软土地基对给水管道的影响及处理方法

韩梅平
（珠海市供水总公司，广东 珠海 519020）

　　摘要：通过总结软土地基对给水管道的影响，结合工程实例，介绍了给水管道软基处理的主要方法、管材的选择以及特殊部位敷设管道的技术措施。
　　关键词：软土地基；给水管道；软基处理
　　中图分类号：TU991.36
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)12-0049-03

　　软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积的、天然含水量大、可压缩性高、承载力低、透水性较差的一种软型到流塑状态的饱和粘性土。这种软土层广泛分布于我国沿海和内陆地区，一般沿河地带软土层厚＞10m，滨海地带软土层厚＞30m。由于软土层的以上特性，在软土地基上敷设管道时，必须重视地基的变形和稳定性问题。

　　1 软土地基对给水管道的影响

　　一般情况下，市政给水管道安装在道路的一侧，当管线软基压缩沉降时，管体上部受覆土及车辆荷载或土体侧向位移的作用而产生纵向弯曲，致使管道失稳，在最薄弱处产生破裂而漏水。
在给水管道工程实践中，软基对其产生的损坏主要有：
　　① 在采用橡胶圈密封的承插口处，往往是橡胶圈被挤出；在采用打口方式的承插口处，接口易松脱发生漏水事故。
　　② 造成钢管在焊接口处断裂，裂缝一般为环向，呈中间大两边小的形状。
　　③ 管道伸缩节的接头易被拉裂。
　　④ 阀门的法兰被拉裂或皮垫被损坏而造成漏水。
　　⑤ 在局部有大石块的管基或管渠交叉处，普通铸铁管或UPVC管易断裂。
　　表1 是珠海市1996年—1998年中，因软土地区管道地基下沉或土体侧移而引起给水管道漏水事故情况的统计，其中钢管焊缝开裂造成的漏水事故占了较大的比例。一般，在软土地区大部分采用钢管，其事故几率亦会相对增加，同时也说明软基是造成管道漏水事故的主要原因之一。

　　2 给水管道软基处理的方法

　　珠海市分布着大片软土地区(如南区和西区)，有近100km大、中口径的输水管道敷设在该地区。由于原有的滩涂地面标高低，必须填高2～3m才能满足城市用地标高的要求，因此大部分管道需要在回填土或耕植土内敷设，有的需直接敷设在软土层内。通过上述管道工程建设的实践和对管道地基处理以及运行情况的分析，认为对管道软基的处理视情况的不同主要有以下几种方法：
　　① 管道敷设在回填土层。若回填的时间较长(一般在三年以上)，则其下卧软土层经预压排水固结后，完成了大部分沉降量，余值已在管道敷设的允许范围内，若管顶无重荷载(如管位在绿化带内)，则管基可不作处理。如珠海大道南屏段，路基在1992年回填，1995年敷设DN1 000的预应力钢筋混凝土管时，对管基未作处理，目前其运行状况良好。
　　② 管道敷设在新填路堤上。由于沉降量大，宜用钢管，并对管基作相应处理，即路堤分层填筑并碾压密实后，再在路堤上开管槽，用换填法做管基。当槽底为淤泥时，用块石压淤，上用粗砂或石屑找平，分层夯实，处理厚度0.9m(块石层0.5m，石屑层0.4m)。如平岗泵站至西区水厂DN1600的水源管，白蕉路、湖心路DN1200的给水管，南抽站至南屏水库DN1600的水源管，以及前山河两岸管段等，这几年的运行状况都比较良好。
　　③ 用深层搅拌桩处理软基。如珠海大道安装DN1200预应力钢筋混凝土管曾采用这种办法，取得了较好的效果。但这种方法基础处理费用较大、工期长，应与采用钢管、避免作深层搅拌桩处理软基的方法进行技术经济比较后优选。
　　④ 与道路基础同时处理，即适当扩大处理路基范围，将管基包括在处理范围内。如珠海大道部分路段和在建的前山沿河路，采用插塑板排水固结的方法，将管基同时进行处理。

　　3 对管材的选择

　　在软基上安装管道，须慎用管材，因其关系到投资和工程质量，影响今后的供水安全和维修工作。
　　表2是管道长1km、DN1000，选用不同管材的经济比较。

　　目前对大口径的给水管道，普遍使用钢管和预应力钢筋混凝土管。钢管柔软性好、机械强度高，而且单位长度的自重较轻，对软基的适应性较强，管基处理费用较低，但材料价格较高。预应力钢筋混凝土管单位长度的自重大，抗不均匀沉降性能相对较差，维护困难，对软基的适应性较差，软基处理费用较大，但材料价格较低。因此，必须结合地质和现场条件进行技术经济和安全比较，如表2的管道工程，管道地基为深厚淤泥，若采用钢管时，管基用石块压淤，上覆石粉垫层即可；若采用预应力钢筋混凝土管，须采用深层搅拌桩，上覆石粉垫层管基。通过比较，使用预应力钢筋混凝土管只是使用钢管造价的83.68%，因此选择使用预应力钢筋混凝土管。

　　4 特殊部位敷设管道的技术措施

　　在处理好管道基础和选择合适管材的同时，还应对一些特殊部位的管道敷设采取适当的技术措施：
　　① 采用挂桥管时，由于桥、路连接处不均匀沉降大(因引道高填方，路堤沉降大，而桥的沉降很小)，管道上桥必须采取有效措施予以补偿。我们曾采用以下两种做法：
　　a. 在桥两端采用“Z”型接法，即管道在桥下沿桥墩敷设，并设支墩和支吊架，上桥立管上装阀门及伸缩器。图1所示是珠海大桥和泥湾门桥的上桥管做法，该两处上桥管这几年运行情况良好。

　　另外，尽可能避免从引道上铺管上下桥，因在引道与桥结合处的不均匀沉降量是管道补偿措施难以解决的。
　　b. 在建筑物室内、外连接处，采用水平“S”形安装方法(如图2)。用铸铁管橡胶圈密封承插接口，预留可能的沉降量，水平距离L根据可借转角度确定，一般为不小于计算沉降量的三倍。
　　② 在阀门一端(或两端)加装球形橡胶伸缩器，穿井壁处采用柔性材料填塞，以克服不均匀沉降或侧移对阀门法兰或皮垫造成的损坏。

　　5 结语

　　在软土地基上敷设给水管道必须慎重选用管材和选择合适的软基处理方法，使管道工程投资省、工期短、供水安全。
　　以上工程实例中的做法，仅供同行们参考。