淺談濕陷性黃土地區給排水管道設計

羅賢成(中石化石油工程設計有限公司成都分公司 四川成都 610091)

前言

隨著國民經濟的飛速發展，我國對能源的需求量越來越大，特殊地質情況下的油氣勘探開發，例如濕陷性黃土地區的油氣勘探開發，正在變得越來越普遍。新疆，作為我國油氣資源最為豐富的地區之一，同時也是我國濕陷性黃土分布的主要地區，也在加緊進行油氣勘探開發。濕陷性黃土地區的油氣開發，給這一特殊地質情況下的地面工程建設，提出了新的要求。排601新區產能建設工程，就屬于濕陷性黃土地區的油氣開發地面建設工程。

新疆排601新區產能建設工程，包括聯合站，注氣站，變電所、生產管理區等部分，總計部署油井64口，新建產能9.6x104t/a，單井產量7-8t/d。其中一期按10x104t/a建設，預留30x104t/a規模位置。其中，聯合站水專業的主要工程量為5400m3/d(其中1期1800m3/d)的含油污水處理系統和6300m3/d(其中1期2100m3/d)的清水處理系統。站內給水設計主要是消防水罐、輔助性生產廠房區、加藥間、聯合泵房以及門衛的給水，水源均引自站外水源井，輔助生產、生活用水均引自消防水罐；排水設計主要是站內的油罐區排水、維修化驗沖洗排水、拖布池沖洗排水以及消防水罐、反沖洗回收水罐等的溢流、放空排水。根據巖土工程勘察報告，排601新區產能建設工程聯合站、注氣站、變電所的建設用地均為Ⅰ級非自重濕陷性黃土場地。

一、濕陷性黃土的一般性概念

濕陷性黃土是黃土的一種，多出在地表上層。黃土在一定的壓力(即土自重壓力或者土自重壓力與附加應力)作用下受水浸濕，土結構迅速破壞而發生顯著附加下沉的性質，叫做黃土的濕陷性。黃土的濕陷是水的作用下產生的，因此壓力和水是濕陷的誘因。

濕陷性黃土分為非自重濕陷性和自重濕陷性兩種，在土自重壓力下受水浸濕不發生濕陷，需要有一定的附加荷載作用浸水才發生濕陷的為非自重濕陷性黃土，在土自身壓力下受水浸濕發生濕陷的為自重濕陷性黃土。非自重濕陷性黃土對工程建設的危害性小于自重濕陷性黃土。濕陷性黃土的濕陷等級應根據基底下各層土累計的總濕陷量△s和計算自重濕陷量△zs的大小等因素來判定。

根據巖土工程勘察報告，排601聯合站第②粉土層的自重濕陷量△zs＝0-15mm，第②粉土層和第④粉土層的的總濕陷量△s＝62.85mm，濕陷起始壓力93-187KPa，由此綜合判定聯合站建設場地為非自重濕陷

性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅰ級(輕微)。

二、濕陷性黃土地區給排水管道設計

濕陷性黃土地區的給排水設計，既要考慮因給排水管道滲漏，從而引起黃土濕陷，產生不均勻沉降對管道造成的破壞，同時也要考慮黃土濕陷對鄰近的建構筑物造成的不利影響。在理想情況下，對于濕陷性黃土地區給排水管道的設計，最可靠的措施就是對地基進行處理，徹底消除濕陷量，使建構筑物及給排水管道均坐落在可靠的人工地基之上，這樣從根本上避免因漏水而引起的地基濕陷對管道本身和鄰近建構筑物的影響。排601新區聯合站地質情況復雜，占地面積達69.6畝(約合46423m3)，完全進行地基處理工程量巨大，且工程費用高，徹底處理地基的方案不經濟、不現實。按照國標《濕陷性黃土地區建筑規范》GB50025-2004(以下簡稱《濕陷規范》)第6.1.1條規定：“甲類建筑應該消除地基的全部濕陷量或采用樁基礎穿透全部濕陷性黃土層，或將基礎設置在非濕陷性黃土層上；乙、丙類建筑應消除地基的部分濕陷量。”聯合站的建構筑物除門衛和圍墻為丙類建筑外，其余均為乙類建筑，因此，站內各建構筑物的地基只需做消除部分濕陷量的處理。這種情況下，就需要采取防水措施，來避免和減少給排水管道滲漏濕陷。

