淺談濕陷性黃土地區(qū)給排水管道設(shè)計(jì)

羅賢成(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司成都分公司 四川成都 610091)

前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，特殊地質(zhì)情況下的油氣勘探開(kāi)發(fā)，例如濕陷性黃土地區(qū)的油氣勘探開(kāi)發(fā)，正在變得越來(lái)越普遍。新疆，作為我國(guó)油氣資源最為豐富的地區(qū)之一，同時(shí)也是我國(guó)濕陷性黃土分布的主要地區(qū)，也在加緊進(jìn)行油氣勘探開(kāi)發(fā)。濕陷性黃土地區(qū)的油氣開(kāi)發(fā)，給這一特殊地質(zhì)情況下的地面工程建設(shè)，提出了新的要求。排601新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)工程，就屬于濕陷性黃土地區(qū)的油氣開(kāi)發(fā)地面建設(shè)工程。

新疆排601新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)工程，包括聯(lián)合站，注氣站，變電所、生產(chǎn)管理區(qū)等部分，總計(jì)部署油井64口，新建產(chǎn)能9.6x104t/a，單井產(chǎn)量7-8t/d。其中一期按10x104t/a建設(shè)，預(yù)留30x104t/a規(guī)模位置。其中，聯(lián)合站水專業(yè)的主要工程量為5400m3/d(其中1期1800m3/d)的含油污水處理系統(tǒng)和6300m3/d(其中1期2100m3/d)的清水處理系統(tǒng)。站內(nèi)給水設(shè)計(jì)主要是消防水罐、輔助性生產(chǎn)廠房區(qū)、加藥間、聯(lián)合泵房以及門衛(wèi)的給水，水源均引自站外水源井，輔助生產(chǎn)、生活用水均引自消防水罐；排水設(shè)計(jì)主要是站內(nèi)的油罐區(qū)排水、維修化驗(yàn)沖洗排水、拖布池沖洗排水以及消防水罐、反沖洗回收水罐等的溢流、放空排水。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，排601新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)工程聯(lián)合站、注氣站、變電所的建設(shè)用地均為Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土場(chǎng)地。

一、濕陷性黃土的一般性概念

濕陷性黃土是黃土的一種，多出在地表上層。黃土在一定的壓力(即土自重壓力或者土自重壓力與附加應(yīng)力)作用下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉的性質(zhì)，叫做黃土的濕陷性。黃土的濕陷是水的作用下產(chǎn)生的，因此壓力和水是濕陷的誘因。

濕陷性黃土分為非自重濕陷性和自重濕陷性兩種，在土自重壓力下受水浸濕不發(fā)生濕陷，需要有一定的附加荷載作用浸水才發(fā)生濕陷的為非自重濕陷性黃土，在土自身壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的為自重濕陷性黃土。非自重濕陷性黃土對(duì)工程建設(shè)的危害性小于自重濕陷性黃土。濕陷性黃土的濕陷等級(jí)應(yīng)根據(jù)基底下各層土累計(jì)的總濕陷量△s和計(jì)算自重濕陷量△zs的大小等因素來(lái)判定。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，排601聯(lián)合站第②粉土層的自重濕陷量△zs＝0-15mm，第②粉土層和第④粉土層的的總濕陷量△s＝62.85mm，濕陷起始?jí)毫?3-187KPa，由此綜合判定聯(lián)合站建設(shè)場(chǎng)地為非自重濕陷

性黃土場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)(輕微)。

二、濕陷性黃土地區(qū)給排水管道設(shè)計(jì)

濕陷性黃土地區(qū)的給排水設(shè)計(jì)，既要考慮因給排水管道滲漏，從而引起黃土濕陷，產(chǎn)生不均勻沉降對(duì)管道造成的破壞，同時(shí)也要考慮黃土濕陷對(duì)鄰近的建構(gòu)筑物造成的不利影響。在理想情況下，對(duì)于濕陷性黃土地區(qū)給排水管道的設(shè)計(jì)，最可靠的措施就是對(duì)地基進(jìn)行處理，徹底消除濕陷量，使建構(gòu)筑物及給排水管道均坐落在可靠的人工地基之上，這樣從根本上避免因漏水而引起的地基濕陷對(duì)管道本身和鄰近建構(gòu)筑物的影響。排601新區(qū)聯(lián)合站地質(zhì)情況復(fù)雜，占地面積達(dá)69.6畝(約合46423m3)，完全進(jìn)行地基處理工程量巨大，且工程費(fèi)用高，徹底處理地基的方案不經(jīng)濟(jì)、不現(xiàn)實(shí)。按照國(guó)標(biāo)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004(以下簡(jiǎn)稱《濕陷規(guī)范》)第6.1.1條規(guī)定：“甲類建筑應(yīng)該消除地基的全部濕陷量或采用樁基礎(chǔ)穿透全部濕陷性黃土層，或?qū)⒒A(chǔ)設(shè)置在非濕陷性黃土層上；乙、丙類建筑應(yīng)消除地基的部分濕陷量?！甭?lián)合站的建構(gòu)筑物除門衛(wèi)和圍墻為丙類建筑外，其余均為乙類建筑，因此，站內(nèi)各建構(gòu)筑物的地基只需做消除部分濕陷量的處理。這種情況下，就需要采取防水措施，來(lái)避免和減少給排水管道滲漏濕陷。

