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【摘 要】文章以太行路为例，从拟建场地地质情况、排水管道所选管材、接口、垫层、检查井等方面论述了排水管道在湿陷性黄土地区的设计。最后又提出了排水管道在湿陷性黄土地区的施工及后期维护。
【关键词】湿陷性黄土排水管道；管材；地基处理；维护管理
Drains in the loess region waterproof design
Duan Zhi-hua
(Taiyuan Municipal Engineering Design Institute Taiyuan Shanxi 030002)
【Abstract】Article Ethernet road, for example, from the proposed site geology, drainage channels selected pipe, port, pads, wells, etc. Check drains are discussed in the loess areas of design. Finally, proposed a drain in the loess areas of construction and post-maintenance.【Key words】Collapsible sewer;Pipe;Foundation treatment;Maintenance
黄土是第四纪地质历史时期条件下形成的黄色粉状物，具有一系列内部物质成分和外部形态特征，不同于同时期的其它沉积物。同时，在地理分布上仅限于一定的自然地理环境中，有一定的规律性。我国黄土面积约占全国陆地总面积的6.63%，其中湿陷性黄土约占3/4。湿陷性黄土广泛分布于黄河中游的河南西部，山西、陕西和甘肃大部分地区，以及青海、宁夏、内蒙古的部分地区，而以黄土高原的黄土分布最为集中。
黄土在一定压力（即土自重压力或土自重压力与附加压力）下收水浸湿后，土的结构迅速破坏并发生显著附加下沉的现象，称为湿陷。浸水后产生湿陷的黄土为湿陷性黄土，湿陷性黄土又分为非自重湿陷性黄土和自重湿陷性黄土。非自重湿陷性黄土对工程建设的危害小于自重湿陷性黄土。
湿陷性的存在常常严重威胁和破坏工程和建筑的正常施工和运营，湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷，对城市道路建设的危害和潜在威胁极大，不少工程在施工过程中出现不同程度的湿陷破坏事故，如路基的变形、边坡的稳定性问题等。为确保工程的质量和安全性，下面以太原市太行路（许坦东街-胜利东街）为例，浅谈一下排水管道在湿陷性黄土地区的设计。
1. 工程范围及内容
拟建太行路（许坦东街~胜利东街）段为城市I级主干道，位于太原市东山地区。太行路（许坦东街~胜利东街）道排工程：南起许坦东街，北至胜利东街，全长10.6公里，是太原市东山地区南北向交通干道，介于建设路与东山高速环之间。沿线排水管线被北沙河桥、南沙河桥、闫家峰桥、长风东街跨线桥分割为不同的排水区域。
2. 工程地质情况
2.1 地形、地貌与工程地质分区。
拟建道路所处地貌单元总体为东山山前黄土丘陵区。勘察区间内场地整体呈北高南低，由北向南缓倾，道路终点K11+600为全线最高点，起点K1+000为全线最低点。勘探期间各勘探点孔口标高介于798.8m~875.73m之间，最大高差为76.93m。
2.2 场地岩土构成与工程特性。
根据野外钻探揭露的地层情况结合区域地质资料综合分析，本次勘察深度范围内场地地基土沉积时代及成因类型自上而下依次为：第四系全新统人工堆积层（Q42ml），第四系全系统冲洪积层（Q41al+pl），第四系上更新统风积层（Q3eol）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl），第四系中更新统冲洪积层（Q2al+pl），本次勘察未揭穿。岩性以人工填土、湿陷性黄土、粉土、粉质粘土、细砂、粗砂为主。
本工程K1+000~K2+807.367、K2+967.367~K3+925、K6+904~K9+665、K10+110~K11+600路基、长风桥及其匝道、阎家峰桥为自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅲ级（严重）；拟建K4+285~K6+484路段为自重湿陷性场地，地基湿陷性等级为Ⅳ级（很严重）。
2.3 不良地质作用。
