1、浅析滨海地区排水管道软土地基处理及管材选用摘要 软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积的、天然含水量大、可压缩性高、承载力低、透水性差的一种粘性土。在软土地基上铺设管道，对地基处理有着特殊的要求。本文针对天津市滨海新区软土地质的特点，讨论埋地排水管道软土地基的处理方法，并综合考虑安全因素、施工因素和经济因素探讨管材的合理选用。 关键词 软土；软基处理；管材选用 中图分类号：P642.13+3 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着国家对滨海新区开发力度的加大，此区域内市政工程亦随之大范围的开展。作为市政工程配套设施中的排水管道工程，在整体施工中扮演着重要的角色。一般来讲每个市政工程首先要进行
2、施工的即为排水管道工程，它施工进度的快慢、施工质量的好坏，直接影响后期的道路施工。 1 地质概况 南港工业区属滨海软基，地基承载力低，地下多为淤泥及淤泥质粘土，且粘土层较厚。如按通常的情况来考虑进行设计、施工，在管道的铺设中，必然会遇到很多难以解决的问题。由于地基比较软，管道基坑在开挖过程中，虽然进行了支护，仍然经常出现边坡滑移、槽底隆起。部分管道基坑底部隆起严重，有的甚至出现边坡垮塌的现象，这些都严重影响了施工速度与工程质量，带来了安全隐患。 2 影响管道地基的因素 （1）地基土强度及稳定性 当地基土的抗剪强度较低, 不足以支撑上部结构自重和附加荷载时, 地基就会产生局部或整体剪切破坏。 （
3、2）压缩变形及不均匀沉降 当地基由于上部结构自重和附加荷载作用而产生过大的压缩变形时, 特别是产生超过管道本身所能允许的不均匀沉降时, 就会引起管道整体或局部过量下沉, 导致接口开裂, 影响管道的正常使用 （3）地震或外力影响 地震可能造成地基土层液化或震陷现象, 使地基土承载力下降、沉降加大；而超过设计承载力的车辆振动或爆破等外力荷载也有可能引起地基土失稳, 这些因素都有可能导致管道的破坏 （4）流砂 当管道的基础持力层为粉土或粉砂时, 由于管道周边地下水降水不当或管道本身产生渗漏,会引起管道周边地下水压力产生较大变化, 当管道渗漏量或地下水水力坡降超过容许值时, 可能会发生流砂现象，导致地
4、基土失稳而对管道造成破坏 当管道的天然地基存在上述问题时，应采取适当的地基处理措施, 以确保管道的安全施工和正常运行。 3 管道基础处理方式 在软土地区的管道工程发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降,因此管道工程对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。在实际工程中通常采用的管道地基处理措施有以下几种： （1）素土换填 素土换填是先挖除基坑下的部分或全部软弱土，然后回填素土并分层压实，压实度不小于 95%。对管径不大的管道基础常采用素土换填，填土必须在超过地下水位 30cm 以上的管沟(基坑)中进行。 由于南港地区土质较差，难以满足素土的承载力要求，且外购土造价过高，故素土换填在南港工业
5、区很少采用。 （2）灰土垫层 灰土垫层是将基础下面一定范围内的软弱土层挖去，用一定体积比配合的灰土在最佳含水量情况下分层回填压实，压实度不小于 95%。所以在管道施工中常用灰土垫层来处理软土地区管道地基，以提高承载能力，减少沉降。 由于南港地区土质较差，进行土壤改良时需增大石灰用量，经经济比选，与中粗砂、碎石造价相当，而砂石又能做为良好的排水面，加速软土固结提高强度，故灰土垫层在南港工业区一般很少采用。 （3）换填碎石或砂石垫层 换填碎石或砂石垫层是将基础以下一定范围内的软土层挖除, 用级配良好的碎石或中粗砂分层回填压实，压实度不小于 95%。碎石垫层材料透水性大, 软弱土层受压后, 垫层可作