給排水管道的防水措施有：基本防水措施，檢漏防水措施和嚴(yán)格防水措施?；痉浪胧┘磸墓艿婪笤O(shè)、管道材料和接口等方面采取措施防止雨水或生產(chǎn)、生活污水的滲漏。檢漏防水措施在基本防水措施的基礎(chǔ)上，對(duì)防護(hù)范圍內(nèi)的地下管道，增設(shè)檢漏管溝和檢漏井。嚴(yán)格防水措施在檢漏防水措施的基礎(chǔ)上，提高了防水地面、排水溝、檢漏管溝、和檢漏井等設(shè)施的材料標(biāo)準(zhǔn)，如增設(shè)可靠的防水層，采用鋼筋混凝土排水溝等。

1.給排水管道的布置

在濕陷性黃土地區(qū)，室外給排水埋地管道都應(yīng)盡量布置在建構(gòu)筑物的防護(hù)距離外，以避免埋地給排水管道漏水濕陷對(duì)建構(gòu)筑物造成影響，同時(shí)，也可以減少給排水管道的建設(shè)成本。據(jù)此，聯(lián)合站的室外埋地給排水管道首先應(yīng)根據(jù)站場(chǎng)總平面進(jìn)行總體布局，將管道布置在建構(gòu)筑物的防護(hù)距離之外(依據(jù)《濕陷規(guī)范》，布置在乙類建構(gòu)筑物5米以外，丙類建構(gòu)筑物4m以外，具體見(jiàn)表3-1)。但由于聯(lián)合站用地有限，各類建構(gòu)筑物布置緊湊，且站內(nèi)各類管網(wǎng)眾多、縱橫交錯(cuò)，不可能將所有的室外給排水埋地管道都布置在建構(gòu)筑物防護(hù)距離之外。設(shè)計(jì)時(shí)只能依據(jù)各給排水點(diǎn)的位置，結(jié)合站內(nèi)其他管線的布置，盡量?jī)?yōu)化調(diào)整，使較少的給排水埋地管道敷設(shè)在建構(gòu)筑物防護(hù)距離之內(nèi)。由于站內(nèi)的加藥間、門衛(wèi)、聯(lián)合泵房以及部分輔助性生產(chǎn)廠房有用水要求，這部分建筑物必然有給排水管道出入。針對(duì)這種情況，根據(jù)《濕陷規(guī)范》的規(guī)定，必須對(duì)防護(hù)范圍內(nèi)的給排水管道采取與建筑物相應(yīng)的防水措施，并使這些管道以最短的長(zhǎng)度與防護(hù)范圍外的管道相接。

表3-1 埋地管道、排水溝、雨水明溝和水池等與建筑物的防護(hù)距離

2.給排水管道的防水措施

以建構(gòu)筑物防護(hù)距離為界，給排水管道分為防護(hù)范圍內(nèi)和防護(hù)范圍外兩類，防護(hù)范圍內(nèi)的給排水埋地管道，都必須采取與建構(gòu)筑物相應(yīng)的防水措施，按照《濕陷規(guī)范》5.1.1條的規(guī)定：各級(jí)濕陷性黃土上的乙類建筑需要采取檢漏防水措施；Ⅰ級(jí)濕陷性黃土上的丙類建筑需要采取基本防水措施；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)濕陷性黃土地基上的丙類建筑，需要采取檢漏防水措施。排601聯(lián)合站的地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)，按照規(guī)范要求，丙類建筑只需采取基本防水措施，但為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，聯(lián)合站所有建構(gòu)筑物防護(hù)范圍內(nèi)的給排水埋地管道均采取了與乙類建構(gòu)筑物相適應(yīng)的檢漏防水措施。

采取檢漏防水措施的室內(nèi)外給排水埋地管道，必須敷設(shè)在磚壁(鋼筋)混凝土槽形底檢漏管溝里，以便定期檢漏，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道破損、漏水現(xiàn)象；檢漏管溝溝底設(shè)有坡度，坡向檢漏井；進(jìn)出戶管的檢漏管溝，溝底坡度一般大于0.02。在排601聯(lián)合站給排水設(shè)計(jì)時(shí)，給排水管道分室外、室內(nèi)和進(jìn)出戶管三種，對(duì)于室外給排水管道和進(jìn)出戶管均采用了埋地的形式，這部分管道敷設(shè)在檢漏管溝中，其中管道貫穿檢漏井壁時(shí)必須做防水處理，即設(shè)水泥沙漿止水圈環(huán)，管溝選用國(guó)標(biāo)圖集04S531-2的B2型磚壁、防水鋼筋混凝土檢漏管溝，進(jìn)出戶管檢漏管溝溝底坡度取0.025，其余取0.005，坡向檢漏井，檢漏井采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)積水坑，深度大于30cm。而室內(nèi)的給水管道，則采用了明裝的形式，這樣既減少地基浸水的機(jī)會(huì)又便于管道的檢修。

