唐山樂亭新區(qū)供水工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方案

樂亭新區(qū)供水工程為樂亭工業(yè)區(qū)、海港開發(fā)區(qū)內(nèi)各園區(qū)的工業(yè)企業(yè)進(jìn)行配水，由取水泵站工程、輸水工程和凈水廠工程3部分構(gòu)成。根據(jù)樂亭新區(qū)總體規(guī)劃、需水量預(yù)測(cè)及唐山市水資源綜合配置規(guī)劃，本工程供水規(guī)模為1.05億m3/a，輸水工程管線全長(zhǎng)57.16km，采用雙管線供水。本文主要探討在輸水工程施工圖設(shè)計(jì)中遇到的一些難點(diǎn)問題及解決方案。

1.設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.1 地震液化

工程區(qū)地處7度地震基本烈度區(qū)，地下水埋深較淺，管道埋深1.3m左右，地基中的砂性土 （指各砂土和砂壤土）處于飽和狀態(tài)，地震時(shí)有發(fā)生液化的可能。經(jīng)過判斷和分析，工程區(qū)內(nèi)的嚴(yán)重液化土層有4段沖洪積或海相沉積的飽和砂性土，液化深度范圍為自管道基礎(chǔ)以下至埋深15m以上，總厚度約12m。

1.2 泥質(zhì)軟基

管線在穿越河道和溝坑的局部地段，分布有淤泥質(zhì)軟土層。工程區(qū)內(nèi)有3處設(shè)計(jì)槽底高程處為淤泥質(zhì)壤土，8座井室基礎(chǔ)位于淤泥質(zhì)土范圍內(nèi)，承載力偏低，僅 60～70kPa，土質(zhì)條件較差，應(yīng)注意承載力低和不均勻沉陷的問題。

1.3 地下水影響

管道沿線的地下水埋深較淺，地下水位高，且部分管段地下水對(duì)抗硫酸鹽水泥、鋼筋混凝土中的鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具有不同程度的影響，局部管段具有強(qiáng)腐蝕性，嚴(yán)重影響輸水管線的使用壽命及供水安全。

1.4 土質(zhì)影響

管道沿線土質(zhì)對(duì)輸水管道具有不同程度的腐蝕性影響，腐蝕等級(jí)有所不同，對(duì)該環(huán)境中埋設(shè)的鋼質(zhì)管道，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。

2.解決方案

2.1 振沖碎石樁

根據(jù)《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50191-2012）》規(guī)定，本供水工程在土層產(chǎn)生地震液化時(shí)可能造成短時(shí)間內(nèi)停水，但可以快速維修，同時(shí)各用水單位一般設(shè)有蓄水池，故在土層地震液化時(shí)不會(huì)造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失，按規(guī)范本工程屬于丁類，對(duì)輕微和中等程度的液化區(qū)域可不進(jìn)行工程處理，但對(duì)嚴(yán)重液化區(qū)域內(nèi)的管道和構(gòu)筑物基礎(chǔ)須采取消除地基液化沉降、減小不均勻沉降或提高結(jié)構(gòu)對(duì)不均勻沉降適應(yīng)能力的措施。

為了保證輸水管道的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，對(duì)4段嚴(yán)重液化地段管線及附屬構(gòu)筑物下加碎石樁，其工藝流程為：定位-核實(shí)標(biāo)高，確定制樁深度-清孔-填料-振密-移位。段內(nèi)管線下碎石樁兩排分布間距5m，有效樁長(zhǎng)5m，樁徑0.8m；混凝土管下鋪設(shè)20cm碎石墊層，鋼管下鋪設(shè)20cm石屑?jí)|層。處理范圍內(nèi)構(gòu)筑物下碎石樁呈2.6m×2.5m矩形布置，樁徑0.8m，有效樁長(zhǎng)5m；構(gòu)筑物底部鋪設(shè)20cm碎石墊層。

2.2 軟基處理

管道軟基區(qū)段為淤泥質(zhì)壤土?xí)r，呈軟塑-流塑狀態(tài)，壓縮性高，土質(zhì)條件較差。為防止地基不均勻沉降，管下設(shè)20cm厚石屑?jí)|層，其下設(shè)30cm厚碎石墊層。

在軟地基處的井室、鎮(zhèn)墩、管道及其它構(gòu)筑物下面及其上游10m范圍內(nèi)，管道下面鋪設(shè)一層雙向土工格柵（抗拉強(qiáng)度60KN/m）。

出現(xiàn)淤泥、軟基及排水困難等不利情況時(shí)，井室混凝土底板下加20～40cm厚的碎石墊層。淤泥段堤基承載力低于70kpa的井室，采用塊石分層夯實(shí)擠淤法加固地基。

2.3 排水防水措施

一是管井井點(diǎn)降水管井井點(diǎn)降水的目的是為了降低淺層潛水的地下水位，降低土體的含水率，提高土體的抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性，防止發(fā)生流沙、管涌現(xiàn)象和坑底回彈隆起，工藝流程為：井點(diǎn)測(cè)量定位-挖井口-安護(hù)筒-鉆機(jī)就位-鉆孔-回填井底砂墊層-吊放井管-回填井管與孔壁間的碎石過濾層-洗井-井管內(nèi)下設(shè)水泵、安裝抽水控制電路-試抽水-降水井正常工作-降水完畢-封井。

二是適宜管材針對(duì)地下水水質(zhì)對(duì)管道材質(zhì)的腐蝕性差異，管材也需分段設(shè)計(jì)，對(duì)管材有腐蝕性的管段應(yīng)采用不受腐蝕、適宜的管材，并做好預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的外防腐以及鋼管的內(nèi)防腐、外防腐，以延長(zhǎng)管道的使用壽命。

三是井室防滲材料項(xiàng)目區(qū)部分地段地下水位較高，部分井室須進(jìn)行防水處理?？紤]混凝土結(jié)構(gòu)易受到氯離子等活性物質(zhì)浸蝕，選用防滲材料必須要耐受氯離子腐蝕和酸、堿、鹽的浸蝕；且井室內(nèi)部長(zhǎng)期處于被動(dòng)水壓力包圍環(huán)境中，防滲材料與混凝土 粘結(jié)強(qiáng)度必須要大；再結(jié)合抗凍性能要求等，井室防滲關(guān)鍵材料選用TB-混凝土膠、TB-混凝土寶(Ⅱ型)、TB-混凝土寶(Ⅲ型)、TB-水工高性能涂料等。

2.4 陰極保護(hù)

為保證供水工程的安全可靠運(yùn)行，有效延長(zhǎng)管道的使用壽命，對(duì)受土質(zhì)影響管段內(nèi)的鋼管，采用防腐涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合使用的雙保護(hù)措施。

3.結(jié)語

唐山樂亭新區(qū)供水工程2013年7月投入運(yùn)行，有效破解了樂亭新區(qū)水資源短缺的瓶頸，滿足了區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的用水需求，進(jìn)一步優(yōu)化了樂亭新區(qū)及周邊投資環(huán)境，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。