6、为良好的排水面, 使基础下面的孔隙水压力迅速消散, 加速垫层下软土层的固结和提高其强度, 避免地基土塑性破坏， 换填碎石或者砂石垫层在南港工业区排水管道基础处理时应用较为广泛。砂石垫层适用于轻微的软弱粘土地基，对管径不大的管道（塑料管、钢管、铸铁管等）基础常采用砂石垫层，施工时在管道基础以下铺20cm 左右中粗砂。对于不太严重的软弱粘土地基可采用管道基础以下换填碎石的方法，对管径较大的钢筋混凝土管道基础常采用换填级配碎石，碎石的厚度根据实际情况而定，一般为 1030cm。针对南港工业区还提出在换填碎石或者铺设砂石垫层时加设一至两层土工布，与路基搭接三米，其作用为将上部荷载应力扩散并均匀分布到地
7、基中去。 （4）抛石挤淤 抛石挤淤就是向地基软土层底部抛投一定数量的石料, 将淤泥等软土挤出基底范围, 以提高地基的强度。适用于软土层位于水下，更换土壤较为困难，或者基底直接落在含水量极高的淤泥中。 南港工业区地下水位较高，淤泥层较厚，抛石挤淤处理管道基础的方法得以普遍应用。抛石挤淤时，由于各处沉降不一致，从而在基础下面残留部分软土，完工后，则会产生不利的不均匀沉降。应铺设土工布并采用天然级配碴石并拌合粗砂分层压实整平至基底高程，每层虚铺厚度不得大于 200mm，压实度不得小于 95%。以使淤泥挤出，减少这种不利影响。 以上是对几种常见排水管道不良地基处理的简单探讨，在设计施工中确定管道基础处
8、理方案时，可根据工程的具体情况对几种处理方案进行技术经济以及施工进度等方面的比较，使其既能满足工程进度要求，又能满足技术上可靠经济上合理的原则。 4 合理选择管材 长期以来，市政排水大多采用混凝土管、钢筋混凝土管等，它们重量大、施工慢、接口多，长时间使用后，90以上的管道存在渗漏问题。软土地基排水管材的选用应考虑软土的不均匀性以及基础处理后的沉降，所选管材应保证以下几点： （1）管材强度高、耐腐蚀、水密性能良好；（2）管壁光滑、水力阻力系数小；（3）管道材料要有一定的蠕变量, 能较好地适应管道的不均匀沉降，管道整体使用寿命应保证在 20 年以上；（4）管道施工方便, 满足环保要求, 废弃管道能
9、做到回收利用，不污染环境。 2004 年 4 月，建设部发布了推广应用和限制禁止使用技术公告 ，推广采用塑料排水管。新型塑料管材对地基的不均匀沉降和管道弯曲敷设的适应能力较强，且简易管道基础为快速施工创造了条件。但经经济技术比选，结合南港工业区特殊地质条件，对南港工业区使用管材提出以下两点要求： （1）考虑南港工业区道路行车多为码头货物运输车辆，不同于城市市政道路，车辆荷载较大，行车速度较快，在排水管材上应尽量采用传统的混凝土管和钢筋混凝土管，在新型管材的选用上应慎重。 （2）根据南港工业区道路工程岩土工程勘察报告，施工场地环境类型为类，场区地下水对混凝土结构具有结晶类中等腐蚀、结晶分解复合类
10、强腐蚀。所以在管道采购时必须要求厂家对产品进行防腐蚀技术措施，满足本工程防腐要求，以确保管道的耐久性。 5 结论及建议 作为城市生命线脉络之一的给排水管道, 除了要满足其地基承载力的要求外, 还应综合考虑地下水、流沙、地震、不良地质构造等不利因素的影响和周围构建筑物的情况。根据地基土的情况，管线规划等合理选用管材。在施工过程中应对各个环节实行有效的质量控制，从而最终保证整个管道工程的质量。 参考文献: 1 张自杰.排水工程M .北京:中国建筑工业出版社,1996：21-22. 2 天津市市政工程施工技术规范（排水工程部分） (DB 29-76-2004) 吴贺龙，男，1988 年 09 月 29 日，陕西省西安市，大学本科，现在天津市市政工程研究院工作，助理工程师，研究方向：给水排水管道工程设计