針對(duì)防護(hù)范圍外的管道，為了管道地基不受水浸濕，以免因不均勻沉降而拉裂管道，在這次設(shè)計(jì)中同樣采取了相應(yīng)的防水措施。

3.管材的選用

濕陷性黃土地區(qū)的給排水管道，管道材質(zhì)的選擇應(yīng)較普通地區(qū)高些，優(yōu)先選用鋼管、鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管及質(zhì)地優(yōu)良的塑料管。聯(lián)合站給排水的設(shè)計(jì)，給水管道選用了強(qiáng)度高、耐腐蝕、安裝方便、質(zhì)量輕、采用熱熔連接的PP-R熱水管，排水管道選用了不宜結(jié)垢、內(nèi)壁光滑、采用承插連接的PVC-U排水管，其余消防水罐，反沖洗水罐等的排水采用了強(qiáng)度高、自重小、進(jìn)行了內(nèi)外防腐、采用焊接連接的20#無(wú)縫鋼管。

4.給排水管道設(shè)計(jì)遵循的步驟

濕陷性黃土地區(qū)的給排水設(shè)計(jì)，也有一定的步驟。通過(guò)本次設(shè)計(jì)從資料收集、查閱標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范到分析探討，最后完成設(shè)計(jì)的全過(guò)程，筆者從中得到一些啟示，總結(jié)出了在濕陷性黃土地質(zhì)情況下給排水設(shè)計(jì)的一般順序。

濕陷性黃土地區(qū)的給排水設(shè)計(jì)，首先，要明確濕陷性黃土的濕陷類型、濕陷等級(jí)。濕陷類型和濕陷等級(jí)的確定，是開(kāi)展后續(xù)工作的前提，后期的設(shè)計(jì)，都必須依據(jù)所確定的黃土的濕陷類型和濕陷等級(jí)。黃土的濕陷類型和濕陷等級(jí)，通過(guò)巖土工程勘察報(bào)告來(lái)確定。

其次，確定站場(chǎng)建構(gòu)筑物的類型和防護(hù)距離。站場(chǎng)建構(gòu)筑物的類型，應(yīng)根據(jù)其重要性、地基受水浸濕的可能性大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度來(lái)確定。在確定了建構(gòu)筑物類型后，各類建構(gòu)筑物的防護(hù)距離就可以參照《濕陷規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容來(lái)得出。

再次，確定防水措施。這里所說(shuō)的防水措施，包括建構(gòu)筑物的防水措施和防護(hù)范圍內(nèi)給排水管道的防水措施。建構(gòu)筑物的防水措施，通過(guò)建構(gòu)筑物的類型結(jié)合黃土的濕陷類型和濕陷等級(jí)來(lái)確定，給排水管道的防水措施，則需要與其相鄰的建構(gòu)筑物相同。同時(shí)，給排水管道防水措施的確定，還應(yīng)該考慮相鄰建構(gòu)筑物的重要性，采取防水措施的工程量、經(jīng)濟(jì)性等因素綜來(lái)確定，必要時(shí)，也可以采取更嚴(yán)格的防水措施。

最后，就是根據(jù)建構(gòu)筑物的類型，防護(hù)距離和防水措施，結(jié)合各用水點(diǎn)，進(jìn)行平面管網(wǎng)的規(guī)劃、布置。平面管網(wǎng)布置時(shí)，盡量將給排水管道布置在建構(gòu)筑物的防護(hù)距離之外。防護(hù)范圍內(nèi)的給排水管道，盡量避免交叉，出現(xiàn)檢漏管溝相交的情況。同時(shí)，檢漏井，檢查井等，也應(yīng)該結(jié)合建構(gòu)筑物，道路等的情況來(lái)進(jìn)行布置。

結(jié)束語(yǔ)

濕陷性黃土地區(qū)的給排水設(shè)計(jì)，由于受特殊地質(zhì)情況的影響，跟一般地質(zhì)情況下的給排水設(shè)計(jì)存在著很多不同，本文僅以排601聯(lián)合站為例，介紹了這種地質(zhì)情況下的給排水設(shè)計(jì)的思路及注意事項(xiàng)。在今后的工作中，我們還要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)濕陷性黃土地區(qū)給排水設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，努力使這一特殊地質(zhì)情況下的給排水設(shè)計(jì)能夠邁上新的臺(tái)階。

[1]馮連昌、鄭晏武編著.中國(guó)濕陷性黃土.北京:中國(guó)鐵道出版社，1982.6.

[2]關(guān)艷平.濕陷性黃土地區(qū)管道工程的設(shè)計(jì)與施工[J].四川水利，2006(2)：30-31.

[3]徐志嬙等.濕陷性黃土地區(qū)室外檢漏管溝設(shè)計(jì)探討.給水排水.2006(12).

[4]建設(shè)部.濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB50025-2004[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[5]國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集(04S531)[S].北京：中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2006.