软土地区市政给排水管道设计要点概述.pdf

2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥与 防洪 防洪排水 1 6 9 软土地区市政给排水管道设计要点概述 余一 彦 ( 上海市政交通设计研究院有限公司， 上海市 2 0 0 0 3 0 ) 摘要 ： 针对软土地区市政给排水管道工程设计难点， 根据多个软土地区市政给排水管线工程设计的实际经验 ， 从软土地 基处理 、 管道施工方法选择 、 管材选用和不均匀沉降细节处理 4个方面进行了全面的分析总结。 关键词 ： 软土地区；给排水管道 ；不均匀沉降； 地基处理 ； 施工方法 中 图分类 号 ： T U 9 9 0 ． 3 文献标 识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 8 — 0 1 6 9 — 0 2 1 概 述 软土是指滨海、 湖沼、 谷地 、 河滩沉积的天然 含水量 高 、 孔 隙比大 、 压 缩性高 、 抗 剪强 度低 的细 粒土 。具有天然含水量高 、 天然孔 隙 比大 、 压缩 性 高、 抗剪强度低、 固结系数小、 固结时间长、 灵敏度 高、 扰动性大 、 透水性差 、 土层层状分布复杂、 各层 之间物理力学性质相差较大等特点【 ” 。软土地基承 载力较低， 承受荷载后沉降变形较大。 软 土地 区市政 给 排 水 管 道工 程 设 计 难 度 较 大 ， 施工方法 的选择 、 管沟开挖 与回填 、 管基 处理 、 防止管道不均匀沉降、管材选用及接口处理等问 题是 软土地 区市政给排水管道设计 的要 点 ，亦是 难点 。工程设计 时必须提出针对性 的处理方案 ， 确 保给排水管道工程安全可靠、 经济合理。 笔者总结 从事多个软土地区市政给排水管线工程设计的实 际经验， 对以上要点问题进行综合分析论述。 2 软土地基处理 市政给排水管道通常与道路工程同步建设， 软土地 区实施的道路工程为满足路基稳定要求 ， 一 般需要进行路基处理。这种情况下， 给排水管线 工程应该在路基处理达到稳定要求后再进行管线 施 工 ， 如此 可避免路基处理破坏新建管线 ， 同时也 可以通过路基处理达到改善管道土基的目的。 若为单独实施的给排水工程 ，或路基处理后 沉 降偏 大 、地基承载力不足 ，则管道及 其附属物 ( 如闸门井、 检查井等) 的基础仍需进行软基处理 ， 以保障结构安全， 确保管道沉降满足规范要求。 软 土地基处理方式 主要有 以下几种 ：换填砂 石垫层法、 块石挤淤法 、 松木桩法、 水泥土搅拌桩 法、 高压旋喷桩法等。每种方法适用条件及造价各 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 0 5 — 1 3 作者简介： 余一彦( 1 9 8 2 一 ) ， 女 ， 江西南昌人 ， 工程师， 从事给 排水工程设计工作。 不同， 需结合每个工程的实际情况确定。软土基础 处 理方面文献较多 ， 这里不再展开论述 。 3 软土地区管道施工方法选择 市政给排水管道施工方法主要分为两种 ： 开 挖施工和非开挖施工。开挖施工即为常规的开槽 埋管； 非开挖施工包括牵引法( 拖拉法 ) 施工和顶 管施工 。 牵引法通常适用于小管径( < D NI O 0 0 ) 的管 道， 顶管施工则要求管径不宜小于 D N 6 0 0 。非开挖 施工一般 由专业的施工单位施工 。 软土地 区给排水管道工 程应合理选择施工方 法 ， 一般对 于埋深小于 3 m的管道基坑 ， 可采用放 坡开挖 ； 对于深度大于 3 m的管道基坑 ， 可采用钢 板桩支护 ， 必要 时可增加横撑 。采用开挖施工时 ， 基坑开挖过程中， 还应根据地下水位情况， 采取相 应的降水排水措施 ， 同时还应做好变形监测工作， 确保基坑安全。 对于埋深大于 6 m的管道( 部分地 区埋深大于 4 m) ，适合的土层条件下建议采用非 开挖施工。 4 软土地 区管材选用 由于非开挖施工对土体扰动较小，且管材选 择相对单一 ， 因此， 这里着重讨论软土地区开挖施 工管材选择 。 软土地区给排水管材的选用应着重考虑软土 的不均匀性 、管道基础处 理的后沉降以及沟槽 围 护、 降水排水等对施工速度的要求， 所选的管道应 具有以下特点： 质量轻、 有一定的蠕变量、 强度高、 施工安装方便、 施工速度快[2 1 。 目前 ， 国内开挖施工的给排水管管材主要有： 金属管材( 钢管、 球墨铸铁管等) 、 钢筋混凝土管材 ( 离心钢筋混凝 土管 、 预应力 钢筋混 凝管 、 预应力 钢筒混凝土管) 、 玻璃钢夹砂管材和合成材料管材 ( P E管、 U P V C管、 H D P E管、 F R P P 管等) 等。 