劉 海 俊

(晉中市市政工程管理中心，山西 晉中 030600)

市政道路埋設(shè)塑料排水管道塌陷原因分析

劉 海 俊

(晉中市市政工程管理中心，山西 晉中 030600)

結(jié)合工程實例，從地質(zhì)條件、管道位置、施工工藝等方面，分析了城市道路埋設(shè)塑料排水管道發(fā)生塌陷的原因，并提出了針對性的解決措施，以保證市政工程的施工質(zhì)量，從而提高社會及經(jīng)濟效益。

道路，排水管道，路面塌陷，壓實度

0 引言

隨著我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的日益擴大，塑料排水管道以其內(nèi)壁光滑、抗腐蝕性能強、質(zhì)量輕、強度高、安裝方便及施工速度快、使用壽命長等特點被廣泛應(yīng)用于市政雨水、污水排水管道工程中。目前工程中常見的埋地塑料排水管主要有3類：硬聚氯乙烯(PVC-U)，高密度聚乙烯(HDPE)和玻璃纖維增強塑料夾砂管(RPM)。市政排水管道常伴隨著道路建設(shè)埋設(shè)于路面下，卻往往會因為管道的施工質(zhì)量問題，使城市道路路面發(fā)生塌陷。一些城市的道路在建成后不久便發(fā)生連續(xù)、多次塌陷，被戲稱為“塌塌不休”“坑坑不息”，這與地下管線尤其是排水管道的工程質(zhì)量好壞有著直接的關(guān)系。作者根據(jù)多年施工實踐經(jīng)驗，結(jié)合城市道路埋設(shè)塑料排水管道發(fā)生路面塌陷的實例來進行分析，通過分析其原因，針對性地提出幾點防治措施。

1 工程背景

某市城區(qū)從2006年開始實施雨水、污水分流改造施工，污水管道大量使用塑料排水管道，主要為高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管及鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管。但近年來，深埋地下的塑料排水管道問題頻發(fā)，因管道漏水問題引發(fā)了多次不同程度的路面塌陷，一度讓人對其性能產(chǎn)生懷疑。這既可能是設(shè)計不當(dāng)，也可能是施工質(zhì)量問題，需要根據(jù)實際情況具體分析。

某道路污水管道建成于2006年，敷設(shè)管徑1 000 mm的鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管2 750 m，管道環(huán)剛度不小于10 kN/m2。施工時分為A,B兩個標(biāo)段，均與市政道路同時新建，由兩個不同的施工單位進行施工。其中A標(biāo)段污水管道埋設(shè)于機動車道路面下，B標(biāo)段污水管道埋設(shè)于道路南側(cè)機非分隔帶下。隨著污水處理廠配套管網(wǎng)的建成，該段污水管道于2011年開始投入運行。2012年年初，B標(biāo)段埋設(shè)污水管道的綠化分隔帶及兩側(cè)瀝青路面分段發(fā)生塌陷，3座污水檢查井下沉約50 cm，地面沉陷多數(shù)呈漏斗坑狀，有部分路面塌陷至機動車道第二條車道位置，綠化分隔帶及兩側(cè)路面出現(xiàn)起伏。A標(biāo)段污水管道位置路面未出現(xiàn)下沉。

2 路面塌陷原因分析

路面塌陷是因路基土被水沖刷、潛蝕，土粒隨水流失引起的。土產(chǎn)生流砂或潛蝕的主要原因有土的類別、密實程度、顆粒級配、透水性和動水等等。在動水力的作用下，級配不良、土質(zhì)疏松的細砂或粉土容易發(fā)生流砂或潛蝕現(xiàn)象。在對B標(biāo)段路面塌陷處管道開挖修復(fù)時發(fā)現(xiàn)，塌陷嚴(yán)重地段的污水管道豎向完全變形，基本被壓扁，管道周圍土體呈現(xiàn)液化流動狀態(tài)，上游的管道內(nèi)淤積大量泥土，淤積深度約2/3管道高度。直觀上看B標(biāo)段路面塌陷的直接原因就是污水管道漏水，管道周圍土體流失后，塑料管道無法承受上部覆土荷載而發(fā)生塌陷。但與B標(biāo)段相比，A標(biāo)段位于機動車道路面下，還要承受車輛荷載，卻全段路面未發(fā)生一處塌陷，管道由同一廠家供貨，規(guī)格一致，說明管道材質(zhì)沒有問題，就需要從兩個標(biāo)段不同施工單位的細部差異上來尋找答案。作者通過對2006年工程施工時自己觀察到的實際情況進行回憶，同時查閱了工程竣工檔案資料，根據(jù)B標(biāo)段塌陷部位開挖修復(fù)時觀測的數(shù)據(jù)以及對兩個標(biāo)段的施工技術(shù)人員、監(jiān)理人員的走訪調(diào)查，整理出兩個標(biāo)段污水管道施工主要差異情況見表1。