据本次勘察结果及区域地质资料，场地附近存在东山山前断裂，该断裂位于太原东山山前，北起黄花园，南至岗头村，为一呈北北西向的正断层，向南延伸与盆地中部北东向断裂相交，长约24km，该断裂在中更新世以前活动较强烈，在晚更新世仍有明显活动，为非全新活动断裂。除此以外，场地内无崩塌、滑坡、地面塌陷、沉陷、泥石流、地面裂缝、采空区等危及本工程安全的其它不良地质作用。
2.4 场地水文地质条件。
拟建道排场地沿线在本次勘察深度范围内未发现有影响该工程稳定与安全的岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、活动断裂等不良地质作用。本节只对该场地和地基的地震效应做出评价。
2.4.1 抗震设防烈度。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A，太原市抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。
2.4.2 场地土类别及建筑场地类别。
根据本次勘察揭露地层情况，路基钻探15m深度范围内各土层承载力基本容许值均小于250KPa，根据《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）按土层厚度及物理力学性质综合判定路基为Ⅲ类场地土。
2.4.3 地基土液化判别。
拟建道排场地可不考虑地震液化影响。
2.4.4 建筑抗震地段划分。
根据本次勘察揭露地层结果，并结合该拟建场地地形、地貌特征，按《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）第4.1.1条文说明及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，拟建道路场地内不存在软弱土、液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘等，也非坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土，因此拟建场地属于对抗震一般地段。
2.4.5 场地稳定性和适宜性。
据本次勘察结果及区域地质资料，场地及场地附近无全新活动断裂，未发现危及本工程安全的其它不良地质作用，场地内亦不存在埋藏的河道、孤石等对工程不利的其它埋藏物，因此拟建场地可视为稳定场地，可进行本工程建设。
3. 排水管道
排水管道通常敷设在城市主要干道和街坊道路下，管道漏水引起地基浸水，造成路面的塌陷，影响道路交通、危及人身安全。故排水管道的防水主要目的是管道地基不受水浸湿免遭不均匀沉陷。排水管道防水设计的措施主要是抓住湿陷性黄土遇水湿陷的特性，从管材、管道接口、管道垫层、管道基础、排水检查井几个方面进行处理，防止管道漏水。
根据地质勘探报告，拟建太行路为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ级和Ⅳ级，湿陷较为严重。依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）和《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》（S531-1~5），太行路排水管道的防水设计如下：
3.1 管材。
湿陷性黄土地区的管道接口需采用柔性接口，故排水工程选取管材时必须与所选管材的接口形式相对应。
雨水口连接管管径D=300MM，采用钢筋混凝土承插管，承插式橡胶圈接口。
雨水管道D>1000M采用钢筋混凝土圆管，采用承插式橡胶圈接口。
采用钢筋混凝土圆管的雨水管道，覆土在2.0M≤H≤3.5M，采用Ⅰ级管，覆土在3.5M6.0M，采用Ⅲ级管。
雨、污水管道D≤600MM且H≤6.0M采用HDPE高密度聚乙烯双壁波纹管，承插式橡胶圈接口，环刚度不小于8KN/m2。雨污水管道H>6.0M，采用Ⅲ级钢筋混凝土圆管。
雨、污水管道700≤D≤1000M采用HDPE双平壁钢塑复合管，承插式橡胶圈接口，环刚度不小于12.5KN/m2。
3.2 管道基础、垫层及回填要求：
根据地质勘探报告该地区为自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅲ级和Ⅳ级(严重)。因此，管道基础需按相关湿陷性要求进行处理。
本工程根据湿陷等级等情况，从经济、安全、技术可行方面综合考虑，管道、检查井等基底均设30CM厚度的土垫层，分层夯实，压实系数不小于0.95；在土垫层上 设30CM厚度的3:7灰土垫层，分层夯实，压实系数不小于0.95。
