淺析大口徑球墨鑄鐵管溝槽的開挖與回填 顧海通

董會峰 李斌

摘 要：由于經濟的持續發展，各地區對生產、生活用水的需求量日益加大，大口徑給水球墨鑄鐵管在長距離輸配管網中因其高強度、可擴展性和防腐好作為材質的首選。由于市政工程距離相對較遠，往往會穿越不同的地質地貌、土地類型，采用的回填材料也不同，本文對于大口徑球墨鑄鐵管的溝槽開挖與回填做一些淺顯的探討。

關鍵詞：市政；給水球墨鑄鐵管；溝槽開挖；溝槽回填

目前大口徑給水球墨鑄鐵管的連接方式一般為柔性，施工中溝槽的開挖與回填質量對于柔性接口的安裝質量影響非常大，管道溝槽開挖與回填施工中關于基底的處理方式、雨季施工、工作面的寬度、回填材料的選擇、回填方式、等一系列問題均需深入思考。

1 溝槽的開挖

1.1 溝槽開挖的深度與基底

設計師一般會建議最小覆土厚度，覆土厚度、管道外徑、墊層厚度之和即為溝槽開挖深度。

溝槽開挖采用機械時，須預留距基底200～300mm的土層，預留土層必須由人工開挖至設計高程，人工整平。此方式的目的為防止基底原狀土不被擾動。因為大口徑球墨鑄鐵管道接口形式大部分為柔性，柔性接口管道對基底要求比較高。

大口徑球墨鑄鐵管的溝槽較大，土方量較多，需要根據施工進度要求、土質要求選擇和適應好的挖掘機，筆者施工參與施工過的DN1800規格管道的溝槽開挖時，先采用485履帶式挖掘機開挖，后由一個規格為320的履帶式挖掘機進行修坡，最后由人工進行將預留基底進行開挖。

溝槽開挖前，須認真閱讀地質勘察文件，查看開挖深度的土質類型及承載力數值，并與設計文件中管道要求的承載力進行核對，如果基底土質承載力小于設計承載力，則須向各方提出建議，采取處理措施。比如發現基底土質為雜填土、腐蝕性土時，應全部挖出來，結合設計師的意見進行換填處理，并壓實。

1.2 溝槽基底有水的處理措施

在開挖過程中，需要預留坡度，坡向集水坑，避免基底被水浸泡，此時的水主要有三種，一是雨水，二是地下涌水，三是試壓漏水。一旦出現基底存水，必須迅速用水泵排出，減少基底浸泡時間。

一旦發現基底被浸泡擾動，需要將擾動土層去除，用天然級配砂礫或石灰土換填，壓實，壓實度達到設計要求。

如果有涌水出現，需要采取降水措施，并檢測基底的承載力，達不到設計要求的話，則需要采取換填措施。

如果基底土壤含水量高，也不能直接安裝管道，需要采取換填措施。

1.3 溝槽基底為石方的處理措施

原狀基底為巖石或堅硬土層時，管道下方應鋪設砂墊層，其厚度為150～200mm，此處的砂墊層為中粗砂，不可為細砂。

如果巖石基底局部超挖時，處理方法為：將基底碎渣全部清理，回填低強度等級的混凝土或者粒徑10～15mm的砂石回填夯實。

1.4 溝槽基底為凍土時的處理措施

冬季施工時，溝槽開挖后，需要采取保護措施，防止基底凍結，一旦發現凍結，管道不得安裝。必須將凍土清理干凈，采用普通素土換填壓實，方能進行下一道工序施工。

1.5 溝槽底部的開挖寬度

上述數據為工作面的最小寬度，施工時須根據當地的土質情況、設計師的意見、勘察工程師的建議、施工的壓實機械等多種因素綜合考慮。

1.6 溝槽開挖的坡度設置

如果土質良好，土質也比較均勻，地下水位低于溝槽地面的高程，且開挖深度在5m以內，且不考慮支撐措施，溝槽開挖的最小坡度可以參考下表：

溝槽深度較大時，應確定分層開挖的深度，比如，人工開挖溝槽的深度大于3m時應該分層開挖，每層的深度不超過2m；溝槽的每層之間需要設置臺階，放坡開挖時臺階寬度不小于08m，不放坡開挖時不小于0.5m。

1.7 溝槽坡度的檢查

一般采用坡度板來控制坡度，坡度板須采用有一定剛度的、不易變形的材料制作而成，設置須牢靠。坡度板距離基底的高度須在3m以內。

對于平面上呈直線的管道，坡度板設置的間距不宜大于15m，對于曲線管道，坡度板間距應加密。井室的位置、折點和變坡點處，應增設坡度板。

1.8 承口坑的開挖

大口徑球墨鑄鐵管的連接方式一般為承插口，此時需要在溝槽內的承插口位置開挖承口坑，保證管道平直及滿足安裝操作需要。承口坑應根據安裝管道排好管后的實際承口的所在位置進行開挖；

