任 刚 建
(吕梁市供水服务中心，山西 吕梁 033000)
湿陷性黄土地质输水管道灰土垫层处理方法
任 刚 建
(吕梁市供水服务中心，山西 吕梁 033000)
结合吕梁市新城供水一期(横泉水库水源)工程厂外输水管道工程实例，分析了湿陷性黄土的地质特点，重点介绍了湿陷性黄土地质情况下输水管道灰土垫层处理方法，以达到管道稳定安全运行的目的。
湿陷性黄土，输水管道，基础处理
0 引言
吕梁市新城供水一期(横泉水库水源)工程厂外输水管线实施规模10万m3/d。该工程从水源地横泉水库至圪针湾净水厂敷设双排DN700输水管线，单线长度约6.6 km；从净水厂至吕梁主城区敷设双排DN1 000～DN600输水管线；单线长度约15.7 km。全线采用承插口球墨铸铁管，局部采用钢塑复合管道。参考吕梁市地质特点，依据过境区域地质勘查报告，结合工程具体情况，遵照相关规范进行相应处理。
1 湿陷性黄土地质特点
湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿时，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。在湿陷性黄土地区管道发生事故的主要原因是基础的不均匀沉降。因此,在湿陷性黄土区埋设管道对基础强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。故在湿陷性黄土场地上敷设管道时，应根据管道的重要性、管基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对管道系统产生危害。
本工程完工后将作为吕梁市重要市政供水基础设施，长距离输水管道在内部压力条件下，管道接口及其他破损处容易出现渗漏跑水等现象，更加容易诱发管道基础出现沉降不均匀、爆管等供水事故，所以本工程特别重视湿陷性黄土地质条件下管道基础处理。
2 湿陷性黄土地质管道基础处理方法
湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过降低或者消除基础的湿陷性变形、压缩变形，确保地基承载力达到使用要求。常用的地基处理方法有：垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法等(见表1)。
表1 湿陷性黄土地基常用的处理方法[1]
管道基础处理方式和形式的选择，应根据工程地质、地面荷载、施工条件、设计管径和管道埋深等情况确定[2]。本次输水管道大部分位于现状农田，途经场地存在非自重～自重湿陷性黄土场地，土层厚度为地表下3.5 m左右，地基湿陷等级为Ⅰ级(轻微)～Ⅱ(中等)。地下水为孔隙潜水，实测钻孔稳定水位埋深为现状地表下5.40 m～6.40 m。管道敷设覆土厚度平均为1.6 m，管道规格为DN600～DN1 000，管道基本敷设于地下水位以上的湿陷性黄土中。经过技术经济综合比较，采用垫层法进行输水管道基础处理，该方法使用广泛，具有因地制宜、就地取材和施工简便等优点。本工程参考现行国标图集进行输水管道基础施作。
垫层法包括土垫层和灰土垫层。本次输水管线基础同时要求提供垫层土的承载力及增强水稳定性，所以采用整片灰土垫层进行处理，宽度与沟槽开挖底宽相同，厚度从下往上依次为土垫层300 mm，3∶7灰土垫层300 mm，110 mm～140 mm C20混凝土(见图1)。
沟槽开挖完成后及时组织验槽，清除松土，并压实两遍，要求平整干净。如有积水、淤泥，应晾干后施作灰土基础；局部有软弱土层或孔洞，必须提前处理妥当。
施工过程中宜将全线划分若干个区间，各个区间内选择专用场地进行灰土集中加工以保证工程质量。先将基底下拟处理的湿陷性黄土挖出，剔除其中有机质和粗砂等不良透水性材料，使用网眼为15 mm的筛网过筛去除碎石等大粒径材料[3]。石灰选用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氮化钙、氧化镁越高越好，使用前1 d～2 d水解并过筛，其颗粒不得大于5 mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多水分。土料和石灰体积计量采用挖土机粗略控制。由于工程量较大，灰土掺混采用机械掺混为主，辅以人工掺混，不少于3遍，使达到混合均匀，颜色一致为止，并检验含水量是否合格。当3∶7灰土拌和均匀后，及时由铲车端运至基槽，进行铺填，不得隔日铺土夯打。每层虚铺厚度200 mm左右，采用压路机作为主要压实机具，局部采用手持轻型压实设备补漏。每层压实后环刀取样检验灰土干密度，核算压实系数。
