管道基础处理的有效解决方案

问题81：排水管道未考虑地下水位对管道基础影响，未考虑高水位下排水管道抗浮措施。

【原因分析】违反《城镇给水排水技术规范》（GB 50788—2012）第6.1.6条和《给水排水工程管道结构设计规范》（GB 50332—2002）第4.2.10条关于管道抗浮的规定。

【处理措施】对位于地表水或地下水以下的构筑物和管道，应进行抗浮稳定性验算，采用的核算水位应为勘察文件提供在使用年限内可能出现的最高水位，以确保结构安全。若管道不满足抗浮要求，应采取抗浮桩、钢筋混凝土压块、压翼结构、配重等抗浮措施。

浮托力计算公式如下：

式中　Dw——管道外径，m。

γw——水的中立密度，本次设计按10.0 kN／m3计算。

管顶竖向土压力计算公式如下：

Fsv，k＝CdγsHsD1

式中：Cd——开槽施工土压力系数，与开槽宽度有关，本次验算取为1计算；

γs——回填土的重力密度（kN／m3），对埋设在地下水位以上的管道可取18.0 kN／m3，对埋设在地下水位以下的管道可取10.0 kN／m3；

Hs——管顶至设计地面的覆土高度，m；

D1——圆管外直径，m。

管道的抗浮验算应满足下式：

∑FGk≥KfFfw，k

式中：∑FGk——各种抗浮作用标准值之和；

Kf——抗浮稳定性抗力系数（应不低于1.1），本次设计按1.1计算；

Ffw，k——浮托力标准值。

问题82：大埋深化学管材采用满包基础，未考虑柔性管材与刚性基础受力管道的破坏机理。

【原因分析】违反《室外排水设计规范》（GB50014—2006，2016版）第4.3.2B条第3款和《埋地塑料排水管道工程技术规程》（CJJ 143—2010）第4.1.9条关于塑料管道采用混凝土满包的规定。

【处理措施】柔性管道整体适应地基沉降变形能力较强，但采用刚性材料加固时（如图20.44所示），若设置沉降缝，则使沉降位移在设缝位置集中，将可能在此处剪断管线；若不设置沉降缝，加固材料本身可能因沉降而断裂，同样可能造成沉降位移集中，管道被剪断。在设计时，应按管土共同工作的模式进行结构内力分析，核算截面强度、截面环向稳定及变形量，考虑管土共同作用机理（如图20.45所示）。当管道为大埋深时，可以采用现浇涵洞结构工艺；如需采用化学管材，则化学管材强度需满足覆土荷载强度要求；对于通过外包混凝土结构的塑料管道，混凝土外包结构应承担结构全部荷载，并且做到两个检查井间全部管道连续包封，如图20.46所示。

图20.44　管-土共同作用机理示意图

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图20.45　管道满包示意图

问题83：高挖方路段排水管道敷设未考虑管道沟槽开挖对高边坡坡脚稳定性影响，管槽开挖时未采取防止高边坡垮塌措施。

【原因分析】违反《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268—2008）第4.1.3条关于沟槽开挖、支护与地质条件关系；重庆市《山地城市室外排水管渠设计标准》（DBJ 50／T-296—2018）第4.1.8条关于排水管道铺设于非稳定边坡及易垮塌、易滑动地带时应采取稳固措施的规定。在高挖方路段高边坡坡脚开挖沟槽，若未经结构安全计算来确定合理安全距离，可能会造成边坡垮塌等安全事故。

【处理措施】管道设置在靠近高边坡坡脚时，应经结构安全计算，确定合理的安全距离，并应有稳妥的安全措施，如采取边坡支护、设置抗滑桩等工艺。若无法保证结构安全，应调整管线的位置。

问题84：对于沿山体、冲沟、河道岸坡敷设污水干管的基础处理措施，未论证其安全性，未采取安全可靠的基础处理措施。

【原因分析】违反《城镇给水排水技术规范》（GB 50788—2012）第6.4.9条关于污水管道设置于傍山区及冲沟地带管道基础处理的规定，属于违反强制性条文要求。

【处理措施】污水干管基础处理措施不合理可能导致管道基础破坏。由于地震及山体雨水冲刷因素影响，山体、河边岸坡等位置边坡易出现失稳现象，沿山体及冲沟敷设污水干管的基础处理措施及边坡安全性应进行验算论证其安全性。污水管不宜设置在陡于1∶1.5边坡及易垮塌、滑动地带，当必须穿越该区域时，应采用稳固措施保障其安全。

图20.46　塑料管满包示意图

问题85：对于敷设于车行道下的管道、检查井，未考虑路基沉降对检查井影响，未采取防路基沉降及检查井沉降措施。

【原因分析】违反《城市道路路基设计规范》（CJJ 194—2013）第4.7.2条、第4.7.3条关于管道沟槽回填及检查井周边回填和《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268—2008）第4.5.3条关于检查井、雨水口等构筑物回填的规定。

【处理措施】敷设于车行道下的管道、检查井，由于长期承受车辆碾压，将不可避免地出现路基沉降。设计时应考虑相应措施，尽量减少路基沉降量或降低路基沉降对管道、检查井影响。在管道及检查井上方、两侧不允许大型机械碾压，所以在回填材料上需考虑易于密实的材料。在管道沟槽底至管顶以上0.5 m且不小于一倍管径的范围内，应采用渗水性好、容易密实的砂、砾等填料，填料最大粒径应小于50 mm。检查井周边40 cm应采用砂、碎石回填。对于车行道下检查井，井盖周圈应采用钢筋混凝土进行加固（如图20.47所示），以增加井盖周边整体性，通过扩大车轮碾压受压面积达到防沉降目的。

图20.47　检查井井盖加固示意图

问题86：采用碎石屑、石粉回填管道沟槽，未考虑管道施工期间雨水及施工后地下水对回填材料的浸泡影响。

【原因分析】违反《室外排水设计规范》（GB 50014—2006，2016版）第4.1.3条关于管道基础与施工条件、地下水关系的规定。

【处理措施】根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268—2008）表20.6.3-2条关于回填材料规定，采用符合要求的原土、碎石屑进行回填。但在实际施工过程中，经常形成碎石屑或石粉被雨水或地下水浸泡后形成泥浆的情形（如图20.48所示），从而不满足管道基础回填要求。所以，在高地下水区域或雨季施工期间，应考虑管道回填材料的适应性，并结合道路路基要求，尽量采用渗水性好、容易密实的砂、砾等填料。

问题87：排水管道采用顶管工艺，未考虑地下水位影响，降水措施未考虑对周边建、构筑物基础的影响；在地下水位高于管道高程时，采用人工顶进工艺，未考虑施工安全因素。

【原因分析】违反《给水排水管道施工及验收规范》（GB 50268—2008）第6.1.4条关于地下水位与顶管工艺选择的规定。

图20.48　石粉遇地下水形成泥浆

【处理措施】排水管道顶管施工应考虑地下水位影响，采用人工掘进工艺时，应将地下水位降至管底以下不低于0.5 m，但需考虑地下水降水措施对周边建、构筑物基础影响。对于降水存在困难或无降水条件管段，建议采用封闭式的土压平衡或泥水平衡顶管工艺，以避免采用人工掘进时，地下水影响管道定位及地下水进入管道后对施工人员造成伤害。