濕陷性黃土室外管綜交叉做法的研究

熊慧玲

（華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

據(jù)我國科學(xué)院地質(zhì)研究所和北京大學(xué)地理系所編制的中國黃土分布圖，我國黃土分布面積為635280km2，其中濕陷性黃土面積約占3/4。主要分布在北緯33°～47°[1]。溫陷性黃土在我國分布很廣，主要分布在山西、陜西、寧夏、甘肅大部分地區(qū)以及河南的西部。此外，新疆、山東、遼寧、青海、河北以及內(nèi)蒙古的部分地區(qū)也有分布，但不連續(xù)。主要為在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土，屬于特殊土。給排水管道的設(shè)計應(yīng)以地質(zhì)情況、地基處理情況及土建的防水措施為前提進行綜合考慮[2]。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，特別是Ⅲ、Ⅳ濕陷性黃土，室外管道若直接敷設(shè)，管道泄露，嚴(yán)重的會造成局部范圍內(nèi)地塊下沉，同時由于室外給水壓力管道主要包括給水、消防和供熱管道，地塊下沉?xí)鸱秶鷥?nèi)其他給水管道的斷裂，特別是北方地區(qū)給水管道均位于當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下，一旦出現(xiàn)斷裂，維修困難。這無疑給工程建設(shè)增加了經(jīng)濟成本、施工難度以及技術(shù)復(fù)雜程度。因此室外管線的布置，以及管道交叉處的防水措施尤為重要。

本文主要以具體的工程項目為例，提出由于建設(shè)用地條件有限及項目排水現(xiàn)狀條件等限制因素，室外給水壓力管道采用管溝敷設(shè)，室外排水管道與給水壓力管溝交叉時的一系列措施，以及室外給水管道采用管溝敷設(shè)后，與電氣專業(yè)電纜管道的交叉措施，并且總結(jié)經(jīng)驗，以期為后續(xù)相似工程概況的設(shè)計人員提供參考。

1 工程概況

項目位于甘肅省蘭州市，為原有園區(qū)基礎(chǔ)上二期新建項目。項目園區(qū)土質(zhì)為Ⅳ自重濕陷性黃土，冰凍線為相對標(biāo)高正負(fù)零以下1.4m，由于整個園區(qū)一期已有現(xiàn)狀室外管道，因此二期新建的室外管網(wǎng)要綜合考慮一期現(xiàn)狀管網(wǎng)的遷移以及二期管網(wǎng)接入一期的問題。根據(jù)業(yè)主要求，給排水及暖通專業(yè)的壓力管道二期均要以管溝的型式室外敷設(shè)，由于一期的室外給排水及其他專業(yè)管道未采取管溝敷設(shè)，僅按照規(guī)范要求凍土層以下直埋，因此二期管道采用管溝敷設(shè)時，會遇到排水管道和管溝交叉、電氣管線與管溝交叉的情況，如圖1 所示。根據(jù)一期的施工圖紙，二期室外雨水排水終點需接入一期雨水檢查井，接入檢查井埋深為2.525m，考慮到二期給水壓力管采用的管溝有壁厚及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，同時給水管道還需要位于冰凍線以下，因此在給水管溝和雨水管道交叉處需要單獨考慮交叉做法；根據(jù)提供的市政污水接駁井條件，污水管道末端檢查井埋深不應(yīng)大于3.325m，室外污水管道與雨水管道問題相同，給水管溝和污水管道交叉處同樣需要單獨考慮交叉做法。同時通過與電氣專業(yè)溝通，室外電纜不設(shè)管溝，采用穿鍍鋅鋼管埋地的敷設(shè)方式，管線做混凝土包封，敷設(shè)于凍土層以下，因此室外工程應(yīng)提供水電管道交叉處的節(jié)點大樣，便于施工方在后期施工時提前考慮。

