湿陷性黄土地区排水管道的技术探讨

　　摘要 通过对我国湿陷性黄土分布区域及危害性的叙述，针对太原南站市政排水工程，介绍了湿陷性黄土地区管道基础处理的方法，管材、管道接口形式的选择、施工过程质量控制、运行维护的重点。

　　关键词 湿陷性黄土，排水管道，管道施工

　　中图分类号 ：   TU81        文献标识码：A               文章编号：

　　Abstract： By narrating the distribution region of collapsible loess in China and its harmfulness, the paper contrapose the municipal drainage engineering of Taiyuan South Station and introduce the pipeline foundation treatment of collapsed loess, the selection of pipe and pipe joint, and the focal point of quality control during project construction, operation and maintenance.

　　Key Words: collapsible loess  drainage pipeline  pipeline construction

　　1引言

　　在我国，黄土和黄土状土广泛分布在华北、西北等地，且地层多、厚度大。在这些地区，一般气候干燥、降雨量少，蒸发量大，属于干旱、半干旱气候类型[1]。湿陷是指黄土在一定的压力（土自重力或自重力和外力共同作用）下受水浸湿后，土壤结构发生变化和破坏并导致土壤下沉的现象，我们把被水浸湿下沉的黄土称为湿陷性黄土。我国湿陷性黄土主要分布在甘肃、青海、陕西、山西、河北及山东等地区。

　　随着城市化进程，西北地区各级城市开展大量基础设施建设。市政管道是市政工程重要的组成部分。在湿陷性黄土地区进行市政管道设计、施工、维护，对管道材质、接口形式、管道基础等都有特殊要求。太原南站距太原市中心约7.9公里，距世纪大道长风街约2.8公里，处在南中环路、农科北路、中心街和北营北路的合围区域。太原南站地区属Ⅱ级自重湿陷性黄土。本文通过太原南站市政排水工程的工程实践就湿陷性黄土地区排水管道的设计、施工技术进行探讨。

　　2管道材质

　　我国排水工程中常用的非金属管材主要有：钢筋混凝土排水管、硬聚乙烯加筋管（UPVC管）、高密度聚乙烯缠绕增强管（HDPE管）、玻璃钢夹砂管（RPM管）；金属管材有：排水铸铁管和钢管。

　　在湿陷性黄土地区，管材质地的选择应较普通地区高些。经过多种管材比选，钢筋混凝土排水管、HDPE排水管道的优点较为突出。

　　钢筋混凝土排水管。钢筋混凝土管制作方便，造价低等优点，在排水工程中应用极广。但具有抵抗酸、碱侵蚀性能差、管节短、接口多、搬运不便等缺点。钢筋混凝土管口径一般在300mm以上，长度在1m～3m。适用于埋深大或地质条件不良的地段。

　　高密度聚乙烯缠绕增强管（HDPE）。HDPE是目前市政排水管道比较倾向使用的管材，具有粗糙系数低，水流速度高，耐腐蚀，安装接头少，管材规格齐全等优点。缺点是价格相对高，抗外压差。

　　由于HDPE管道负载和受力的要求，当管径大于DN1000mm时，管壁将大大加厚，造成一次性工程造价过高。本次太原南站市政排水工程D≥1000mm均采用钢筋混凝土管，以降低工程造价。

　　3管道接口

　　目前钢筋混凝土排水管的接口形式有：平口、刚性企口、承插口和柔性企口。由于平口管和刚性企口管施工效率低，抗震性能差，地基移位会使接口拉开，导致路面塌陷受损。所以这两种接口在工程中已基本不采用。承插口和柔性企口因其接口采用橡胶圈密封止水，是柔性连接，抗震性能好，可有效抵抗地基不均匀沉降。

　　HDPE排水管道接口主要有承插式柔性接口、电熔连接、热熔连接等。电熔连接、热熔连接对施工技术要求比较高；承插式柔性接口应用广泛、操作简便。

　　湿陷性黄土地区的管道接口应严密不漏水，并具有柔性。本工程钢筋混凝土排水管、HDPE排水管道均采用承插式橡胶圈接口。

　　4管道基础处理

　　湿陷性黄土对建、构筑物的破坏影响较大。湿陷性黄土的特点是天然强度很高，垂直开挖3~5m基槽槽壁短时间也会是稳定的，但如果与水接触，如地表水下渗、管道漏水、降雨等因素往往会导致强度大大降低，土与水混合形成胶体流动，引起土体大面积塌陷，进而影响建、构筑物基础的稳定，使其出现不均匀沉降[2]。因此在湿陷性黄土地区实施排水管道时，必须进行基础处理。

