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摘要：给水管道敷设于不良地基上时，管道基础需要经过处理才能敷设给水管道，本文结合工程实例，简要论述了3:7灰土垫层技术在给水管道敷设于不良地基基础处理时的应用。
关键词 基础；3:7灰土；给水管道；不良地基
中图分类号：TU991.36 文献标识码：A 文章编号：
1 工程简述
1.1 工程概况
工程位于乌鲁木齐市某区，为规划新建道路的附属给水管道工程，由于特殊原因，道路工程延后实施，但为保证下游企业用水，近期只在规划线位建设给水管道。设计给水管道管径为DN600，管长约2.0km，管材K9级采用球墨铸铁管，覆土厚度约为2.0m。根据地勘资料显示：全线为湿陷性黄土状粉土，非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅰ级，勘察工作期间，地下水埋深为自然地面以下9.5~10.7m。
1.2 工程建设难点
1.2.1 湿陷性黄土地区给水管道基础处理。
1.2.2 消除后期建设道路时对本次建设给水管道的影响。
2 不良地基对给水管道的危害
众所周知，给水管道基础的坚固和稳定对管道的安全供水极为重要。管道基础不稳定是引起管道破坏，造成管网漏耗的重要原因之一，尤其是对于直径在300mm以上的较大口径的管道。因此，在不良地基地段敷设的给水管道，其基础必须做技术处理。
所谓不良地基指的是天然含水量过大，承载能力低，在荷载作用下容易产生滑动或固结沉降的地基。这种地基会导致建筑物沉降量过大，沉降时间过久且具有很大的不均匀性。不良地质主要有：软粘土、杂填土、冲填土、膨胀土、红粘土、泥炭质土、岩溶、湿陷性黄土等。湿陷性黄土地区在我国土地面积中占相当大的比例，在这种土质中敷设给水管道，对地基的处理有着特殊的要求。
一般情况下，市政给水管道敷设在道路的一侧，当管道不良地基压缩沉降时，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，不良地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钢配件在焊接口处易断裂，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阀门的法兰易被拉裂或皮垫发生损坏而造成漏水。
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。
3 管道基础处理办法
湿陷性黄土作为不良地基的一种，由于其本身的特性，在湿陷性黄土地区给水管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降。因此给水管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。为了保证湿陷性黄土地基上给水管道的安全和正常使用，在绝大多数情况下都必须考虑地基处理。湿陷性黄土地基处理的目的是消除黄土的湿陷性，同时提高地基的承载能力。
黄土地区给水管道地基处理主要是全部或部分消除其湿陷性。对于非自重湿陷性黄土地基而言，地基处理厚度达到压缩层下限或饱和自重压力与附加压力之和等于或小于该土层的湿陷起始压力，就可以认为地基的湿陷性全部消除。对于自重湿陷性黄土地基而言，由于地基的湿陷量和湿陷变形与自重湿陷性土层的厚度、浸水面积有关，而与压缩层厚度无关，所以必须处理基础地面以下的全部自重湿陷性黄土层，才可以认为地基的湿陷性全部消除。
在非自重湿陷性黄土地基上，Ⅰ级湿陷性黄土一般不需要地基处理。Ⅱ级湿陷性黄土处理厚度为1．0～1．5 m，Ⅲ级湿陷性黄土处理厚度为1．0～2．0 m，Ⅳ级湿陷性黄土处理厚度应为2.0～3.0 m。此外，应根据土层的湿陷性系数的情况，湿陷性黄土层的厚度及给水管道的管径、管材、介质等具体情况，适当调整处理厚度。
湿陷性黄土层的管道基础处理方法很多，常用的方法有土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸法等。各种处理方法都有它的适用范围，局限性和优缺点。
针对本工程特点，从地基条件、处理要求(包括处理达到的各项指标、处理范围)、工程费用、材料、机具等诸多方面进行考虑，最终确定采用灰土垫层换填地基处理方法。