圖1 室外雨、污管道與管溝交叉

2 室外管線交叉措施

2.1 濕陷性黃土室外防水措施

在具體設(shè)計時需要提前做好資料收集工作，并嚴(yán)格按照國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求來提高給排水工程設(shè)計的質(zhì)量，使其在滿足基本功能的同時，還具有較好的經(jīng)濟性[3]。水是引起建筑物濕陷的主要因素，往往由于給排水管道、工藝管道的滲漏，引起建筑物的濕陷事故[4]。根據(jù)濕陷性地區(qū)的設(shè)計規(guī)范要求，濕陷性黃土地區(qū)室外給水、排水管道宜布置在防護范圍外，布置在防護范圍內(nèi)的地下管道，應(yīng)采取防水措施。

本項目土質(zhì)為Ⅳ自重濕陷性黃土，參照現(xiàn)有濕陷性黃土地區(qū)給排水圖集，應(yīng)選用C 型防水鋼筋混凝土檢漏管溝。圖2 為C 型防水鋼筋混凝土檢漏管溝，根據(jù)業(yè)主要求本項目室外給水壓力管道均采用管溝的方式敷設(shè)。在設(shè)計中通過與結(jié)構(gòu)專業(yè)的溝通，發(fā)現(xiàn)圖中的檢漏管溝由于圖集編制時的設(shè)計依據(jù)已經(jīng)換版更新，但檢漏管溝相應(yīng)的圖集并未更新，導(dǎo)致圖集大樣中選用的構(gòu)件需要按照現(xiàn)行規(guī)范進行復(fù)核。通過結(jié)構(gòu)專業(yè)復(fù)核，本項目室外給水管溝依然采用鋼筋混凝土做法，管溝采用C 型鋼筋混凝土管溝，管溝做法及材料配筋根據(jù)管溝尺寸及行車情況從圖集《濕陷性黃土地區(qū)給水排水檢漏管溝04S531-2》中選取，圖集大樣中HRB335鋼筋由相同直徑HRB400 鋼筋替換，混凝土采用C35混凝土替換，抗?jié)B等級P8，如圖3 所示。側(cè)壁保護層厚度不小于35mm，底板保護層厚度不小于50mm，表面防護采用聚合物水泥砂漿，厚度不小于5mm，基礎(chǔ)墊層采用強度等級C20 的100mm 厚聚合物水泥混凝土，3:7灰土采用1:7 水泥土替換。同時由于室外工程管溝敷設(shè)范圍龐大且管溝較長，由于不是整個廠區(qū)均進行處理，因此需對管溝敷設(shè)范圍的地基進行處理。濕陷性黃土地基處理包括墊層法、強夯法、擠壓法、預(yù)浸水法及其他方法，地基處理方法要兼顧地質(zhì)情況、處理成本和后期運營等因素[5]。本項目室外工程在施工前對地基的處理如下，地基進行夯實處理，強夯厚度不小于管溝底以下3m，處理范圍超出底板外邊緣不小于3m，壓實系數(shù)不小于0.94，地基承載力特征值不小于100kPa。強夯后在基底設(shè)置300mm 厚水泥土墊層。

圖2 C 型防水鋼筋混凝土檢漏管溝

圖3 室外給水壓力管溝

由于設(shè)計中不同專業(yè)之間有交叉，規(guī)范的更新往往影響的不僅僅為本專業(yè)，本項目設(shè)計中及時與結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通，通過結(jié)構(gòu)專業(yè)的復(fù)核，根據(jù)現(xiàn)場實際情況與現(xiàn)有規(guī)范，對尚未更新的圖集做法進行了修正，明確了選用構(gòu)件在用料、尺寸等參數(shù)上的更替原則，綜合提出了室外管溝在做法上應(yīng)該注意的問題，提出了可行性的解決法案，合理有效的避免了后期因用料等一系列問題導(dǎo)致的施工問題及成本造價的浪費。

