董會峰 李斌
摘 要:由于經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,各地區(qū)對生產(chǎn)、生活用水的需求量日益加大,大口徑給水球墨鑄鐵管在長距離輸配管網(wǎng)中因其高強度、可擴展性和防腐好作為材質(zhì)的首選。由于市政工程距離相對較遠,往往會穿越不同的地質(zhì)地貌、土地類型,采用的回填材料也不同,本文對于大口徑球墨鑄鐵管的溝槽開挖與回填做一些淺顯的探討。
關(guān)鍵詞:市政;給水球墨鑄鐵管;溝槽開挖;溝槽回填
目前大口徑給水球墨鑄鐵管的連接方式一般為柔性,施工中溝槽的開挖與回填質(zhì)量對于柔性接口的安裝質(zhì)量影響非常大,管道溝槽開挖與回填施工中關(guān)于基底的處理方式、雨季施工、工作面的寬度、回填材料的選擇、回填方式、等一系列問題均需深入思考。
1 溝槽的開挖
1.1 溝槽開挖的深度與基底
設(shè)計師一般會建議最小覆土厚度,覆土厚度、管道外徑、墊層厚度之和即為溝槽開挖深度。
溝槽開挖采用機械時,須預(yù)留距基底200~300mm的土層,預(yù)留土層必須由人工開挖至設(shè)計高程,人工整平。此方式的目的為防止基底原狀土不被擾動。因為大口徑球墨鑄鐵管道接口形式大部分為柔性,柔性接口管道對基底要求比較高。
大口徑球墨鑄鐵管的溝槽較大,土方量較多,需要根據(jù)施工進度要求、土質(zhì)要求選擇和適應(yīng)好的挖掘機,筆者施工參與施工過的DN1800規(guī)格管道的溝槽開挖時,先采用485履帶式挖掘機開挖,后由一個規(guī)格為320的履帶式挖掘機進行修坡,最后由人工進行將預(yù)留基底進行開挖。
溝槽開挖前,須認真閱讀地質(zhì)勘察文件,查看開挖深度的土質(zhì)類型及承載力數(shù)值,并與設(shè)計文件中管道要求的承載力進行核對,如果基底土質(zhì)承載力小于設(shè)計承載力,則須向各方提出建議,采取處理措施。比如發(fā)現(xiàn)基底土質(zhì)為雜填土、腐蝕性土時,應(yīng)全部挖出來,結(jié)合設(shè)計師的意見進行換填處理,并壓實。
1.2 溝槽基底有水的處理措施
在開挖過程中,需要預(yù)留坡度,坡向集水坑,避免基底被水浸泡,此時的水主要有三種,一是雨水,二是地下涌水,三是試壓漏水。一旦出現(xiàn)基底存水,必須迅速用水泵排出,減少基底浸泡時間。
一旦發(fā)現(xiàn)基底被浸泡擾動,需要將擾動土層去除,用天然級配砂礫或石灰土換填,壓實,壓實度達到設(shè)計要求。
如果有涌水出現(xiàn),需要采取降水措施,并檢測基底的承載力,達不到設(shè)計要求的話,則需要采取換填措施。
如果基底土壤含水量高,也不能直接安裝管道,需要采取換填措施。
1.3 溝槽基底為石方的處理措施
原狀基底為巖石或堅硬土層時,管道下方應(yīng)鋪設(shè)砂墊層,其厚度為150~200mm,此處的砂墊層為中粗砂,不可為細砂。
如果巖石基底局部超挖時,處理方法為:將基底碎渣全部清理,回填低強度等級的混凝土或者粒徑10~15mm的砂石回填夯實。
1.4 溝槽基底為凍土時的處理措施
冬季施工時,溝槽開挖后,需要采取保護措施,防止基底凍結(jié),一旦發(fā)現(xiàn)凍結(jié),管道不得安裝。必須將凍土清理干凈,采用普通素土換填壓實,方能進行下一道工序施工。
1.5 溝槽底部的開挖寬度
上述數(shù)據(jù)為工作面的最小寬度,施工時須根據(jù)當?shù)氐耐临|(zhì)情況、設(shè)計師的意見、勘察工程師的建議、施工的壓實機械等多種因素綜合考慮。