給排水管道的防水措施有：基本防水措施，檢漏防水措施和嚴格防水措施。基本防水措施即從管道敷設、管道材料和接口等方面采取措施防止雨水或生產、生活污水的滲漏。檢漏防水措施在基本防水措施的基礎上，對防護范圍內的地下管道，增設檢漏管溝和檢漏井。嚴格防水措施在檢漏防水措施的基礎上，提高了防水地面、排水溝、檢漏管溝、和檢漏井等設施的材料標準，如增設可靠的防水層，采用鋼筋混凝土排水溝等。

1.給排水管道的布置

在濕陷性黃土地區，室外給排水埋地管道都應盡量布置在建構筑物的防護距離外，以避免埋地給排水管道漏水濕陷對建構筑物造成影響，同時，也可以減少給排水管道的建設成本。據此，聯合站的室外埋地給排水管道首先應根據站場總平面進行總體布局，將管道布置在建構筑物的防護距離之外(依據《濕陷規范》，布置在乙類建構筑物5米以外，丙類建構筑物4m以外，具體見表3-1)。但由于聯合站用地有限，各類建構筑物布置緊湊，且站內各類管網眾多、縱橫交錯，不可能將所有的室外給排水埋地管道都布置在建構筑物防護距離之外。設計時只能依據各給排水點的位置，結合站內其他管線的布置，盡量優化調整，使較少的給排水埋地管道敷設在建構筑物防護距離之內。由于站內的加藥間、門衛、聯合泵房以及部分輔助性生產廠房有用水要求，這部分建筑物必然有給排水管道出入。針對這種情況，根據《濕陷規范》的規定，必須對防護范圍內的給排水管道采取與建筑物相應的防水措施，并使這些管道以最短的長度與防護范圍外的管道相接。

表3-1 埋地管道、排水溝、雨水明溝和水池等與建筑物的防護距離

2.給排水管道的防水措施

以建構筑物防護距離為界，給排水管道分為防護范圍內和防護范圍外兩類，防護范圍內的給排水埋地管道，都必須采取與建構筑物相應的防水措施，按照《濕陷規范》5.1.1條的規定：各級濕陷性黃土上的乙類建筑需要采取檢漏防水措施；Ⅰ級濕陷性黃土上的丙類建筑需要采取基本防水措施；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級濕陷性黃土地基上的丙類建筑，需要采取檢漏防水措施。排601聯合站的地基濕陷等級為Ⅰ級，按照規范要求，丙類建筑只需采取基本防水措施，但為了保險起見，聯合站所有建構筑物防護范圍內的給排水埋地管道均采取了與乙類建構筑物相適應的檢漏防水措施。

采取檢漏防水措施的室內外給排水埋地管道，必須敷設在磚壁(鋼筋)混凝土槽形底檢漏管溝里，以便定期檢漏，及時發現管道破損、漏水現象；檢漏管溝溝底設有坡度，坡向檢漏井；進出戶管的檢漏管溝，溝底坡度一般大于0.02。在排601聯合站給排水設計時，給排水管道分室外、室內和進出戶管三種，對于室外給排水管道和進出戶管均采用了埋地的形式，這部分管道敷設在檢漏管溝中，其中管道貫穿檢漏井壁時必須做防水處理，即設水泥沙漿止水圈環，管溝選用國標圖集04S531-2的B2型磚壁、防水鋼筋混凝土檢漏管溝，進出戶管檢漏管溝溝底坡度取0.025，其余取0.005，坡向檢漏井，檢漏井采用了鋼筋混凝土結構，內設積水坑，深度大于30cm。而室內的給水管道，則采用了明裝的形式，這樣既減少地基浸水的機會又便于管道的檢修。