2.2 室外給排水管溝交叉措施

本項目為二期新建，二期室外管網(wǎng)均需與一期現(xiàn)狀管網(wǎng)接駁，新建管網(wǎng)由于室外雨水、污水管網(wǎng)末端排水檢查井埋深受限，同時本項目的室外給排水管道需要設(shè)置在冰凍線-1.4m 以下，給水管網(wǎng)同時還要采用管溝的方式敷設(shè)，導(dǎo)致雨污管道無法完全位于給水管溝下方，因此需盡量避免給水管溝與排水管道的交叉，必須交叉的地方采用排水管道穿管溝的方式，水管穿管溝需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通復(fù)核。圖4 為室外排水壓力管溝交叉措施，根據(jù)管溝內(nèi)需要排布的管道以及各管道間距，選擇合適的管溝寬度，由于管溝寬度與整段室外排水管道相差很大，同時室外排水管道坡度為i=0.003，排水管穿管溝內(nèi)的一段可近似按水平考慮。排水管考慮管道壁厚，通過計算可得穿管溝處雨水管底相對標(biāo)高為-2.11m，污水管管底相對標(biāo)高為-2.74m。圖5 為道路雨水口排水穿管溝做法，由于雨水和污水管道都需要穿管溝，以埋深較深的管道為準(zhǔn)，為了方便后期結(jié)構(gòu)專業(yè)對管溝的配筋等進行復(fù)核以及避免出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)管溝對后續(xù)施工造成的一系列問題，參照國標(biāo)圖集，管溝寬度B=1200mm 時，同時考慮污水管道埋深，管溝的溝深選擇H=2000mm。排水管開洞這段管溝整體埋深要比普通管溝深，因此需在管溝兩端設(shè)置相應(yīng)的鋼筋混凝土檢漏井或閥門井。與常規(guī)的管溝相比，為了保證排水管道的穩(wěn)定性，管道開洞處以及管溝內(nèi)均考慮進行加固，通過結(jié)構(gòu)專業(yè)復(fù)核，排水管道管徑對管溝配筋沒有影響，管道開洞處采取加固處理，同時在管溝內(nèi)部上下管道的交叉處，各管道兩端做好柔性接口。管溝內(nèi)給水管道下方采用中、粗砂敷設(shè)，排水管道上下均采用C30 混凝土對管道進行加固，混凝土下方為合成高分子防水涂膜防水層。管溝采用C35 鋼筋混凝土替換國標(biāo)圖集中的C30 鋼筋混凝土，基礎(chǔ)墊層采用強度等級C20 的100 厚聚合物水泥混凝土替換圖集中C15 混凝土，3:7 灰土采用1:7 水泥土替換。

圖4 室外給排水管溝交叉措施

圖5 道路雨水口排水穿管溝做法

室外給排水管道與電纜交叉時，給排水管道需位于電纜或電纜溝以下。圖6 為室外道路雨水口排水穿管溝做法，項目室外電纜不設(shè)管溝，采用穿鍍鋅鋼管埋地的敷設(shè)方式，管線做混凝土包封，敷設(shè)于凍土層以下，室外給水管溝與電纜碎石墊層預(yù)留300mm 的間距，管溝圖集中最小管溝深度為H=600mm，通過計算，管溝底相對標(biāo)高為-3.45m。此段管溝相比其他管溝段要深很多，因此需要在管溝兩端設(shè)置單獨的鋼筋混凝土檢漏井對管道進行轉(zhuǎn)折。

圖6 室外壓力管道與電力管道交叉做法

3 結(jié)語

綜合上述，濕陷性黃土地區(qū)室外給水管溝與排水管道交叉時，在總體條件允許的情況下，按照給水在上排水在下，優(yōu)先考慮排水管道從管溝下方穿過。若排水管道埋深受限，采用排水管開洞穿管溝也可作為一種解決措施，管溝及基礎(chǔ)需經(jīng)過結(jié)構(gòu)專業(yè)復(fù)核，對管溝和管道的加固進行深化調(diào)整。同時排水管穿管溝同樣存在缺陷，一旦管道出現(xiàn)問題，穿管處的管道后期維修的成本較大，因此在管道交叉處，排水管兩端需額外進行加固。在設(shè)計時根據(jù)不同的項目情況，應(yīng)該因地制宜的選擇合適的相應(yīng)措施，保證室外管網(wǎng)合理性和可行性的前提下，同時滿足各方需求，進行科學(xué)的設(shè)計工作，采取不同的方式最大限度優(yōu)化室外管網(wǎng)。