施工过程中关键控制指标有灰土的最优含水量、垫层压实系数等。灰土采用该场地天然土的塑限含水量作为其填料的最优含水量，控制在±2%。用天平、砂锅提前取样，检查土中含水量是否符合击实试验报告中最佳含水量，实际中以手握成团落实即碎为适宜。当含水量过大，应采取翻松、晾干等措施，防止回填土后出现橡皮土。如土料过干则应预先洒水，并增加夯实遍数(1遍～2遍)。本工程垫层厚度小于3 m，基础压实系数要求不小于0.95。每片垫层设置取样点3处/(100 m2～500 m2)，取样点位于每层表面以下2/3处，各层取样点需要标识并错开，保证取样点分布尽可能均匀并具有代表性。其中最大干密度采用轻型标准击实试验法确定。此外，灰土垫层的承载力特征值应根据现场原位静力触探实验结果确定，不宜超过250 kPa。
3 施工经验总结
实施过程中要对湿陷性黄土特殊地质给予充分准备，现将本次工程施工经验总结如下：
1)选线实施过程中要根据具体情况，尽量避开湿陷性黄土地质区域。2)尽量选用有湿陷性黄土地质管道施工经验的队伍施作。施工前必须召集设计、施工、监理等部门仔细进行图纸会审，并对施工过程中的关键工序施作方法进行商讨，并形成统一的标准做法。3)整体施工组织必须衔接紧密，应尽量采用流水作业方式，杜绝发生因长时间亮槽情况发生。4)可采用典型区间作为试验段，摸索管沟开槽、施工降水、灰土掺混、基础支模浇筑、管道安装打压等实践实验，有利于保证整体工程的进度和质量。5)须考虑沟槽两侧临时排水沟和堆土安全距离等因素，临时征地边界距离较普通地质情况要求更高，工程投资测算阶段要给予充分考虑。6)在非雨季施工且没有地下水情况时，湿陷性黄土地质具有较高的强度，压缩性较小，因此明开槽时可采用较陡边坡，以节省工程投资。相反在雨季施工或者地下水位较高情况下，必须采用安全放坡比或者打桩措施，辅以高保证率降水措施，保证施工安全。7)在地下水位较高地区可能发生淤泥情况，大型机械无法正常使用，可充分利用工程实际情况，采用抛石挤淤方式增加承载力。8)施工过程中应及时关注天气情况，根据现场情况可适度调整灰土比例。9)灰土垫层施工中容易出现扬尘的环境问题，必须采取文明施工措施。
4 结语
湿陷性黄土地质输水管道基础的处理需根据工程实际情况，经过技术经济比选确定管道基础处理方案。灰土垫层方法实施过程中要严格进行关键过程控制，因地制宜选用相关检验方法，才能保证整体施工进度和质量。
[1] GB 50025—2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].
[2] S531～1～5,湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物[Z].
[3] 牛建平.不良地质条件下管道基础处理与施工[J].给水排水，2001,8(27):79-81.
On treatment for dust cushion of water delivery pipes at collapsible loess areas
Ren Gangjian
(LvliangWater-SupplyServiceCenter,Lvliang033000,China)
Combining with the water delivery pipe projects at outside of No.1 period project of New City Water-supply project of Lvliang, the paper analyzes the geological features of the collapsible loess, and mainly introduces the water delivery dust cushion treatment under the collapsible loess geological situation, so as to ensure the pipelines to be secure and safe.
collapsible loess, water delivery pipeline, basement treatment
2015-06-21
任刚建(1965- )，男，工程师
1009-6825(2015)25-0084-02
TU475.3
A
