某截污管道檢查井沉陷問題原因分析及對策

張傳雷

（深圳市水務工程質量監(jiān)督站，深圳 518055）

某污水泵站工程位于河道左岸，距離高速公路以北約 150m，主要包括 3臺 45kW單機排量為940m3/h的潛污泵，以及敷設DN500～700mm玻璃鋼夾砂管長1600m，沿線設5個截污口，檢查井33座。工程正常運行 1年多后，發(fā)現(xiàn)一個檢查井（W28）出現(xiàn)整體下沉，經(jīng)現(xiàn)場察看，該井底板破碎，井深下部約四分之一段斷裂，上部完好，井深周圍土體呈漏斗狀下陷，地表直徑約4m，與井相連管道因受剪切而致破壞，管道通水受阻。該檢查井出現(xiàn)沉陷問題后，為了保證泵站正常運行，由本工程設計單位出具處理方案，施工單位按設計方案及時處理完畢。3個月后，現(xiàn)場例行檢查時發(fā)現(xiàn)，W28相鄰的W27、W29、W30檢查井出現(xiàn)不同程度的下沉或移位情況。通過專業(yè)公司采用 QV檢測設備對出現(xiàn)問題的W27～W30（約200m）段進行了系統(tǒng)的全面檢查，檢查結果發(fā)現(xiàn)：

（1）玻璃鋼夾砂管局部豎向變形嚴重，斷面已成橢圓形。

（2）局部管道縱向嚴重彎曲變形，部分污水支管管口嚴重錯位。

（3）W28～W29管段W28管口右上側破裂，W29和W30檢查井因沉降發(fā)生傾斜。

（4）檢查井底板有不同程度開裂、破壞。

（5）泵站出渣口發(fā)現(xiàn)有大量中粗砂存在，由于管道含砂量增大，泵站運行一段時間后不得不停止下來，進行人工清渣。

（6）W27井井體下沉約 60cm，井周圍土體出現(xiàn)了不同程度的下陷，已影響到距離該井不到 2m的高壓天然氣管道的正常運行。

1 地質條件

根據(jù)鉆探揭露地層自上而下分別為：第四系人工堆積層，第四系沖、洪積層，燕山第三期花崗巖。

（1）第四系人工堆積層為新近堆積的人工填土，主要為清理河道挖掘土和砂、礫及附近搬運來的粗?；◢弾r全風化土組成。層后1.0～8.5m，該層沿全線均有分布。

（2）第四系沖、洪積層依工程特性，該層分為以下三層。

②-1粉質粘土、砂質粘土：

原河道表層土，深灰、灰褐色、含褐色鐵錳結核，濕，可塑狀，部分軟塑狀，局部含礫，偶見粉細砂團塊。層后1.0～5.5m，該層在ZK16～ZK18缺失。

②-2含粘性土粉細砂：

灰褐、灰黃色，濕～飽和，松散狀，含粘性土較多，一般土樣能成形，部分鉆孔揭露夾透鏡狀淤泥、淤泥質土。厚度變化大，層后 1.2～5.2m，該層廣泛分布于工程區(qū)。

②-3中粗砂、礫砂、圓礫層：

揭露層后大于2.1m，該層全線均有分部，頂面起伏較大

（3）燕山第三期花崗巖為全風化花崗巖，揭露層厚大于 3.8m，分部于工作區(qū)第四系松散層之下，為區(qū)域基巖。淺黃色，黃白色，原巖結構清晰，石英、長石、角閃石及云母等礦物均已風化，硬塑狀態(tài)。

2 水文條件

地下水主要儲存于第四系沖洪積粗砂、礫砂層中，為孔隙潛水，補給來源為大氣降水和河水側向補給。地勘期間測得其穩(wěn)定地下水位埋深為6.1～4.0m，相應標高為6.4～2.5m，水位向下游逐漸降低，且靠近河床處比遠離河床處高。由于鉆孔揭露存在強透水的砂礫層，分部廣泛、連續(xù)，使得地下水與河水聯(lián)系較好，雨季隨著河水升降，地下水升降較快。中粗砂、含礫砂層等粗粒土一般為強透水層，實測滲透系數(shù)一般為 3×10-3cm/s～7.5×10-3cm/s；含粘性土粉細砂層透水性較弱，實測滲透系數(shù)一般為 4×10-4cm/s，為弱～中等透水層。