如遇特殊场地，地基需做特殊处理，应视基坑开挖后的地质情况而定。
采用钢筋混凝土圆管的雨水管道， H≤6.0M采用180°C20混凝土基座，基础每隔15米设伸缩缝一道，缝内填柔性材料。管顶覆土H>6.0M或者H<0.7M时，采用360°C20混凝土管基满包混凝土加固。
采用HDPE高密度聚乙烯双壁波纹管与HDPE双平壁钢塑复合管的雨、污水管道，覆土在0.7m≤H≤6.0m，采用管底铺20CM厚中粗砂垫层。管道回填时管腔及管顶以上50CM内采用粒径小于40MM的中粗砂回填。
3.3 检查井。
排水检查井选用湿陷性黄土地区的专用检查，做法详见《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》S531-1~5。
管径D≤600MM采用1000MMx1000MM矩形钢筋混凝土排水检查井，管径D>600MM采用矩形直线钢筋混凝土排水检查。
4. 湿陷性黄土地区排水管道的施工及维护管理
4.1 排水管道的施工。
一项完善的工程设计，还需要精心施工预以实现，在湿陷性黄土地区除了按照规范规定要求确保质量外，对于管道工程的施工防水措施必须给予高度重视。在施工前应据湿陷性黄土的特性和设计要求，因地制宜地统筹安排施工程序，编制施工组织设计，并提前做好施工现场的防水和排水工作，尽量缩短沟槽的暴露时间，减少外界水分的浸入，确保工程顺利完工。管道施工完毕后湿陷性黄土地区的雨污水管线必须全部做闭水试验，试验合格后方可回填土，填土密实度按《给水排水管道工程施工及验收规范》及国家现行有关规范规定执行。
4.2 维护管理。
相关单位必须做好湿陷性黄土地区排水管道的接受及后期维护管理工作，对地下排水管道要定期检查，如发现漏水应及时找出漏水水源，及时堵漏修复，确保排水管道地基防水措施发挥作用，防止管道和建筑物地基浸水湿陷，保证建筑物和排水管道安全和正常使用，保证排水管道发挥其应有功效。
参考文献
［1］ 《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）.
［2］ 《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》（S531-1~5）.
［文章编号］1619-2737（2011）05-18-129
［作者简介］ 段志华（1977.6-），女，职称：工程师，工作单位：太原市市政工程设计研究院，毕业院校及所学专业：太原理工大学，给水排水工程专业，研究方向：给排水。
【关键词】湿陷性黄土排水管道；管材；地基处理；维护管理
Drains in the loess region waterproof design
Duan Zhi-hua
(Taiyuan Municipal Engineering Design Institute Taiyuan Shanxi 030002)
【Abstract】Article Ethernet road, for example, from the proposed site geology, drainage channels selected pipe, port, pads, wells, etc. Check drains are discussed in the loess areas of design. Finally, proposed a drain in the loess areas of construction and post-maintenance.【Key words】Collapsible sewer;Pipe;Foundation treatment;Maintenance
黄土是第四纪地质历史时期条件下形成的黄色粉状物，具有一系列内部物质成分和外部形态特征，不同于同时期的其它沉积物。同时，在地理分布上仅限于一定的自然地理环境中，有一定的规律性。我国黄土面积约占全国陆地总面积的6.63%，其中湿陷性黄土约占3/4。湿陷性黄土广泛分布于黄河中游的河南西部，山西、陕西和甘肃大部分地区，以及青海、宁夏、内蒙古的部分地区，而以黄土高原的黄土分布最为集中。
黄土在一定压力（即土自重压力或土自重压力与附加压力）下收水浸湿后，土的结构迅速破坏并发生显著附加下沉的现象，称为湿陷。浸水后产生湿陷的黄土为湿陷性黄土，湿陷性黄土又分为非自重湿陷性黄土和自重湿陷性黄土。非自重湿陷性黄土对工程建设的危害小于自重湿陷性黄土。
