沿海地區(qū)地下消防管線設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

李建高　霍小爭(zhēng)（.國(guó)貿(mào)工程設(shè)計(jì)院，北京　00037；.北京天恒筑景建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京　0600）

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沿海地區(qū)地下消防管線設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

李建高1霍小爭(zhēng)2
（1.國(guó)貿(mào)工程設(shè)計(jì)院，北京100037；2.北京天恒筑景建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京102600）

摘要：根據(jù)沿海地區(qū)地下水及土壤的特點(diǎn)，從管材、地基處理、管道基礎(chǔ)等方面，探討了該類場(chǎng)地地下消防管線設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的處理措施，為沿海地區(qū)地下消防管線的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞：消防管線，管材，地基處理，地基承載力

1　沿海地區(qū)地下水及土壤特點(diǎn)

目前，我國(guó)土地資源日漸稀缺，使得很多建設(shè)項(xiàng)目由內(nèi)陸轉(zhuǎn)向了沿海，采用沿海灘涂或吹砂填海工藝人為造陸地進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，建設(shè)用地具有地下水位高，地基松軟、腐蝕性較強(qiáng)等特點(diǎn)。筆者根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地特點(diǎn)及設(shè)計(jì)完成項(xiàng)目的使用情況，對(duì)該類型場(chǎng)地地下消防管線設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。

2　問(wèn)題探討

2.1管材

GB 50013—2006室外給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范7.4.1條條文解釋中“配水管道管材一般采用球墨鑄鐵管、鋼管、聚乙烯管、硬質(zhì)聚氯乙烯管等”。GB 50974—2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范8.2.4條中“埋地管道宜采用球墨鑄鐵管、鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管和加強(qiáng)防腐的鋼管等管材”。

由于場(chǎng)地有較強(qiáng)的腐蝕性，所以球墨鑄鐵管和鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管自然成為管材的首選，但是對(duì)于沿海灘涂、吹砂填海場(chǎng)地，實(shí)踐證實(shí)球墨鑄鐵管其實(shí)并不是最好的管材。2012年我們?cè)O(shè)計(jì)了天津某港區(qū)一工程項(xiàng)目，該工程項(xiàng)目分兩期，第一期消防管線采用球墨鑄鐵管，第二期采用鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管。兩期管道基礎(chǔ)做法相同，但是一期施工完成后屢次爆管，不斷進(jìn)行修復(fù)，給業(yè)主造成很大困難；二期施工完成后到目前為止只出現(xiàn)過(guò)一次管道漏水，得到業(yè)主好評(píng)。

造成兩期不同結(jié)果的原因在于，球墨鑄鐵管采用橡膠圈承插連接，管道彎管、叉管、管堵、三通處均由支墩來(lái)支撐，以平衡管道內(nèi)壓力，但是由于場(chǎng)地地基較差，施工完成后不可避免有一定的沉降量。不均勻沉降一方面使球墨鑄鐵管接口處出現(xiàn)偏移，一旦沉降量超出管道允許偏移量就造成管道爆管；另一方面消防管網(wǎng)壓力較高，支墩在管道推力及沉降不均共同作用下，偏離管道軸向也會(huì)造成管道爆管。與球墨鑄鐵管相比，鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管采用管件電熱熔連接，使整個(gè)管道成為一體，具有整體性強(qiáng)、接頭少、抗軸向拉伸能力強(qiáng)等特點(diǎn)，管道允許偏移量較球墨鑄鐵管大，在輕微的不均勻沉降后，仍能保持較好的完整性，所以出現(xiàn)爆管幾率大大降低。

2.2地基處理

由于沿海灘涂、吹砂填海場(chǎng)地土層一般具有含水率高、孔隙比大、強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性差等特點(diǎn)（以實(shí)際場(chǎng)地的地勘報(bào)告為準(zhǔn)），整個(gè)場(chǎng)地的地基承載力極低，達(dá)不到管道施工所需承載力，考慮解決軟土層的承載力、后期沉降問(wèn)題，一般在管道敷設(shè)之前需要進(jìn)行地基處理。一般的地基處理方法有換填法、強(qiáng)夯法、拋石擠淤法。換填法適用于淤土層厚度小于4 m的情況，對(duì)于場(chǎng)地軟地基土層厚達(dá)十幾米或幾十米的沿海灘涂、吹砂填海場(chǎng)地，此法基本不可實(shí)現(xiàn)；強(qiáng)夯法一般可處理5 m～10 m的軟土層，對(duì)于透水性差的沿海灘涂、吹砂填海場(chǎng)地土層，強(qiáng)夯易使場(chǎng)地形成“橡皮土”（在規(guī)定的壓實(shí)度要求下，土體含水量超標(biāo)而無(wú)法壓實(shí)的粘性土體），應(yīng)慎重采用；拋石擠淤法，對(duì)于大面積、大厚度的沿海灘涂、吹砂填海場(chǎng)地而言，所需石料數(shù)量巨大，有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。筆者在此類場(chǎng)地采用排水固結(jié)法（在場(chǎng)地使用先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)土體強(qiáng)度逐步提高的方法，適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和充填土等飽和粘性土地基，該系統(tǒng)由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組成，排水系統(tǒng)一般采用砂井、塑料排水帶等，加壓系統(tǒng)可以采用堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、降水預(yù)壓、電滲排水法。通過(guò)臨時(shí)堆填土石等方法對(duì)地基進(jìn)行堆載預(yù)壓，或進(jìn)行真空預(yù)壓，以提高地基的承載力）提高地基承載力，取得了較為理想的效果。