3 施工情況

（1）工程主要施工內容有旋噴樁施工、土方開挖、支護工程、管線敷設、截流井、跌水井等施工。

（2）質量控制情況。

本工程劃分為1個單位工程，15個分部工程，195個單元工程，質量評定結果均經(jīng)過監(jiān)理審核，結論合格。管道安裝完成后，按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》的要求，進行了管道閉水試驗，試驗結果合格。工程驗收合格后，投入運行。

4 截污管運行條件變化情況

（1）管線施工后，由于W01～W33管線上部綠化回填土，種植喬木，使管頂覆土厚度增加，經(jīng)施工單位復測資料顯示該段管道覆土厚度均在8.61～9.04m，管道實際覆土厚度比原設計覆土厚度增加1.7m左右。

（2）工程運行期間，臨近河道開始實施生態(tài)景觀改造工程。工程主要內容是對河道內三座橡膠壩進行改造，使得河道能形成連續(xù)的水面，保證河道全年均有水面，且能自動調蓄水面，不影響河道汛期防洪。實施后W27～W30井之間管線附近的河段水面線高程為 3.86m。翻板閘經(jīng)過一年多調試運行，相對該工程實施前，此段河道水位升降次數(shù)增加。

5 初步原因分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況、工程設計圖紙、地質勘察報告及工程竣工資料的復查，對事件情況進行了初步分析。

（1）截污管線臨近河道左岸，埋深較深，管底平均高程1.52m（W25～W31）。下游某翻板閘蓄水后，枯水期河道水面高程為 3.86m（河道水面高程抬高 1.86m）沿河兩岸地下水升高，地下水位高程為 4.3～7.0m。由于地下水抬高，檢查井底板受力狀態(tài)發(fā)生較大變化，導致管線局部變形，沉井底板開裂破壞。

（2）管道沿線地質情況復雜，根據(jù)工程地質勘察報告及近期勘探資料，W25～W30沿線基礎持力層為含粘性土粉細砂，粉細砂顆粒粒徑較小，在動水及水位變幅情況下極易從井底、管道開裂破損處流失。

（3）設計方案中檢查井結構設計及基礎處理存在安全隱患。設計檢查井底板為 10cm厚的 C10素混凝土，井底持力層為粉細砂層。由于W27～W31井深均超過9m（大于圖集02S515要求井深不能超過 6m），井底應力集中，且井底持力層粉細砂層承載力較低。在管線及檢查井運行條件發(fā)生較大變化情況下，底板C10素混凝土強度不能滿足結構要求，導致底板開裂破損。在地下水水位抬高及變幅作用下，井底粉細砂隨水流作用進入井體及管道，造成檢查井底部及周邊土體流失形成空洞，當淘刷范圍達到一定程度后，在井體自重作用下，井體出現(xiàn)整體下沉，導致連接井體的玻璃鋼夾砂干支管斷裂及附近管線變形，管道水流受阻。

6 幾點建議

排水管網(wǎng)埋設于地下，其運行狀況會受到基礎沉降錯位、地面負載的變化、施工質量等多種因素的影響。并且，排水管網(wǎng)通常依靠水的重力自高向低流動，并且一般情況下污水中均含有一定的固體、半固體雜質；容易產(chǎn)生淤積，降低管道輸水能力，甚至完全或部分喪失輸水能力，對管道的正常運行產(chǎn)生影響。根據(jù)以上對污水泵站截污管道檢查井沉陷問題的調查分析，為保證截污泵站的正常運行，確保河道良好的水環(huán)境。建議如下。

（1）河道管理部門應安排專人定期對管線及周邊河道巡查，觀察檢查井和管線周圍是否出現(xiàn)新的沉降變形，監(jiān)測與河道相聯(lián)系的截污口是否有污水流入河道。

（2）在管道水流較小的情況下，采取CCTV檢測設備對龍井泵站截污管道全線進行一次觀測，及時發(fā)現(xiàn)管道變形或裂縫，防患于未然。

（3）在河道及周邊范圍內采取水環(huán)境治理、河道整治一系列工程措施時，應有前瞻性，盡可能考慮河道水位變化、地質條件等因素給工程運行帶來的不利影響，確保工程發(fā)揮正常的功效。