湿陷性的存在常常严重威胁和破坏工程和建筑的正常施工和运营，湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷，对城市道路建设的危害和潜在威胁极大，不少工程在施工过程中出现不同程度的湿陷破坏事故，如路基的变形、边坡的稳定性问题等。为确保工程的质量和安全性，下面以太原市太行路（许坦东街-胜利东街）为例，浅谈一下排水管道在湿陷性黄土地区的设计。
1. 工程范围及内容
拟建太行路（许坦东街~胜利东街）段为城市I级主干道，位于太原市东山地区。太行路（许坦东街~胜利东街）道排工程：南起许坦东街，北至胜利东街，全长10.6公里，是太原市东山地区南北向交通干道，介于建设路与东山高速环之间。沿线排水管线被北沙河桥、南沙河桥、闫家峰桥、长风东街跨线桥分割为不同的排水区域。
2. 工程地质情况
2.1 地形、地貌与工程地质分区。
拟建道路所处地貌单元总体为东山山前黄土丘陵区。勘察区间内场地整体呈北高南低，由北向南缓倾，道路终点K11+600为全线最高点，起点K1+000为全线最低点。勘探期间各勘探点孔口标高介于798.8m~875.73m之间，最大高差为76.93m。
2.2 场地岩土构成与工程特性。
根据野外钻探揭露的地层情况结合区域地质资料综合分析，本次勘察深度范围内场地地基土沉积时代及成因类型自上而下依次为：第四系全新统人工堆积层（Q42ml），第四系全系统冲洪积层（Q41al+pl），第四系上更新统风积层（Q3eol）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl），第四系中更新统冲洪积层（Q2al+pl），本次勘察未揭穿。岩性以人工填土、湿陷性黄土、粉土、粉质粘土、细砂、粗砂为主。
本工程K1+000~K2+807.367、K2+967.367~K3+925、K6+904~K9+665、K10+110~K11+600路基、长风桥及其匝道、阎家峰桥为自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅲ级（严重）；拟建K4+285~K6+484路段为自重湿陷性场地，地基湿陷性等级为Ⅳ级（很严重）。
2.3 不良地质作用。
据本次勘察结果及区域地质资料，场地附近存在东山山前断裂，该断裂位于太原东山山前，北起黄花园，南至岗头村，为一呈北北西向的正断层，向南延伸与盆地中部北东向断裂相交，长约24km，该断裂在中更新世以前活动较强烈，在晚更新世仍有明显活动，为非全新活动断裂。除此以外，场地内无崩塌、滑坡、地面塌陷、沉陷、泥石流、地面裂缝、采空区等危及本工程安全的其它不良地质作用。
2.4 场地水文地质条件。
拟建道排场地沿线在本次勘察深度范围内未发现有影响该工程稳定与安全的岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、活动断裂等不良地质作用。本节只对该场地和地基的地震效应做出评价。
2.4.1 抗震设防烈度。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A，太原市抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。
2.4.2 场地土类别及建筑场地类别。
根据本次勘察揭露地层情况，路基钻探15m深度范围内各土层承载力基本容许值均小于250KPa，根据《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）按土层厚度及物理力学性质综合判定路基为Ⅲ类场地土。
2.4.3 地基土液化判别。
拟建道排场地可不考虑地震液化影响。
2.4.4 建筑抗震地段划分。
根据本次勘察揭露地层结果，并结合该拟建场地地形、地貌特征，按《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）第4.1.1条文说明及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，拟建道路场地内不存在软弱土、液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘等，也非坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土，因此拟建场地属于对抗震一般地段。
2.4.5 场地稳定性和适宜性。
据本次勘察结果及区域地质资料，场地及场地附近无全新活动断裂，未发现危及本工程安全的其它不良地质作用，场地内亦不存在埋藏的河道、孤石等对工程不利的其它埋藏物，因此拟建场地可视为稳定场地，可进行本工程建设。