　　4.1地基处理

　　根据多年工程实践与总结，湿陷性黄土地基处理主要有4种方法。

　　（1）夯实法：对管道下的土层原土翻松，洒水夯实整平，使管道紧密地铺设在夯实的地基上，夯实厚度20~30cm，密度应大于1.6g/cm3。

　　（2）土垫层法：施工时将沟槽内土挖出，配成最佳含水量后，再分层夯实至设计标高。

　　（3）灰土垫层法：沿着整个管线长度铺填夯实一条灰土垫层，灰土垫层比例宜为：白灰：黄土=3:7或2:8，厚度一般为30cm。

　　（4）地沟铺设法：将整个管道铺设在地沟里。

　　根据太原南站地区工程地质情况，工程采用灰土垫层法。此方法是目前太原湿陷性黄土地区排水管道设计应用较广泛的地基处理方法，已建成的"建设南路排水工程、朝阳街、大东关街排水工程"等均采用此法，没有出现因排水管道漏水造成路面塌陷的现象[3]。

　　4.2管道基础

　　管道基础形式应根据工程地质、地面荷载、施工条件、管径及管道埋深等情况确定。太原南站地区属Ⅱ级自重湿陷性黄土场地。钢筋混凝土排水管管道基础选用混凝土垫层：在灰土垫层上设C20混凝土垫层，如图1所示。HDPE管道选用砂石基础：在灰土垫层上用中、粗砂做基础，如图2所示。

　　图1 钢筋混凝土排水管道基础

　　图2 HDPE排水管道基础

　　5施工管理与维护

　　5.1材料储存

　　当HDPE管道直接放在地上时，要求地面平整，不能有石块和容易引起管道损坏的尖利物体，要有防止管道滚动的措施。管道堆放时，管道两侧用木楔或木板挡住。堆放时注意底层管道的承重能力，变形不得大于5%。管道的储存处于施工现场温差较大时，应放置一段时间，使管材和现场温度相近，敷设后可减少因热胀冷缩产生的管道形变。HDPE管最高使用温度45℃，夏季高温季节，应避免日光曝晒，并保持管间的空气流通，以防温度升高。钢筋混凝土管道宜在施工场地就近存放。

　　5.2管道回填

　　回填土对管道稳定性有重大意义，土质的不均匀和疏松易造成管道的沉降变形破坏。湿陷性黄土地区管道沟槽回填土材料宜选用3:7灰土。回填土施工采用分层强夯法，即采用打夯机进行机械压实，不能一次性回填到位，必须进行分层回填、分层夯实，每层打夯厚度宜控制在100~200mm，并在回填时在回填土加水拌湿，以保证回填土的紧密性，减少回填沉降的几率。在管道上方0.5m，用符合要求的中、粗砂、碎石屑，最大粒径＜40mm的砂砾回填，回填密度不低于90%。管道两侧回填时需对称同时进行，以防止管道产生位移和断裂，压实系数不低于0.95.其他部位回填土的压实系数不低于0.9。

　　5.3管道维护

　　湿陷性黄土地区管道工程的维护管理工作，是确保防水措施发挥作用、防止管道地基浸水湿陷，保持管道的安全和正常使用的重要环节。维护工作的主要内容有：（1）检查和维护各种管、沟，应经常保持畅通，遇有漏水或故障，应尽快排除。对压力排水管道，一般每隔3~5年进行一次泄漏检查（采用工作压力）；对重力流排水管道应进行一次常压泄漏检查，发现泄漏应及时修理。（2）对沉降观测点应定期进行观测和记录，以便及时发现湿陷现象，防止事故扩大。（3）

　　发现事故处理后，应多次从各方面进行检查，以了解处理事故的可靠性。（4）室外管网的泄水不得任意排放。

　　6结语

　　湿陷性黄土地区排水管道的设计、施工、维护等各个环节都具有特殊性，需要不断根据工程实践总结经验，创新技术。湿陷性黄土地区管道工程必须进行基础处理，根据湿陷性等级、施工条件选择最适合的基础处理方案。结合湿陷性黄土的遇水坍陷的特点，选择优质管材，应尝试优势明显的新兴管材。管道回填土土料、压实质量是施工过程质量控制的重点，而管道的防水、防漏是湿陷性黄土地区工程的质量控制、运行维护的重点，也是湿陷性黄土问题研究的关键。

　　参考文献

　　[1]郭晋昌.不良地质条件下管道基础处理与施工[J]，山西建筑，2005,（3），63~64 [2]朱智兴. 非自重湿陷性黄土地管施工技术[J]，压力容器与管道安装，2011（4）,40~43

　　[3]王晓晋. 给排水管道在湿陷性黄土地区的防水设计[J]，山西建筑，2002（5），94~95