表1 兩個標(biāo)段污水管道施工主要差異情況調(diào)查表 m

參照表1中兩個標(biāo)段的主要差異情況，分析如下。

2.1 不良地質(zhì)條件影響

A標(biāo)段與B標(biāo)段所處工程地質(zhì)條件基本相同，土層為粘性土、粉土與砂土交互沉積層，顆粒相對較細，且存在流砂層，土層性質(zhì)較差。A標(biāo)段污水管道平均埋深4.5 m，管底平均深度位于地下水位線以下約0.5 m；B標(biāo)段污水管道平均埋深5 m，管底平均深度位于地下水位線以下約1.6 m。兩個標(biāo)段污水管道施工時均采用井點降水，B標(biāo)段整個管道均位于地下水位線以下，一旦管道存在縫隙，地下水就會滲透進入污水管道，在動水壓力作用下，細粒土隨水流失進入污水管道，時間一長，管道周圍逐漸形成空洞，路面就會發(fā)生塌陷下沉。

2.2 管道基礎(chǔ)與溝槽回填

兩個標(biāo)段管道結(jié)構(gòu)設(shè)計相同，設(shè)計要求管底基礎(chǔ)采用20 cm厚砂墊層，管底至管頂以上50 cm范圍用砂回填，設(shè)計并沒有明確是采用哪種規(guī)格的砂。于是A標(biāo)段施工單位對管底墊層及管周圍回填材料使用了由天然砂礫過篩加工制成的粗砂，B標(biāo)段使用了瀟河砂，粒徑偏細，容易隨水流失，承載力較差。A標(biāo)段溝槽底部寬度比B標(biāo)段寬0.4 m，管道每側(cè)回填寬度均比B標(biāo)段寬0.2 m，根據(jù)埋地塑料管通過“管土共同作用”來承受管頂上部荷載的機理，A標(biāo)段管道兩側(cè)土體受力情況要明顯優(yōu)于B標(biāo)段。設(shè)計要求車行道下管道溝槽全部采用天然砂礫回填，其余部位溝槽采用素土回填。按照設(shè)計要求，A標(biāo)段污水管道位于車行道下，管頂50 cm以上回填材料采用天然砂礫；B標(biāo)段污水管道管頂50 cm以上回填材料采用素土，土體承載力低于A標(biāo)段。B標(biāo)段管道周圍采用細砂進行回填，在管道出現(xiàn)滲漏時，細砂極易隨水流失，使管壁外側(cè)土體失去承載力，是發(fā)生路面塌陷的主要原因。B標(biāo)段施工人員對塑料管道的“管土共同作用”受力機理認識不到位，為了少挖土方，溝槽開挖寬度窄，管道兩側(cè)工作面寬度不夠，無法對管底腋角部位及管兩側(cè)有效夯實，使管壁所受應(yīng)力較大，周圍土壤承受外壓負載較小，導(dǎo)致管道發(fā)生變形開裂，路面出現(xiàn)下沉。

2.3 管道位置影響

A標(biāo)段污水管道位于機動車道瀝青路面下，溝槽回填密實度高，地面降水難以滲入管道溝槽；B標(biāo)段管道位于4 m寬綠化分隔帶下方，施工單位對回填土壓實度重視程度不足，溝槽回填土不密實，綠化灌溉用水及雨水滲入溝槽，回填土及分隔帶兩側(cè)路基受水浸濕，土體結(jié)構(gòu)被破壞，產(chǎn)生變形、下沉，也是造成路面塌陷的原因之一。在對B標(biāo)段管道開挖修復(fù)時證實綠化分隔帶下回填土較溝槽兩側(cè)原狀土松散，回填并不密實。

