特殊地质情况的管基处理

特殊地质情况的管基处理

张文元1巩少勃2陈伟1

1西安博华市政设计研究院有限公司

2陕西环宇勘测设计有限公司陕西西安710000

摘要：管道基础是管道工程的安全保障和核心所在，特别在软土地基上修建的管道更加必须对地基进行加固处理，从而保证管道基础的稳定和管道的安全使用。本文是结合软土地质的特殊地质情况管基处理进行分析。

关键词：软土地基；排水；管道；处理方法；注意事项

一、概述软土地质的特征

软土根据特征，可划分为：软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提出切实可行的技术措施。

二、浅议软土地基对排水管道的影响

排水管道一般在道路的一侧安装，当出现管线软基的压缩沉降时，在受覆土、车辆荷载或土体自身侧向位移而引起的压力时，引起管道产生纵向弯曲，在管道的弯曲较大处容易产生破裂而漏水。软基对排水管道产生的影响主要有以下几点：1）在采用打口方式的承插口处，接口易松脱发生漏水事故；在采用橡胶圈密封的承插口处，往往是橡胶圈被挤出。2）容易导致焊接口处的排水管造成环向的断裂，其形状为中间大两边小。3）在长时间的受力作用下，管道伸缩节的接头易被拉裂。4）由于阀门的法兰处被拉裂或皮垫磨损而造成漏水。5）在管基或管渠交叉处，若土壤局部有大石块，会造成排水管道的断裂。

三、探析不同地基时排水管道软基基础的处理方法

1、软弱黏土地基的处理方法。

当黏土的含水率超过一定限制时，就会变成一种很稠的不能保持一定形状的液体，这就是软弱黏土地基。在软弱黏土地基上施工排水管道时，常采取以下几点措施，以保证施工质量：（1），砂垫层法。这种方法适用于轻微的软弱黏土地基，施工时在管道基础以下铺20CM左右中粗砂，从而使排水管道的基础不致变形。（2）砂石垫层法。此法适用于不太严重的软弱黏土地基，根据实际的情况，可在管道基础以下铺10到30CM厚的砂石。当选用不透水的材料或透水性较小的材料作为软弱黏土地基基础垫层时，当管道的不透水性基础与软土层相接触时，在土面自身荷载的作用下，软弱黏土地基中的水只从基础两侧排出，形成较大的孔隙水压力，基底下的软弱黏土很难固结，造成地基强度降低，甚至可能会进而对管道造成塑性破坏的危险。而选用砂石作为垫层的材料，其透水性大，在软弱黏土层受压后，砂石垫层本身即是一个良好的排水面，可以快速的把软弱黏土中水通过砂石垫层排掉，从而消散掉孔隙水压力，使垫层下软弱黏土层迅速固结，提高地基基础的强度，保护地基土塑性的完整与良好。在选用砂石作垫层时，砂石垫层的宽度应同时满足应力扩散的要求和垫层侧面的容许承载力的要求，以防垫层侧面的承受力过大时，垫层向两边挤动。如果侧面土层比较软弱时，应把垫层宽度垫的足够宽，否则，在外力的作用下，部分垫层就很可能挤入侧面的软弱黏土中，加大基础沉降。在选择砂石材料时，宜采用级配良好且质地坚硬的粒料。在检查施工质量时，选取容积大于200cm3的环刀在垫层土取样，然后测定取样的干土重度，一般以15.5～16kN/m3为合格，即其干土重度不小于砂料在中密状态时的干土重度数。（3）垫板式基础。这种方法适用于土质差，地下水位较高的管道铺设。为了解决这个问题，可在施工时在管道及检查井附近设预制钢筋砼垫板式基础，管道垫板的尺寸为支撑管道周长的一半。