合成材料管按“ 管土共同作用” 机理承受外压 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 0 防洪排水 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 荷载作用【 ， 抗地质沉降能力强； 重量轻， 对基础处 理要求低 ， 施 工速度快 ； 采用柔性接 口， 密封性 好 ， 抗不均匀沉降效果好。因此， 软土地区建议首选合 成材料管。 5 不均匀沉降关键节点处理 工程实践表明， 给排水管道与检查井、 闸门井 等构筑物连接处是管道发生变形、断裂等破损的 多发地，这主要是 由于管道和构筑物之间不均匀 沉降导致 的 ，而在软土地 区这种破坏更加 容易发 生。为了避免这种情况发生 ， 首先一定要先做好软 土地基处理， 尽量减少两者的沉降差 ， 除此之外 ， 对这些关键节点还应进行针对性设计 ，避免管道 破损。以下常见的几种情况分别简述。 ( 1 ) 排水管道与检查井连接 管道连接方向， 检查井底板适当加长； 管道与 检查井的连接采用短管过渡，过渡段 由不少于两 节短管柔性连接而成， 每节短管长 6 0 8 0 c m， 管道 承 口应排在检查井 的进水方向 ，管道插 口应排在 检查井 的出水方 向；检查井基础与管道基础之 间 的渐变过渡区段长度大于等于一倍管径，压实系 数不应小于 9 5 ％ ， 见图 1 。 图 1 HD PE管与检 查并连 接设计图 I 单位 ： mm ) ( 2 ) 给水管穿越管道构筑物 构筑物内阀门( 或其他设备 ) 一端或两端加装 伸缩节( 可曲挠橡胶接头) ； 给水管穿越井壁处， 管 道与井壁孔洞之间空隙采用柔性材料如油麻 、 石 棉水泥充填 ；管道伸出构筑物 3 0 0～ 5 0 0 m m后采 用 2 m长的短管作为柔性连接 的过渡段 ；短管基 础适当加大砂垫层厚度， 使基础变形趋于连续 ， 见 图 2 。 ( 3 ) 给水管管桥段 给水管过河一般采用管桥 ( 随桥架设或者单 独管桥) 的形式， 管桥段给水管采用整体性较好的 "／／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／／． ／／ ／ ／ ／ ／ ／ , 柔 性 材 料 柔 性 材 料 堕 一 ／ 一I 、 ， l 一 ＼ I l m m ＼／m m l I 1 f I I m． I ／＼m， l I l I l 短 厂I ’ ⋯— 一 f 管 l伸 缩 节 l伸 缩 节 ／ ， ／ ,⋯ " " ／ ，A⋯ ~ ⋯ ／ A ⋯ A 图 2 给水管穿越管道构筑物设计图 钢管。软土地区， 桥台两侧是最容易发生不均匀沉 降的区域。这主要因为引桥高填方路基沉降大， 而 桥梁( 管桥) 桩基础沉降很小所致。因此， 敷设于桥 台处的与管桥钢管连接给水管很容易受到破坏。 对此 ， 首先要求引桥高填方路基进行针对性处理 ， 减少沉降；其次可考虑在桥台两侧给水管设置可 曲挠橡胶接头 ，以补偿不均匀沉降而引起的管道 错位 ， 见图 3 。 路面线 管桥铡管 伸缩节 管桥钢管 6 结 语 图 3 管桥段给水管设计图 以上是笔者总结从事多个软土地区市政给排 水管线工程设计的实际经验 ， 从 软土地基处理 、 管 道施工方法选择 、 管材选用 、 不均匀沉 降细节处 理 4 个方面进行粗浅的分析总结。笔者认为， 软土地 区市政给排水管道工程设计难度较大 ，其最 主要 的原因在于软土的复杂性 ， 因此， 结合每个工程的 实际情况 ，因地制宜地选用设计方案才是最为重 要 的。笔者希望 ， 本文能为软土地 区给排水管道设 计人员提供些许启示。 参 考文献 【 1 】 百度百科 ． 软i[ E B ／ O L ] ． h t t p ： ／ P o a i k e ． b m d u ． c o rn ／ v i e w ／ 1 2 5 4 5 5 ． h t m， 2 01 3 — 0 3 —1 0 ． 【 2 】 王峰． 软土地基排水管道设计探讨 [ J 1 ． 中国科技信息 ， 2 0 0 9 ( 2 3 ) ： 6 6 - 6 7 ． [ 3 】 上海市市政工程研究院， 上海科达市政交通设计院． 埋地塑料排 水管道施I( o 4 s 5 2 o ) [ z 1 ． 上海： 中国建筑标准设计研究院， 2 0 0 4 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m