1.6 溝槽開挖的坡度設(shè)置
如果土質(zhì)良好,土質(zhì)也比較均勻,地下水位低于溝槽地面的高程,且開挖深度在5m以內(nèi),且不考慮支撐措施,溝槽開挖的最小坡度可以參考下表:
溝槽深度較大時,應(yīng)確定分層開挖的深度,比如,人工開挖溝槽的深度大于3m時應(yīng)該分層開挖,每層的深度不超過2m;溝槽的每層之間需要設(shè)置臺階,放坡開挖時臺階寬度不小于08m,不放坡開挖時不小于0.5m。
1.7 溝槽坡度的檢查
一般采用坡度板來控制坡度,坡度板須采用有一定剛度的、不易變形的材料制作而成,設(shè)置須牢靠。坡度板距離基底的高度須在3m以內(nèi)。
對于平面上呈直線的管道,坡度板設(shè)置的間距不宜大于15m,對于曲線管道,坡度板間距應(yīng)加密。井室的位置、折點和變坡點處,應(yīng)增設(shè)坡度板。
1.8 承口坑的開挖
大口徑球墨鑄鐵管的連接方式一般為承插口,此時需要在溝槽內(nèi)的承插口位置開挖承口坑,保證管道平直及滿足安裝操作需要。承口坑應(yīng)根據(jù)安裝管道排好管后的實際承口的所在位置進行開挖;
2 溝槽的回填
2.1 墊層的鋪設(shè)
大口徑給水球墨鑄鐵管的墊層鋪設(shè)材料一般為中、粗砂,不得使用細砂。
砂墊層鋪設(shè)之前,必須確保溝槽內(nèi)沒有石頭、軟泥、木塊、磚等雜物,排水干凈,不能有積水。
砂墊層為管底基礎(chǔ),砂墊層的厚度一般依據(jù)設(shè)計師的意見,如果設(shè)計不明確,可以參考下表執(zhí)行:
砂墊層鋪設(shè)須均勻,采用壓路機壓實,壓實度須大于90%。
溝槽為軟土地基時,可以先鋪設(shè)一層厚度不小于150mm的砂礫或粒徑5~40mm的級配碎石,壓實之后再其上面鋪設(shè)一層厚度不小于50mm的中、粗砂墊層。
2.2 管基有效支撐角范圍的回填
管基有效支撐角的范圍內(nèi)應(yīng)采用中粗砂填充密實,與管壁緊密接觸,必須人工填充,插搗密實,此處的壓實度必須達到95%。此處必須采用中粗砂填充,不得采用其他材料填充。
管基的有效支撐角的數(shù)值,需要設(shè)計師來確定。
2.3 管頂以下有效支撐角以上范圍內(nèi)回填
此處回填時,應(yīng)防止管道上浮、位移,一般采取以下措施,首先用人工回填,機械可以配合鋪設(shè)回填材料,每層虛鋪厚度為100~200mm,回填材料進溝槽時,須從兩側(cè)同時運入,溝槽內(nèi)人工隨即鋪設(shè)、整平,管道兩側(cè)壓實面的高差不應(yīng)超過300mm不得將土直接放在管道上,且不得集中推入。
此處管道兩側(cè)壓實度為不小于95%,但管道正上方的壓實度則為85±2%,壓實工具采用輕型壓實設(shè)備,必須1t的小型壓路機或者羊角碾。
回填材料為中粗砂或者符合設(shè)計要求的原土,詳見圖4。
2.4 管頂500mm范圍內(nèi)溝槽回填
回填材料可以為中粗砂,也可以為符合設(shè)計要求的原土,也可以為碎石屑,也可以選擇使用最大粒徑<40mm的砂礫。
管道兩側(cè)壓實度須不小于95%,但管道正上方的壓實度則為85±2%。
壓實工具不得選用重型壓實機械,需要結(jié)合設(shè)計師的建議進行選用壓實工具,防止管道壓迫變形。
2.5 管頂500mm以上至設(shè)計高程的回填
回填材料可選用原土層回填,壓實工具也可以選用重型壓實工具,回填時須從管道軸線兩側(cè)同時壓實,壓實度須不小于90%即可。槽底至管頂以上500mm范圍內(nèi),不得含有機物、凍土以及大于50mm的磚、石等硬塊。
