濕陷性黃土地區室外給排水設計探討

劉曉文 陳利斌

(陜西省土地工程建設集團有限責任公司 陜西西安 710075)

0 引言

濕陷性黃土，主要分布在我國山西陜西甘肅的大部分地區，以及河南西部和寧夏青海河北的部分地區，約占我國國土面積的6%。因其非飽和欠壓密，當在天然濕度下，其壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時，土的強度顯著降低，在附加壓力與土的自重壓力下，將引起一種下沉量大下沉速度快的失穩性濕陷變形。

濕陷性黃土，一般分為非自重濕陷性和自重濕陷性兩種。前者是在土體自重壓力和一定的附加壓力作用下遇水浸濕發生濕陷變形；后者則是在土體自身重力作用下遇水浸濕發生濕陷。非自重濕陷性黃土，對于建筑物的危害性通常小于自重濕陷性黃土。黃土的濕陷性，不僅造成建構筑物地基沉降，同時造成埋地管道接口松脫，甚至管道斷裂，嚴重威脅室外埋地給排`水管道的安全運行[1]。

基此，本文區別于一般地區的室外給排水設計，圍繞黃土的濕陷性這一土質特征，結合《濕陷性黃土地區建筑規范》GB50025-2004(以下簡稱“規范”)，從地基處理防水措施出發，合理選用技術和措施，預防濕陷性造成的危害，保證室外給排水管道的正常安全運行。

1 工程介紹

西安某小區位于長安區大學城，小區內設8棟住宅，均為一類高層住宅建筑，地上28～32層，地下1層車庫，建筑高度99.9m；3棟辦公樓，均為一類高層公共建筑，地上25層，地下2層車庫，建筑高度91.2m～99.6m；1棟幼兒園，為多層公共建筑，地上3層，建筑高度11.7m。小區總用地面積9.12萬m2。該小區室外給排水工程，包括給水消防雨水和污水系統，均采用埋地敷設。

查看現場地質勘查報告，地下水位埋深為13.60m～19.50m，不考慮地下水影響。其中，住宅區場地，屬于非自重濕陷性黃土，濕陷等級為Ⅱ級，場地內濕陷性土層的分布深度為8m～10m；辦公區場地，屬于自重濕陷性黃土，濕陷等級為Ⅱ級，場地內濕陷性土層，分布深度為10m范圍內; 幼兒園及地下車庫場地，屬于自重濕陷性黃土，濕陷等級為Ⅱ級，場地內濕陷性土層的分布深度為7.5m～9.5m。

2 地基濕陷性處理

根據 “規范”要求，建筑物根據重要性地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，分為甲乙丙丁4類。

該工程住宅建筑和辦公建筑，均屬于甲類，此類建筑應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。為了滿足規范要求，住宅建筑及辦公建筑，采用樁筏基礎，處理后的復合地基承載力特征值，不應小于580kPa。經由專業的地基處理公司設計施工后，再對場地內的地基進行檢測，結果顯示，濕陷性已完全消除。地下車庫和幼兒園建筑，屬于丙類，丙類建筑地基范圍內，采用了灰土墊層，基礎形式采用獨立基礎，該類建筑消除了地基的部分濕陷量。

3 防水措施

3.1 基本防水措施

基本防水措施，從管道敷設管道材料和接口等方面，采取措施防止管道發生滲漏，這是給排水工程防止建筑物地基濕陷的第一道防線。考慮到濕陷性黃土地區的地震烈度大都在7度以上，意味著濕陷性黃土地區兼有濕陷震陷雙重危害性。柔性管道系統能消除溫差或施工誤差引起的應力轉移，增強管道系統及其與設備連接的安全性，使得柔性連接成為管道連接方式的首選。