2.4 施工工藝影響

B標(biāo)段地下水位高，施工單位在井點降水后，地下水位還沒有降到溝槽底面0.5 m以下便開挖溝槽，溝槽底部土壤含水量高，開挖后使基底產(chǎn)生反彈、擾動，在管道鋪設(shè)完成后上部回填土重量作用下，又使反彈、擾動(或超挖)部位產(chǎn)生較大的沉降值和差異沉降，管底鋪設(shè)的20 cm厚細砂墊層并不能抵抗槽底產(chǎn)生的較大形變，管道豎向形變超過允許變形率，使管體或接口開裂。管道基礎(chǔ)薄弱也是路面發(fā)生塌陷的原因之一。

污水檢查井設(shè)計采用磚砌結(jié)構(gòu)，施工單位在塑料管道與檢查井連接時，砌筑質(zhì)量差，管外壁與磚砌體間未做特殊處理，造成檢查井與管道的連接處漏水，管外地下水通過裂縫滲漏流入井內(nèi)，并帶走細砂，使管外土體被局部掏空。管道投入運行后，管內(nèi)污水流量較大，通過縫隙不斷沖刷管道外側(cè)細砂，加速了管外土體流失進程，致使檢查井和附近管道嚴(yán)重下沉，發(fā)生塌陷。

3 防治措施

1)針對地下水位高、管道基礎(chǔ)地質(zhì)條件不良導(dǎo)致管道和基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷問題，應(yīng)注重對管道基礎(chǔ)采取加固措施?？稍诠艿赖撞肯蠕?0 cm～30 cm厚碎石墊層，再鋪設(shè)10 cm厚中粗砂墊層，可有效增強管道對地基的不均勻沉降產(chǎn)生位移的抵抗能力，使管道豎向變形率控制在較小范圍以內(nèi)。2)溝槽回填材料與壓實度控制?；靥畈牧喜捎么稚靶Ч^好，盡量不使用粒徑偏細的中砂。對管道設(shè)計土弧基礎(chǔ)支承角范圍內(nèi)的腋角部位，必須回填密實，壓實度達到95%以上?；靥顣r要注意從管道、檢查井等構(gòu)筑物兩側(cè)同時對稱回填，確保管道及構(gòu)筑物不產(chǎn)生移位。分層夯實厚度控制在15 cm以內(nèi)，同時要防止管道受兩側(cè)回填擠壓發(fā)生向上移動，避免管道高程發(fā)生變化。要嚴(yán)格控制管底、胸腔、管頂以上溝槽各部位回填土壓實度，對回填土分層取樣檢驗，壓實度檢驗不合格不得繼續(xù)進行回填。無論管道位于車行道下還是綠化帶下，都要回填密實，使管道與土共同受力，避免塌陷事故發(fā)生。3)為防止發(fā)生滲漏，管道與檢查井連接采用橡膠密封圈柔性連接做法，按管道承口內(nèi)徑尺寸預(yù)制混凝土圈梁，砌筑檢查井時將圈梁按照管道軸線、高程砌入井壁，再將套上橡膠圈的管道插入圈梁內(nèi)。井內(nèi)抹灰時用1∶2防水砂漿對混凝土圈梁與井壁接縫重點處理。

4 結(jié)語

道路埋設(shè)塑料排水管道發(fā)生塌陷除了地質(zhì)條件不良、管道基礎(chǔ)薄弱、回填不密實、回填材料不合理、管道與檢查井連接處漏水等因素外，還可能是管道質(zhì)量、接口、安裝等因素，但主要還是施工質(zhì)量問題。塑料排水管道施工技術(shù)要求較高，只要嚴(yán)格按照設(shè)計要求及施工規(guī)范進行施工，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，提高施工隊伍技術(shù)水平，有理由相信，埋地塑料排水管將有無限廣闊的前景和未來。

Analysis on municipal road buried plastic drainage pipeline collapse causes

Liu Haijun

(JinzhongMunicipalEngineeringAdministrationCenter,Jinzhong030600,China)

Combining with engineering examples,starting from aspects of geological conditions,pipeline location and construction technology,the paper analyzes urban road buried plastic drainage pipeline collapse causes,and puts forward corresponding solving measures,with a view to guarantee municipal engineering construction quality and to improve social and economic benefits as well.

road,drainage pipeline,pavement collapse,compaction degree

2015-10-21

劉?？?1974- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0147-02

U417.3 < class="emphasis_bold">文獻標(biāo)識碼：A

A