4 灰土垫层简介
灰土垫层常被用于非自重湿陷性黄土地区管道基础的处理。一般适用于处理1～4 m厚的软弱土层。给水管道的基础是条形基础，基槽开挖后埋入地下，表面的软弱土一部分已被去掉，作用于地基上的力很小，所以在管道施工中常用灰土(或素土)垫层来处理湿陷性地区的管道基础，以提高承载力，减少沉降量。
灰土垫层的做法是将基础下面一定范围内的弱土层挖去，用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实。
4.1 承载力的确定。经过人工压实(或夯实)的3∶7灰土垫层，当压实系数控制在0．97及干土重度不小于14．5～15．0 kN/m3时，其容许承载力可达300 kPa以上。对于2∶8灰土，当压实系数控制在0．97及干土重度不小于14．8～15．5 kN/m3时，其容许承载力可达300 kPa。
4.2 灰土垫层材料配比。灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随灰土用量的增大而提高，但当超过一定限值后，强度则随灰土用量增加很小，并且有逐渐减小的趋势。1∶9灰土只能改善土和压实性能，2∶8和3∶7灰土一般作为最优含灰率，但也与石灰的等级有关，通常应以CaO+MgO所含总量达到8％左右为最佳。
灰土中土不仅作填料用，而且参与化学作用，尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性。含量越多，灰土强度越高，土粒粒径不得大于15 mm。灰土垫层的施工，应严格按有关规程进行。
4.3 灰土的质量检验。一般采用环刀取样，测定其干土重度。质量标准可按压实系数确定，一般为0．93～0．95。管道基础压实系数一般采用0．95，不得小于0．90。
4.4 灰土垫层的厚度与湿陷变形的关系。垫层具有一定的厚度才能使湿陷量最大的上部土层的湿陷性消除，并由垫层扩散到天然黄土层的附加力减少到某种程度，使浸入后的湿陷量减少。垫层的宽度则以沟槽宽度为依据，对于孔洞、沟涧、墓穴及其它回填土、淤土地区，垫层处理范围要扩大。
综合以上分析，本工程采用30cm厚3:7灰土换填基础，同时为避免后期在给水管道上面修建规划道路时对管道的破坏，设计时在给水管道上方回填80cm3:7灰土加以保护，管道开挖及回填做法见下图：
53：7灰土技术要求
5.1配比要求：消石灰与土的质量配合比宜为12：88
材料要求：
a、土料：采用就地挖出的粉土，土内有机质含量不超过5%，土料过筛，其颗粒不大于15mm。
b、石灰：用二级以上新鲜的块灰，使用前1-2天消解并过筛，颗粒不大于5mm，不夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，不含多余水分。
施工要求：
a、对基槽先验槽，消除松土，并打两遍底夯，要求平整干净。如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除用灰土分层回填夯实。压实度不小于95% 。
b、三七灰土机械搅拌不小于3遍，使达到均匀、颜色一致，并達到最佳含水量。如水分过多或过少时，应稍晾干或洒水湿润，如有土块应打碎。
c、铺灰土应分段分层夯筑，用夯实机械每层虚铺厚度200-250mm。夯实遍数不少于4遍，压实度不小于95% 。
d、灰土应当日铺填夯压，入槽灰土不得隔日夯打。夯实后的灰土30天内不得受水浸泡，并及时进行基础施工和基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。刚打完的灰土，如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填夯实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯。
6 结语
本文根据项目所在地工程实际情况，提出切实可行的实施方案，解决工程实施难点，即对作为“生命线”工程的给水管道的基础做了处理，又极大的消除了后期道路实施时对本给水管道的影响。目前该工程竣工运行至今已有9个月，为出现不均匀沉降等现象，运行状态良好，同时结合设计实例给出了具体实施办法，为同类工程提供参考借鉴。
参考文献：
[1] 王虹.浅谈市政给排水管道工程的设计与施工[J].价值工程,2010,(36).