2、膨胀土地基的处理方法。

膨胀土多数分布在我国黄河以南，长江以北的中部地区，膨胀土不仅具有黏性土的共外，而且还是一种超压密实的高性黏土。它的性质对环境变化特别敏感，尤其是对湿度变化非常敏感。对膨胀土的实验表明，在膨胀土胀起而受到外在约束力时，膨胀土将产生最大的膨胀压力。由于膨胀力的作用，会产生很大的弯矩，轻则使管道产生位移或发生断裂，重则可能对附近建筑物基础产生很大的危害。根据笔者实际经验，在膨胀土上对排水管道施工常采取以下几种方法：（1）钢筋砼管沟。用钢筋砼在管道周围砌筑管沟，把管道从外围保护起来。管沟应在每隔30到40厘米处设置伸缩缝，并在管沟最低处和伸缩缝前设检漏井。（2）管道沟槽换土。在沟槽挖好后，用中粗砂填满沟槽，然后在上面覆盖一层200MM厚的土，覆土层可以用原膨胀土。这样做可以利用砂子的微量活动来缓解膨胀力。注意的是，施工时，砂的含水量应在9%左右，然后分层铺筑，每层厚度在150到200毫米之间，然后分层夯实。

3、回填土地基的处理方法。

回填土就是扰动土，即原土结构被破坏后形成的土质。原土一旦被回填扰动，其土壤的结构就会发生巨大的变化。比如，在堆放过一段时间后，回填土的体积会变小，因此，回填土状态不稳定。如果直接在回填土上埋设排水管道，地基处理不当，将会出现管道裂纹、接口损坏的现象，长时间积累的话，会形成反坡度、渗漏，甚至会破坏排水管段的地基。

在回填土地区铺设排水管道时，主要用以下几种方法处理地基：（1）分层翻夯法。这种方法适用于回填土较薄的地区施工。在管道施工时，全部挖出管道底部以下的回填土，然后分层用夯打机夯打回填土，使其密实度基本达到原土的密实度。在分层时，每层最佳厚度约为20-30厘米。（2）重夯法。这种方法适用于回填土深度在1到5米之内的地区。这种方法是利用重锤自由下落时的冲击能来夯实回填土，使回填土的密实度基本达到原土的稳定结构。（3）桩基法。此种方法适用于回填土较深，但是用重夯法却不经济又费时的施工。一般常采用机密桩、灌注桩或预制桩来施工。针对不同的地质情况，还可以考虑对管段采用松木桩进行基础处理，以改善管道下地质结构，满足管渠地基承载力要求。

四、分析排水管道工程的注意事项

在铺设排水管道中，道路基础遇到软弱层时，必须对软弱层加固处理。在铺设管道时，施工人员应特别注意下面几个问题：1）应充分了解道路对地基的处理结果，然后根据管道的埋深、管道的物理特性、管道工作压力及承受压力、管径、工程造价等实际问题进行具体分析；2）根据管道铺设时的具体平面及纵向位置对道路基础的要求，恰当合理的调整不符合要求的道路基础，以保证满足管道安装的必要条件；3）在排水管道穿越软弱土地基时，不但要恰当的进行地基处理和防腐措施，管道接口应使用柔性接口，增强管道的变形能力，防止接口被破坏。全线柔性连接的管道使管道的结构具有优良的抗形变能力。这样的结构在各种外力作用下，能大大的降低管节产生的纵向弯矩，保证管道处于稳定的静态工作条件及正常使用。4）使用土工布和碎石做管道基础的垫层，对管道的防水、排水具有更好的效果。5）在遇到软土或淤泥地基时，管材应尽量选用防腐性能好的产品；否则，在管道的防腐处理上应严格要求，且严格控制回填土，保证管道使用的寿命。6）在开挖管槽时，要采取严格的保护措施，防止地基处理的结果遭到破坏。

结束语

上面简单的讨论了几种常见铺设排水管道时遇到的不良地基时的处理方法及施工时需注意的技术问题。在实际确定管道基础处理方案时，要根据工程的具体情况，对几种处理方法进行各方面的深入分析及比较，选择出既能满足工程质量要求，又经济可行的方案。

参考文献：

[1].牛建平，陈嘉桐，马新东.不良地质条件下管道基础处理和施工.给水排水.2009，8

[2].陈海波.软弱地基管道基础的处理与施工[J].建材与装饰（下旬刊），2010，（04）