～30 m。厂址内自然地面标高一般在1 260.5～1 290.5 m，地表相对高差约30.0 m，总体上为西北低、东南高。结合地形，厂区总平面分台阶布置，第一平台主要为锅炉、烟囱、汽机房、空冷平台，设计地面标高1 264.0 m，属开挖区;第二、三平台主要为大部分的辅属建（构）筑物，二、三平台标高分别为1 259.0 m、1 254.0 m，属于填方区及挖填边界;第四平台主要布置原水储存池、及少量单层建筑物，大部分为自留地，分三个小平台，设计标高为1 281.5 m、1 264.0 m、1 259.0 m，既有挖方也有填方。

根据地质勘察，第一平台场地开挖平整后大部分地段湿陷性黄土层已挖除，无湿陷性，但局部區域（东北侧）仍存在厚度5.00～15.00 m（从设计地面起算）湿陷性黄土，该区域场地湿陷类型为非自重湿陷场地，地基湿陷等级为Ⅰ级;第二、三、四平台场地黄土湿陷性不均匀，黄土部分有湿陷性，部分无湿陷性，湿陷性黄土中，部分为自重湿陷性黄土，部分为非自重湿陷性黄土，湿陷性黄土底界厚度为0.00～13.00 m（从天然地面起算），考虑到场地大部分地段回填土较厚，建议该区域湿陷类型按自重湿陷场地、地基湿陷等级为Ⅱ级考虑。厂址区地震基本烈度为Ⅵ度，土壤最大冻结深度为1.5 m。

2    厂区地基处理

湿陷性黄土地基处理包括垫层法、强夯法、挤压法、预浸水法及其他方法，地基处理方法要兼顾地质情况、处理成本和后期运营等因素。为消除或减轻湿陷性黄土对建构筑物的危害，根据本厂区总体布置及湿陷性等级，本厂区场坪时对除第一、二、三平台的地基进行了强夯;第四平台的建构筑物布置在1 281.5 m层，其余均为自留地，地块面积较大，局部地基处理由建构筑物相关专业考虑。在给排水埋地管道的设计时应结合地质及地基处理情况给予不同的考虑。

3    给排水管道设计要点

在湿陷性黄土地区管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降，在给排水管道设计中既要考虑给排水管道本身渗漏引起黄土湿陷，产生不均匀沉降对管道造成破坏，也要考虑黄土湿陷对周边建构筑物的不利影响。由于并不是全厂区都进行了地基处理，且给排水管道输送介质为水，从后期运行管理的安全角度考虑，给排水管道设计时考虑采用防水措施或结构措施，用于弥补对地基处理的不足。

3.1    管道材质及接口

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025—2004），湿陷性黄土地区，压力管道宜采用球墨铸铁管、给水铸铁管、给水塑料管、钢管、预应力钢筒混凝土管或预应力钢筋混凝土管等，自流管道宜采用铸铁管、塑料管、离心成型钢筋混凝土管、耐酸陶瓷管等。

厂区给排水管道主要有雨水管、污水管、循环水管、补给水管、生活给水管、工业给水管、消防管、含油废水管、回用水管等，其中雨水管、污水管为自流管，其余为压力管。

雨水管管径≤DN600采用聚乙烯缠绕结构管，承插电热熔连接;管径>DN600采用Ⅱ钢筋混凝土管，要求离心成型，采用承插式橡胶圈接口。重力流生活污水管采用聚乙烯缠绕结构管，承插电热熔连接;生活污水压力管采用钢塑复合压力管，扩口式连接。其余压力管道均采用钢管，焊接连接。现场管道安装时，应加强对管道接口施工质量的控制，保证管道不漏水。

3.2    管道及附属构筑物布置

埋地管道、排水沟及附属构筑物等应与建筑物有一定的防护距离，防护距离的要求根据建筑物类别、地基湿陷等级确定。本工程主厂房为乙类建筑，其余辅助附属建筑物为丙类、丁类，确定本工程防护距离为5 m。埋地管道、阀门井、检查井等优先布置在防护距离外，受现场空间限制布置在防护距离内，应采取与建筑物相应的防水措施。各管道布置间距需满足管道检修要求。

3.3    沟槽开挖

管道沟槽开挖可采用机械开挖或人工开挖，开挖沟槽应严格控制基底高程，当采用机械开挖土方时，保留20 cm厚土层用人工清槽，且不得超挖，开槽达到设计高程后按规定进行验槽，槽底如有坚硬物体必须清除，用砂石回填处理。开挖第四平台敷设的雨水管、补给水管沟槽时，若遇表层土的含水量过大或局部地段有松软土层，应采取晾干或换土等措施。

3.4    基础及回填

钢筋混凝土管采用120°C20混凝土条形基础，钢管、塑料管、钢塑复合管等均采用120°中、粗砂基础;所有管道及其附属构筑物的基础底部下铺设3：7灰土垫层，厚度300 mm，压实系数不小于0.95（图1），具体应满足国家标准图集04S531-1～5的相关要求。

3.5    其他

《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025—2004）要求埋地钢管及管道附件宜设加强防腐层。本工程所有埋地钢管外防腐层均采用四油三布方式：即外表面先涂一道H52-31环氧煤沥青防腐底漆，再涂四层沥青夹三层玻璃布。

本工程地处湿陷性黄土地区，管道安装完成后，自流管包括雨水管、污水管及检查井应进行闭水试验，压力管应进行水压试验，试验合格后方可进行回填。

4    结论

根据本工程具体案例，充分考虑湿陷性黄土地区的自然特性，对于敷设在湿陷性黄土地区给排水管道的设计及施工总结以下几点：（1）管道应尽量选择符合相关标准的优质管材，加强管道接口施工质量控制，避免因管道材质及接口问题引起管道渗漏。（2）管道及其附属构筑物应尽量布置在防护距离外，对于布置在防护距离内的，应采取与建筑物相应的防水措施。（3）采用机械开挖管道沟槽时，不得超挖，应保留20 cm厚土层用人工清槽。（4）管道基础应根据湿陷性等级及管道材质采用不同的基础，具体可参考国家标准图集04S531-1;管道及其附属构筑物的基础底部下铺设一定厚度的3：7灰土垫层，具体厚度可根据不同工程实际情况经计算最终确定。

[参考文献]

[1] 湿陷性黄土地区建筑规范：GB 50025—2004[S].

[2] 向波，闵军，曹润苍.湿陷性黄土地区管道敷设对策研讨[J].天然气与石油，2000，18（4）：46-49.

收稿日期：2020-05-25

作者简介：李芳（1989—），女，江西赣州人，硕士，给排水工程师，从事给排水设计工作。