[2] 黄青松,谢为民.市政排水管道工程施工质量控制[J].现代经济信息,2010, (01).
关键词 基础；3:7灰土；给水管道；不良地基
中图分类号：TU991.36 文献标识码：A 文章编号：
1 工程简述
1.1 工程概况
工程位于乌鲁木齐市某区，为规划新建道路的附属给水管道工程，由于特殊原因，道路工程延后实施，但为保证下游企业用水，近期只在规划线位建设给水管道。设计给水管道管径为DN600，管长约2.0km，管材K9级采用球墨铸铁管，覆土厚度约为2.0m。根据地勘资料显示：全线为湿陷性黄土状粉土，非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅰ级，勘察工作期间，地下水埋深为自然地面以下9.5~10.7m。
1.2 工程建设难点
1.2.1 湿陷性黄土地区给水管道基础处理。
1.2.2 消除后期建设道路时对本次建设给水管道的影响。
2 不良地基对给水管道的危害
众所周知，给水管道基础的坚固和稳定对管道的安全供水极为重要。管道基础不稳定是引起管道破坏，造成管网漏耗的重要原因之一，尤其是对于直径在300mm以上的较大口径的管道。因此，在不良地基地段敷设的给水管道，其基础必须做技术处理。
所谓不良地基指的是天然含水量过大，承载能力低，在荷载作用下容易产生滑动或固结沉降的地基。这种地基会导致建筑物沉降量过大，沉降时间过久且具有很大的不均匀性。不良地质主要有：软粘土、杂填土、冲填土、膨胀土、红粘土、泥炭质土、岩溶、湿陷性黄土等。湿陷性黄土地区在我国土地面积中占相当大的比例，在这种土质中敷设给水管道，对地基的处理有着特殊的要求。
一般情况下，市政给水管道敷设在道路的一侧，当管道不良地基压缩沉降时，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，不良地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钢配件在焊接口处易断裂，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阀门的法兰易被拉裂或皮垫发生损坏而造成漏水。
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。
3 管道基础处理办法
湿陷性黄土作为不良地基的一种，由于其本身的特性，在湿陷性黄土地区给水管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降。因此给水管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。为了保证湿陷性黄土地基上给水管道的安全和正常使用，在绝大多数情况下都必须考虑地基处理。湿陷性黄土地基处理的目的是消除黄土的湿陷性，同时提高地基的承载能力。
黄土地区给水管道地基处理主要是全部或部分消除其湿陷性。对于非自重湿陷性黄土地基而言，地基处理厚度达到压缩层下限或饱和自重压力与附加压力之和等于或小于该土层的湿陷起始压力，就可以认为地基的湿陷性全部消除。对于自重湿陷性黄土地基而言，由于地基的湿陷量和湿陷变形与自重湿陷性土层的厚度、浸水面积有关，而与压缩层厚度无关，所以必须处理基础地面以下的全部自重湿陷性黄土层，才可以认为地基的湿陷性全部消除。
在非自重湿陷性黄土地基上，Ⅰ级湿陷性黄土一般不需要地基处理。Ⅱ级湿陷性黄土处理厚度为1．0～1．5 m，Ⅲ级湿陷性黄土处理厚度为1．0～2．0 m，Ⅳ级湿陷性黄土处理厚度应为2.0～3.0 m。此外，应根据土层的湿陷性系数的情况，湿陷性黄土层的厚度及给水管道的管径、管材、介质等具体情况，适当调整处理厚度。
湿陷性黄土层的管道基础处理方法很多，常用的方法有土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸法等。各种处理方法都有它的适用范围，局限性和优缺点。
针对本工程特点，从地基条件、处理要求(包括处理达到的各项指标、处理范围)、工程费用、材料、机具等诸多方面进行考虑，最终确定采用灰土垫层换填地基处理方法。
4 灰土垫层简介