針對防護范圍外的管道，為了管道地基不受水浸濕，以免因不均勻沉降而拉裂管道，在這次設計中同樣采取了相應的防水措施。

3.管材的選用

濕陷性黃土地區的給排水管道，管道材質的選擇應較普通地區高些，優先選用鋼管、鑄鐵管、預應力鋼筋混凝土管及質地優良的塑料管。聯合站給排水的設計，給水管道選用了強度高、耐腐蝕、安裝方便、質量輕、采用熱熔連接的PP-R熱水管，排水管道選用了不宜結垢、內壁光滑、采用承插連接的PVC-U排水管，其余消防水罐，反沖洗水罐等的排水采用了強度高、自重小、進行了內外防腐、采用焊接連接的20#無縫鋼管。

4.給排水管道設計遵循的步驟

濕陷性黃土地區的給排水設計，也有一定的步驟。通過本次設計從資料收集、查閱標準規范到分析探討，最后完成設計的全過程，筆者從中得到一些啟示，總結出了在濕陷性黃土地質情況下給排水設計的一般順序。

濕陷性黃土地區的給排水設計，首先，要明確濕陷性黃土的濕陷類型、濕陷等級。濕陷類型和濕陷等級的確定，是開展后續工作的前提，后期的設計，都必須依據所確定的黃土的濕陷類型和濕陷等級。黃土的濕陷類型和濕陷等級，通過巖土工程勘察報告來確定。

其次，確定站場建構筑物的類型和防護距離。站場建構筑物的類型，應根據其重要性、地基受水浸濕的可能性大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度來確定。在確定了建構筑物類型后，各類建構筑物的防護距離就可以參照《濕陷規范》的相關內容來得出。

再次，確定防水措施。這里所說的防水措施，包括建構筑物的防水措施和防護范圍內給排水管道的防水措施。建構筑物的防水措施，通過建構筑物的類型結合黃土的濕陷類型和濕陷等級來確定，給排水管道的防水措施，則需要與其相鄰的建構筑物相同。同時，給排水管道防水措施的確定，還應該考慮相鄰建構筑物的重要性，采取防水措施的工程量、經濟性等因素綜來確定，必要時，也可以采取更嚴格的防水措施。

最后，就是根據建構筑物的類型，防護距離和防水措施，結合各用水點，進行平面管網的規劃、布置。平面管網布置時，盡量將給排水管道布置在建構筑物的防護距離之外。防護范圍內的給排水管道，盡量避免交叉，出現檢漏管溝相交的情況。同時，檢漏井，檢查井等，也應該結合建構筑物，道路等的情況來進行布置。

結束語

濕陷性黃土地區的給排水設計，由于受特殊地質情況的影響，跟一般地質情況下的給排水設計存在著很多不同，本文僅以排601聯合站為例，介紹了這種地質情況下的給排水設計的思路及注意事項。在今后的工作中，我們還要加強學習，不斷總結濕陷性黃土地區給排水設計的經驗，努力使這一特殊地質情況下的給排水設計能夠邁上新的臺階。

[1]馮連昌、鄭晏武編著.中國濕陷性黃土.北京:中國鐵道出版社，1982.6.

[2]關艷平.濕陷性黃土地區管道工程的設計與施工[J].四川水利，2006(2)：30-31.

[3]徐志嬙等.濕陷性黃土地區室外檢漏管溝設計探討.給水排水.2006(12).

[4]建設部.濕陷性黃土地區建筑規范(GB50025-2004[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[5]國家建筑標準設計圖集(04S531)[S].北京：中國建筑標準設計研究院，2006.