3. 排水管道
排水管道通常敷设在城市主要干道和街坊道路下，管道漏水引起地基浸水，造成路面的塌陷，影响道路交通、危及人身安全。故排水管道的防水主要目的是管道地基不受水浸湿免遭不均匀沉陷。排水管道防水设计的措施主要是抓住湿陷性黄土遇水湿陷的特性，从管材、管道接口、管道垫层、管道基础、排水检查井几个方面进行处理，防止管道漏水。
根据地质勘探报告，拟建太行路为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ级和Ⅳ级，湿陷较为严重。依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）和《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》（S531-1~5），太行路排水管道的防水设计如下：
3.1 管材。
湿陷性黄土地区的管道接口需采用柔性接口，故排水工程选取管材时必须与所选管材的接口形式相对应。
雨水口连接管管径D=300MM，采用钢筋混凝土承插管，承插式橡胶圈接口。
雨水管道D>1000M采用钢筋混凝土圆管，采用承插式橡胶圈接口。
采用钢筋混凝土圆管的雨水管道，覆土在2.0M≤H≤3.5M，采用Ⅰ级管，覆土在3.5M
雨、污水管道D≤600MM且H≤6.0M采用HDPE高密度聚乙烯双壁波纹管，承插式橡胶圈接口，环刚度不小于8KN/m2。雨污水管道H>6.0M，采用Ⅲ级钢筋混凝土圆管。
雨、污水管道700≤D≤1000M采用HDPE双平壁钢塑复合管，承插式橡胶圈接口，环刚度不小于12.5KN/m2。
3.2 管道基础、垫层及回填要求：
根据地质勘探报告该地区为自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅲ级和Ⅳ级(严重)。因此，管道基础需按相关湿陷性要求进行处理。
本工程根据湿陷等级等情况，从经济、安全、技术可行方面综合考虑，管道、检查井等基底均设30CM厚度的土垫层，分层夯实，压实系数不小于0.95；在土垫层上 设30CM厚度的3:7灰土垫层，分层夯实，压实系数不小于0.95。
如遇特殊场地，地基需做特殊处理，应视基坑开挖后的地质情况而定。
采用钢筋混凝土圆管的雨水管道， H≤6.0M采用180°C20混凝土基座，基础每隔15米设伸缩缝一道，缝内填柔性材料。管顶覆土H>6.0M或者H<0.7M时，采用360°C20混凝土管基满包混凝土加固。
采用HDPE高密度聚乙烯双壁波纹管与HDPE双平壁钢塑复合管的雨、污水管道，覆土在0.7m≤H≤6.0m，采用管底铺20CM厚中粗砂垫层。管道回填时管腔及管顶以上50CM内采用粒径小于40MM的中粗砂回填。
3.3 检查井。
排水检查井选用湿陷性黄土地区的专用检查，做法详见《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》S531-1~5。
管径D≤600MM采用1000MMx1000MM矩形钢筋混凝土排水检查井，管径D>600MM采用矩形直线钢筋混凝土排水检查。
4. 湿陷性黄土地区排水管道的施工及维护管理
4.1 排水管道的施工。
一项完善的工程设计，还需要精心施工预以实现，在湿陷性黄土地区除了按照规范规定要求确保质量外，对于管道工程的施工防水措施必须给予高度重视。在施工前应据湿陷性黄土的特性和设计要求，因地制宜地统筹安排施工程序，编制施工组织设计，并提前做好施工现场的防水和排水工作，尽量缩短沟槽的暴露时间，减少外界水分的浸入，确保工程顺利完工。管道施工完毕后湿陷性黄土地区的雨污水管线必须全部做闭水试验，试验合格后方可回填土，填土密实度按《给水排水管道工程施工及验收规范》及国家现行有关规范规定执行。
4.2 维护管理。
相关单位必须做好湿陷性黄土地区排水管道的接受及后期维护管理工作，对地下排水管道要定期检查，如发现漏水应及时找出漏水水源，及时堵漏修复，确保排水管道地基防水措施发挥作用，防止管道和建筑物地基浸水湿陷，保证建筑物和排水管道安全和正常使用，保证排水管道发挥其应有功效。
参考文献
［1］ 《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）.
［2］ 《湿陷性黄土地区室外给水排水管道工程构筑物》（S531-1~5）.
［文章编号］1619-2737（2011）05-18-129
［作者简介］ 段志华（1977.6-），女，职称：工程师，工作单位：太原市市政工程设计研究院，毕业院校及所学专业：太原理工大学，给水排水工程专业，研究方向：给排水。