2 溝槽的回填

2.1 墊層的鋪設

大口徑給水球墨鑄鐵管的墊層鋪設材料一般為中、粗砂，不得使用細砂。

砂墊層鋪設之前，必須確保溝槽內沒有石頭、軟泥、木塊、磚等雜物，排水干凈，不能有積水。

砂墊層為管底基礎，砂墊層的厚度一般依據設計師的意見，如果設計不明確，可以參考下表執行：

砂墊層鋪設須均勻，采用壓路機壓實，壓實度須大于90%。

溝槽為軟土地基時，可以先鋪設一層厚度不小于150mm的砂礫或粒徑5～40mm的級配碎石，壓實之后再其上面鋪設一層厚度不小于50mm的中、粗砂墊層。

2.2 管基有效支撐角范圍的回填

管基有效支撐角的范圍內應采用中粗砂填充密實，與管壁緊密接觸，必須人工填充，插搗密實，此處的壓實度必須達到95%。此處必須采用中粗砂填充，不得采用其他材料填充。

管基的有效支撐角的數值，需要設計師來確定。

2.3 管頂以下有效支撐角以上范圍內回填

此處回填時，應防止管道上浮、位移，一般采取以下措施，首先用人工回填，機械可以配合鋪設回填材料，每層虛鋪厚度為100～200mm，回填材料進溝槽時，須從兩側同時運入，溝槽內人工隨即鋪設、整平，管道兩側壓實面的高差不應超過300mm不得將土直接放在管道上，且不得集中推入。

此處管道兩側壓實度為不小于95%，但管道正上方的壓實度則為85±2%，壓實工具采用輕型壓實設備，必須1t的小型壓路機或者羊角碾。

回填材料為中粗砂或者符合設計要求的原土，詳見圖4。

2.4 管頂500mm范圍內溝槽回填

回填材料可以為中粗砂，也可以為符合設計要求的原土，也可以為碎石屑，也可以選擇使用最大粒徑<40mm的砂礫。

管道兩側壓實度須不小于95%，但管道正上方的壓實度則為85±2%。

壓實工具不得選用重型壓實機械，需要結合設計師的建議進行選用壓實工具，防止管道壓迫變形。

2.5 管頂500mm以上至設計高程的回填

回填材料可選用原土層回填，壓實工具也可以選用重型壓實工具，回填時須從管道軸線兩側同時壓實，壓實度須不小于90%即可。槽底至管頂以上500mm范圍內，不得含有機物、凍土以及大于50mm的磚、石等硬塊。

凍期回填時，管頂以上500mm范圍以外可均勻摻入凍土，其數量不得超過填土總體積的15%。

根據壓實工具的不同，虛鋪厚度可以參考下表：

2.6 行車道路下的溝槽回填

溝槽位于行車道下，溝槽回填應優先考慮使用中粗砂將管基腋角部位填充密實后，再用中粗、砂分層回填到管頂以上500mm。

2.7 軟土層、低洼存水處、沼澤區域的回填

基底經過設計要求的方法處理后，采用行車道路下溝槽回填的方式回填。

2.8 覆土厚土的控制

管頂的覆土厚度須符合設計要求，如果達不到，則須采取補充回填土的措施。

2.9 管道回填示意圖

3 關于回填材料的檢測

3.1 回填材料的選擇

回填材料的選擇須符合設計師的要求，經參考地質勘查報告的建議，回填之前須經業主、監理等單位的確認，并經由有資質的檢測機構出具檢測報告。

回填材料需要取樣，取樣方式為：條件相同的回填材料，每鋪設1000㎡取樣一次，每次取樣經做兩組測試，如果材料不同，則須分別取樣。

3.2 含水率問題

回填材料確定之后，須經試驗人員做擊實試驗，獲得達到符合要求壓實度條件下的最優含水率，回填前，須測試回填材料的含水率，并與試驗人員獲得的最優含水率進行比較，如果達不到最優含水率的要求，需要將回填材料進行晾曬，雨季施工時，須將回填材料及時覆蓋，防止被雨水浸泡。

3.3 施工中的回填與壓實試驗

由于大口徑給水球墨鑄鐵管道距離長，可能會穿越不同的地質狀況，施工前最好做回填與壓實試驗，得出回填材料的虛鋪土的厚度、壓實遍數、壓實工具的型式、含水率等參考數據。

采用重型壓實機械壓實或者較重車輛在回填土上行駛時，管頂以上的最小覆土厚度須按照壓實機械的重量、管道的承載力，通過計算確定。

4 注意的事項

大口徑給水球墨鑄鐵管道回填到設計高程時，應在12～24h內測量并記錄管道變形率，管道變形率應符合設計要求；設計無要求時，球鐵管道變形率應不超過2%。

測量管道變形率時，須采用圓度測試板或者軸芯儀在管內拖拉測量。

5 結語

在大口徑給水球墨鑄鐵管安裝的溝槽開挖與回填的相關施工經驗中，漏水情況出現的大部分原因皆為基底施工不合格、回填材料不合格、壓實度不達標引起，一旦漏水，處理難度非常大，損失也非常大。

大口徑給水球墨鑄鐵管施工中，溝槽開挖、回填工作復雜，也很重要，施工進度也緩慢，回填的質量直接影響管道安裝質量和管道壽命，需要我們在項目管理中重視這兩道工序，在資金、工期上面給予支持，保證大口徑給水球墨鑄鐵管道的安裝質量。

參考文獻：

[1]《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008.

[2]《北京市給水排水管道工程施工技術規程》DBJ 01-47-2000.

[3]《球墨鑄鐵管安裝手冊》新興鑄管股份有限公司.

[4]《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999.

作者簡介：顧海通，2007年畢業于華北水利水電大學，中級職稱。