該工程住宅區和辦公區域室外給水消防管，采用TTP-PESI孔網鋼帶復合管，電熱熔連接。污水雨水管，采用PVC雙層軸向結構壁中空管道，彈性密封圈承插連接。

3.2 檢漏防水措施

3.2.1濕陷性未全部消除

丙類建筑的幼兒園的地基處理了部分濕陷性，結合《規范》關于埋地管道排水溝雨水明溝和水池等與建筑物之間防護距離宜符合表1[1]所示的規定，當不能滿足要求時，應該采取與建筑物相應的檢漏防水措施，包括增設檢漏管溝和檢漏井。幼兒園建筑和地下車庫建筑物周圍的防護距離為5m，防護距離內的埋地給排水管道應采取檢漏管溝形式。對于防護距離外的埋地給排水管道的防水措施，埋地的重要管道基礎增設150mm～300mm的土墊層和300mm厚的灰土墊層，即是對管道基礎的濕陷性進行消除。

表1 埋地管道排水溝雨水明溝水池邊等與

該工程幼兒園和地下車庫防護距離范圍內的管道均做檢漏管溝，根據其濕陷性(表2)，檢漏管溝選用嚴格防水管溝C型，管溝采用鋼筋混凝土材質并做防水層[2]。檢漏管溝設置在凍土層以下，且室內外管溝保持相連，溝底坡度大于2%，并坡向檢漏井[3]。檢漏井采用與檢漏管溝相適應的鋼筋混凝土結構，內設深度不大于0.3m的集水坑[4]。防護距離外的埋地給排水管道基礎濕陷性處理采用300mm素土墊層加300mm三七灰土墊層，分層壓實，壓實系數均不小于0.95。

表2 管溝類型及適用范圍

3.2.2濕陷性全部消除

根據 “規范”對埋地管道排水溝雨水明溝和水池等與建筑物之間的防護距離的要求，甲類建筑的住宅樓和辦公樓在地基濕陷等級為Ⅱ級時無防護距離要求，是因甲類建筑地基應消除地基的全部濕陷量，與本小區住宅建筑和辦公建筑區域地基處理措施相適應，即可按一般地區的規定設計。

該工程住宅建筑和辦公建筑，為了解決設備用房及車位均設置地下室。地下室上方覆蓋場地內開挖土2m，以滿足室外雨水管道及從住宅和辦公接出的部分污水出戶管的埋深，同時亦能保證建設場地綠化景觀的實施。對于地下室頂板上設置的埋地排水管道，筆者認為，不能忽視管道基礎的濕陷性。隨著國家對海綿城市建設的實施，居民生活水平的不斷提高，人們對于居住環境的生態要求不斷提升，位于小區綠化帶透水鋪裝的人行步道，以及水景等面積亦不斷增加，其土體的濕陷性依然存在。室外給排水管道，為了后期檢修方便，往往敷設在前者之下，管道周圍土體受人工澆灌水或者雨水積水發生濕陷，導致室外管道發生斷裂，接口發生松脫和損壞，管道漏水又加速其周圍土體發生濕陷，將造成更大范圍的損害，且其修復的費用遠高于對管道基礎做濕陷性處理的費用。基于以上因素考慮，地下室頂板覆土層內的室外給排水管道基礎，也應采取措施對濕陷性進行處理。管道基礎濕陷性處理，采用300mm素土墊層加300mm三七灰土墊層，分層壓實，壓實系數均不小于0.95。

4 結論

濕陷性黃土地區的室外給排水設計，應根據建筑基本情況及其地下土層的地質信息，結合地基濕陷性處理結果，采取相應的防水措施，以期預防濕陷性對建筑物基礎的危害，實現建設工程設計的合理性和造價的經濟性。

建筑物地基濕陷性完全消除時，位于防護距離內地下車庫頂板覆土里的埋地管道基礎仍應采取消除濕陷性的措施，避免濕陷性對管道基礎的影響；建筑物地基濕陷性未完全消除時，其防護距離內的埋地管道應根據濕陷類型，選取合適的檢漏管溝；防護距離以外的埋地管道，其基礎采取用素土墊層加三七灰土墊層，并分層壓實的措施。