凍期回填時,管頂以上500mm范圍以外可均勻摻入凍土,其數(shù)量不得超過填土總體積的15%。
根據(jù)壓實工具的不同,虛鋪厚度可以參考下表:
2.6 行車道路下的溝槽回填
溝槽位于行車道下,溝槽回填應(yīng)優(yōu)先考慮使用中粗砂將管基腋角部位填充密實后,再用中粗、砂分層回填到管頂以上500mm。
2.7 軟土層、低洼存水處、沼澤區(qū)域的回填
基底經(jīng)過設(shè)計要求的方法處理后,采用行車道路下溝槽回填的方式回填。
2.8 覆土厚土的控制
管頂?shù)母餐梁穸软毞显O(shè)計要求,如果達不到,則須采取補充回填土的措施。
2.9 管道回填示意圖
3 關(guān)于回填材料的檢測
3.1 回填材料的選擇
回填材料的選擇須符合設(shè)計師的要求,經(jīng)參考地質(zhì)勘查報告的建議,回填之前須經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理等單位的確認,并經(jīng)由有資質(zhì)的檢測機構(gòu)出具檢測報告。
回填材料需要取樣,取樣方式為:條件相同的回填材料,每鋪設(shè)1000㎡取樣一次,每次取樣經(jīng)做兩組測試,如果材料不同,則須分別取樣。
3.2 含水率問題
回填材料確定之后,須經(jīng)試驗人員做擊實試驗,獲得達到符合要求壓實度條件下的最優(yōu)含水率,回填前,須測試回填材料的含水率,并與試驗人員獲得的最優(yōu)含水率進行比較,如果達不到最優(yōu)含水率的要求,需要將回填材料進行晾曬,雨季施工時,須將回填材料及時覆蓋,防止被雨水浸泡。
3.3 施工中的回填與壓實試驗
由于大口徑給水球墨鑄鐵管道距離長,可能會穿越不同的地質(zhì)狀況,施工前最好做回填與壓實試驗,得出回填材料的虛鋪土的厚度、壓實遍數(shù)、壓實工具的型式、含水率等參考數(shù)據(jù)。
采用重型壓實機械壓實或者較重車輛在回填土上行駛時,管頂以上的最小覆土厚度須按照壓實機械的重量、管道的承載力,通過計算確定。
4 注意的事項
大口徑給水球墨鑄鐵管道回填到設(shè)計高程時,應(yīng)在12~24h內(nèi)測量并記錄管道變形率,管道變形率應(yīng)符合設(shè)計要求;設(shè)計無要求時,球鐵管道變形率應(yīng)不超過2%。
測量管道變形率時,須采用圓度測試板或者軸芯儀在管內(nèi)拖拉測量。
5 結(jié)語
在大口徑給水球墨鑄鐵管安裝的溝槽開挖與回填的相關(guān)施工經(jīng)驗中,漏水情況出現(xiàn)的大部分原因皆為基底施工不合格、回填材料不合格、壓實度不達標引起,一旦漏水,處理難度非常大,損失也非常大。
大口徑給水球墨鑄鐵管施工中,溝槽開挖、回填工作復雜,也很重要,施工進度也緩慢,回填的質(zhì)量直接影響管道安裝質(zhì)量和管道壽命,需要我們在項目管理中重視這兩道工序,在資金、工期上面給予支持,保證大口徑給水球墨鑄鐵管道的安裝質(zhì)量。
參考文獻:
[1]《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268-2008.
[2]《北京市給水排水管道工程施工技術(shù)規(guī)程》DBJ 01-47-2000.
[3]《球墨鑄鐵管安裝手冊》新興鑄管股份有限公司.
[4]《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999.
作者簡介:顧海通,2007年畢業(yè)于華北水利水電大學,中級職稱。