市政道路埋設塑料排水管道塌陷原因分析

劉 海 俊

(晉中市市政工程管理中心，山西 晉中 030600)

市政道路埋設塑料排水管道塌陷原因分析

劉 海 俊

(晉中市市政工程管理中心，山西 晉中 030600)

結合工程實例，從地質條件、管道位置、施工工藝等方面，分析了城市道路埋設塑料排水管道發生塌陷的原因，并提出了針對性的解決措施，以保證市政工程的施工質量，從而提高社會及經濟效益。

道路，排水管道，路面塌陷，壓實度

0 引言

隨著我國城市基礎設施建設規模的日益擴大，塑料排水管道以其內壁光滑、抗腐蝕性能強、質量輕、強度高、安裝方便及施工速度快、使用壽命長等特點被廣泛應用于市政雨水、污水排水管道工程中。目前工程中常見的埋地塑料排水管主要有3類：硬聚氯乙烯(PVC-U)，高密度聚乙烯(HDPE)和玻璃纖維增強塑料夾砂管(RPM)。市政排水管道常伴隨著道路建設埋設于路面下，卻往往會因為管道的施工質量問題，使城市道路路面發生塌陷。一些城市的道路在建成后不久便發生連續、多次塌陷，被戲稱為“塌塌不休”“坑坑不息”，這與地下管線尤其是排水管道的工程質量好壞有著直接的關系。作者根據多年施工實踐經驗，結合城市道路埋設塑料排水管道發生路面塌陷的實例來進行分析，通過分析其原因，針對性地提出幾點防治措施。

1 工程背景

某市城區從2006年開始實施雨水、污水分流改造施工，污水管道大量使用塑料排水管道，主要為高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管及鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管。但近年來，深埋地下的塑料排水管道問題頻發，因管道漏水問題引發了多次不同程度的路面塌陷，一度讓人對其性能產生懷疑。這既可能是設計不當，也可能是施工質量問題，需要根據實際情況具體分析。

某道路污水管道建成于2006年，敷設管徑1 000 mm的鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管2 750 m，管道環剛度不小于10 kN/m2。施工時分為A,B兩個標段，均與市政道路同時新建，由兩個不同的施工單位進行施工。其中A標段污水管道埋設于機動車道路面下，B標段污水管道埋設于道路南側機非分隔帶下。隨著污水處理廠配套管網的建成，該段污水管道于2011年開始投入運行。2012年年初，B標段埋設污水管道的綠化分隔帶及兩側瀝青路面分段發生塌陷，3座污水檢查井下沉約50 cm，地面沉陷多數呈漏斗坑狀，有部分路面塌陷至機動車道第二條車道位置，綠化分隔帶及兩側路面出現起伏。A標段污水管道位置路面未出現下沉。

2 路面塌陷原因分析

路面塌陷是因路基土被水沖刷、潛蝕，土粒隨水流失引起的。土產生流砂或潛蝕的主要原因有土的類別、密實程度、顆粒級配、透水性和動水等等。在動水力的作用下，級配不良、土質疏松的細砂或粉土容易發生流砂或潛蝕現象。在對B標段路面塌陷處管道開挖修復時發現，塌陷嚴重地段的污水管道豎向完全變形，基本被壓扁，管道周圍土體呈現液化流動狀態，上游的管道內淤積大量泥土，淤積深度約2/3管道高度。直觀上看B標段路面塌陷的直接原因就是污水管道漏水，管道周圍土體流失后，塑料管道無法承受上部覆土荷載而發生塌陷。但與B標段相比，A標段位于機動車道路面下，還要承受車輛荷載，卻全段路面未發生一處塌陷，管道由同一廠家供貨，規格一致，說明管道材質沒有問題，就需要從兩個標段不同施工單位的細部差異上來尋找答案。作者通過對2006年工程施工時自己觀察到的實際情況進行回憶，同時查閱了工程竣工檔案資料，根據B標段塌陷部位開挖修復時觀測的數據以及對兩個標段的施工技術人員、監理人員的走訪調查，整理出兩個標段污水管道施工主要差異情況見表1。

表1 兩個標段污水管道施工主要差異情況調查表 m

參照表1中兩個標段的主要差異情況，分析如下。

2.1 不良地質條件影響

A標段與B標段所處工程地質條件基本相同，土層為粘性土、粉土與砂土交互沉積層，顆粒相對較細，且存在流砂層，土層性質較差。A標段污水管道平均埋深4.5 m，管底平均深度位于地下水位線以下約0.5 m；B標段污水管道平均埋深5 m，管底平均深度位于地下水位線以下約1.6 m。兩個標段污水管道施工時均采用井點降水，B標段整個管道均位于地下水位線以下，一旦管道存在縫隙，地下水就會滲透進入污水管道，在動水壓力作用下，細粒土隨水流失進入污水管道，時間一長，管道周圍逐漸形成空洞，路面就會發生塌陷下沉。