灰土垫层常被用于非自重湿陷性黄土地区管道基础的处理。一般适用于处理1～4 m厚的软弱土层。给水管道的基础是条形基础，基槽开挖后埋入地下，表面的软弱土一部分已被去掉，作用于地基上的力很小，所以在管道施工中常用灰土(或素土)垫层来处理湿陷性地区的管道基础，以提高承载力，减少沉降量。
灰土垫层的做法是将基础下面一定范围内的弱土层挖去，用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实。
4.1 承载力的确定。经过人工压实(或夯实)的3∶7灰土垫层，当压实系数控制在0．97及干土重度不小于14．5～15．0 kN/m3时，其容许承载力可达300 kPa以上。对于2∶8灰土，当压实系数控制在0．97及干土重度不小于14．8～15．5 kN/m3时，其容许承载力可达300 kPa。
4.2 灰土垫层材料配比。灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随灰土用量的增大而提高，但当超过一定限值后，强度则随灰土用量增加很小，并且有逐渐减小的趋势。1∶9灰土只能改善土和压实性能，2∶8和3∶7灰土一般作为最优含灰率，但也与石灰的等级有关，通常应以CaO+MgO所含总量达到8％左右为最佳。
灰土中土不仅作填料用，而且参与化学作用，尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性。含量越多，灰土强度越高，土粒粒径不得大于15 mm。灰土垫层的施工，应严格按有关规程进行。
4.3 灰土的质量检验。一般采用环刀取样，测定其干土重度。质量标准可按压实系数确定，一般为0．93～0．95。管道基础压实系数一般采用0．95，不得小于0．90。
4.4 灰土垫层的厚度与湿陷变形的关系。垫层具有一定的厚度才能使湿陷量最大的上部土层的湿陷性消除，并由垫层扩散到天然黄土层的附加力减少到某种程度，使浸入后的湿陷量减少。垫层的宽度则以沟槽宽度为依据，对于孔洞、沟涧、墓穴及其它回填土、淤土地区，垫层处理范围要扩大。
综合以上分析，本工程采用30cm厚3:7灰土换填基础，同时为避免后期在给水管道上面修建规划道路时对管道的破坏，设计时在给水管道上方回填80cm3:7灰土加以保护，管道开挖及回填做法见下图：
53：7灰土技术要求
5.1配比要求：消石灰与土的质量配合比宜为12：88
材料要求：
a、土料：采用就地挖出的粉土，土内有机质含量不超过5%，土料过筛，其颗粒不大于15mm。
b、石灰：用二级以上新鲜的块灰，使用前1-2天消解并过筛，颗粒不大于5mm，不夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，不含多余水分。
施工要求：
a、对基槽先验槽，消除松土，并打两遍底夯，要求平整干净。如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除用灰土分层回填夯实。压实度不小于95% 。
b、三七灰土机械搅拌不小于3遍，使达到均匀、颜色一致，并達到最佳含水量。如水分过多或过少时，应稍晾干或洒水湿润，如有土块应打碎。
c、铺灰土应分段分层夯筑，用夯实机械每层虚铺厚度200-250mm。夯实遍数不少于4遍，压实度不小于95% 。
d、灰土应当日铺填夯压，入槽灰土不得隔日夯打。夯实后的灰土30天内不得受水浸泡，并及时进行基础施工和基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。刚打完的灰土，如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填夯实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯。
6 结语
本文根据项目所在地工程实际情况，提出切实可行的实施方案，解决工程实施难点，即对作为“生命线”工程的给水管道的基础做了处理，又极大的消除了后期道路实施时对本给水管道的影响。目前该工程竣工运行至今已有9个月，为出现不均匀沉降等现象，运行状态良好，同时结合设计实例给出了具体实施办法，为同类工程提供参考借鉴。
参考文献：
[1] 王虹.浅谈市政给排水管道工程的设计与施工[J].价值工程,2010,(36).
[2] 黄青松,谢为民.市政排水管道工程施工质量控制[J].现代经济信息,2010, (01).