2012年天津某港區(qū)工程項(xiàng)目中，場(chǎng)地土質(zhì)為淤泥質(zhì)粘土層、粉質(zhì)粘土層、粉砂層，采用真空預(yù)壓處理排水固結(jié)法進(jìn)行地基處理，處理后各層地基承載力見(jiàn)表1。

表1　采用真空預(yù)壓法處理后土層的地基承載力

2015年廈門(mén)某港區(qū)工程項(xiàng)目中，場(chǎng)地土質(zhì)為雜填土層、填砂層、填石層、淤泥層、粉質(zhì)粘土層，采用堆載預(yù)壓處理排水固結(jié)法進(jìn)行地基處理，處理后各層地基承載力見(jiàn)表2。

表2　采用堆載預(yù)壓處理后土層的地基承載力

由場(chǎng)地試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)地基處理后，場(chǎng)地的地基承載力顯著提高，但是部分土層承載力仍然不能滿足地基承載力特征值fak≥100 kPa，且地基處理后各層土質(zhì)承載力不均，因此還需進(jìn)行管道基礎(chǔ)處理。

2.3管道基礎(chǔ)的做法

由于場(chǎng)地地基承載力較小，且不均勻，宜設(shè)置混凝土管道基礎(chǔ)?；炷凉艿阑A(chǔ)可參照鋼筋混凝土管管道基礎(chǔ)做法?？紤]到混凝土管道基礎(chǔ)為剛性基礎(chǔ)，而鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管為柔性管道，為防止柔性管道與剛性基礎(chǔ)直接接觸，在混凝土管道基礎(chǔ)上敷設(shè)90°中粗砂基礎(chǔ)，管道基礎(chǔ)做法見(jiàn)圖1。

圖1　管道混凝土基礎(chǔ)圖

2.4復(fù)核地基承載力

管道基礎(chǔ)地基承載力驗(yàn)算可按下式計(jì)算：

Pz1+ Pz2+ Pz3+ Pc≤fak。

其中，Pz1為混凝土基礎(chǔ)永久作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2，混凝土自重取25 kN/m3；Pz2為90°中粗砂基礎(chǔ)永久作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2，中粗砂自重取20 kN/m3；Pz3為90°回填土永久作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2，回填土自重取18 kN/m3；Pc為可變作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2。

可變作用標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：

Pc=（μd×Q）/［（ai+1.4H）×（bi+1.4H）］。

其中，μd為動(dòng)力系數(shù)，可按表3取值；Q為車輛一個(gè)車輪承擔(dān)的輪壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN；ai為車輛一個(gè)車輪的著地分布長(zhǎng)度，m；bi為車輛一個(gè)車輪的著地分布寬度，m；H為自車行路面至管頂?shù)纳疃?，m。

表3　車行路面至管頂?shù)纳疃扰c動(dòng)力系數(shù)值

天津及廈門(mén)某港區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)車輛均為重車，軸重140 kN，一個(gè)車輪的著地分布長(zhǎng)度取0.60 m，一個(gè)車輪的著地分布寬度取0.20 m，埋地消防管道為鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管，管徑為300，管頂覆土厚度為1.3 m，混凝土基礎(chǔ)寬度500 mm，基礎(chǔ)厚度C1=150 mm。

經(jīng)復(fù)核Pz1+ Pz2+ Pz3+ Pc= 49.96 kN/m2= 49.96 kPa≤fak（最差土層地基承載力）。

3　結(jié)語(yǔ)

1）沿海地區(qū)地下消防管線宜采用鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管等整體性強(qiáng)、接頭少、連接技術(shù)成熟可靠、抗軸向拉伸能力強(qiáng)的柔性管道。

2）根據(jù)場(chǎng)地特性，選擇合適的地基處理方案及管道基礎(chǔ)做法，并充分利用道路對(duì)地基的處理成果。

3）復(fù)核管道基礎(chǔ)的地基承載力是否滿足要求。

參考文獻(xiàn)：

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On underground fire-fighting pipeline design in coastal areas

Li Jiangao1Huo Xiaozheng2
（1.GuoMao Engineering Design Institute，Beijing 100037，China；
2.BeiJing TianhengZhujing Designing Consuitation Co.，Ltd，Beijing 102600，China）

Abstract：Based on the features of underground water and soil at coastal areas，the paper explores the problems in the underground fire-fighting pipeline design at the site from the pipe materials，foundation treatment，and pipeline foundation，and points out respective measures，so as to provide some reference for the optimal design of the underground fire-fighting pipeline at the area.

Key words：firefighting pipeline，pipe material，foundation treatment，foundation loading capacity

中圖分類號(hào)：TU967

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0115-03

收稿日期：2015-12-17

作者簡(jiǎn)介：李建高（1979-），男，工程師；霍小爭(zhēng)（1982-），女，工程師