2.2 管道基礎與溝槽回填

兩個標段管道結構設計相同，設計要求管底基礎采用20 cm厚砂墊層，管底至管頂以上50 cm范圍用砂回填，設計并沒有明確是采用哪種規格的砂。于是A標段施工單位對管底墊層及管周圍回填材料使用了由天然砂礫過篩加工制成的粗砂，B標段使用了瀟河砂，粒徑偏細，容易隨水流失，承載力較差。A標段溝槽底部寬度比B標段寬0.4 m，管道每側回填寬度均比B標段寬0.2 m，根據埋地塑料管通過“管土共同作用”來承受管頂上部荷載的機理，A標段管道兩側土體受力情況要明顯優于B標段。設計要求車行道下管道溝槽全部采用天然砂礫回填，其余部位溝槽采用素土回填。按照設計要求，A標段污水管道位于車行道下，管頂50 cm以上回填材料采用天然砂礫；B標段污水管道管頂50 cm以上回填材料采用素土，土體承載力低于A標段。B標段管道周圍采用細砂進行回填，在管道出現滲漏時，細砂極易隨水流失，使管壁外側土體失去承載力，是發生路面塌陷的主要原因。B標段施工人員對塑料管道的“管土共同作用”受力機理認識不到位，為了少挖土方，溝槽開挖寬度窄，管道兩側工作面寬度不夠，無法對管底腋角部位及管兩側有效夯實，使管壁所受應力較大，周圍土壤承受外壓負載較小，導致管道發生變形開裂，路面出現下沉。

2.3 管道位置影響

A標段污水管道位于機動車道瀝青路面下，溝槽回填密實度高，地面降水難以滲入管道溝槽；B標段管道位于4 m寬綠化分隔帶下方，施工單位對回填土壓實度重視程度不足，溝槽回填土不密實，綠化灌溉用水及雨水滲入溝槽，回填土及分隔帶兩側路基受水浸濕，土體結構被破壞，產生變形、下沉，也是造成路面塌陷的原因之一。在對B標段管道開挖修復時證實綠化分隔帶下回填土較溝槽兩側原狀土松散，回填并不密實。

2.4 施工工藝影響

B標段地下水位高，施工單位在井點降水后，地下水位還沒有降到溝槽底面0.5 m以下便開挖溝槽，溝槽底部土壤含水量高，開挖后使基底產生反彈、擾動，在管道鋪設完成后上部回填土重量作用下，又使反彈、擾動(或超挖)部位產生較大的沉降值和差異沉降，管底鋪設的20 cm厚細砂墊層并不能抵抗槽底產生的較大形變，管道豎向形變超過允許變形率，使管體或接口開裂。管道基礎薄弱也是路面發生塌陷的原因之一。

污水檢查井設計采用磚砌結構，施工單位在塑料管道與檢查井連接時，砌筑質量差，管外壁與磚砌體間未做特殊處理，造成檢查井與管道的連接處漏水，管外地下水通過裂縫滲漏流入井內，并帶走細砂，使管外土體被局部掏空。管道投入運行后，管內污水流量較大，通過縫隙不斷沖刷管道外側細砂，加速了管外土體流失進程，致使檢查井和附近管道嚴重下沉，發生塌陷。

3 防治措施

1)針對地下水位高、管道基礎地質條件不良導致管道和基礎出現不均勻沉陷問題，應注重對管道基礎采取加固措施。可在管道底部先鋪20 cm～30 cm厚碎石墊層，再鋪設10 cm厚中粗砂墊層，可有效增強管道對地基的不均勻沉降產生位移的抵抗能力，使管道豎向變形率控制在較小范圍以內。2)溝槽回填材料與壓實度控制。回填材料采用粗砂效果較好，盡量不使用粒徑偏細的中砂。對管道設計土弧基礎支承角范圍內的腋角部位，必須回填密實，壓實度達到95%以上。回填時要注意從管道、檢查井等構筑物兩側同時對稱回填，確保管道及構筑物不產生移位。分層夯實厚度控制在15 cm以內，同時要防止管道受兩側回填擠壓發生向上移動，避免管道高程發生變化。要嚴格控制管底、胸腔、管頂以上溝槽各部位回填土壓實度，對回填土分層取樣檢驗，壓實度檢驗不合格不得繼續進行回填。無論管道位于車行道下還是綠化帶下，都要回填密實，使管道與土共同受力，避免塌陷事故發生。3)為防止發生滲漏，管道與檢查井連接采用橡膠密封圈柔性連接做法，按管道承口內徑尺寸預制混凝土圈梁，砌筑檢查井時將圈梁按照管道軸線、高程砌入井壁，再將套上橡膠圈的管道插入圈梁內。井內抹灰時用1∶2防水砂漿對混凝土圈梁與井壁接縫重點處理。

4 結語

道路埋設塑料排水管道發生塌陷除了地質條件不良、管道基礎薄弱、回填不密實、回填材料不合理、管道與檢查井連接處漏水等因素外，還可能是管道質量、接口、安裝等因素，但主要還是施工質量問題。塑料排水管道施工技術要求較高，只要嚴格按照設計要求及施工規范進行施工，不斷總結經驗教訓，提高施工隊伍技術水平，有理由相信，埋地塑料排水管將有無限廣闊的前景和未來。

Analysis on municipal road buried plastic drainage pipeline collapse causes

Liu Haijun

(JinzhongMunicipalEngineeringAdministrationCenter,Jinzhong030600,China)

Combining with engineering examples,starting from aspects of geological conditions,pipeline location and construction technology,the paper analyzes urban road buried plastic drainage pipeline collapse causes,and puts forward corresponding solving measures,with a view to guarantee municipal engineering construction quality and to improve social and economic benefits as well.

road,drainage pipeline,pavement collapse,compaction degree

2015-10-21

劉海俊(1974- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0147-02

U417.3 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A