砂层地区脱节污水管道的处理方法

李文华,吴德茂

(1.江苏地质基桩工程公司,江苏镇江212001;2.镇江市地产公司,江苏镇江212001)

砂层地区脱节污水管道的处理方法

李文华1,吴德茂2

(1.江苏地质基桩工程公司,江苏镇江212001;2.镇江市地产公司,江苏镇江212001)

分析了某污水管道脱节、开裂的原因。提出采用高压旋喷桩对管道基础及管道脱节口外围土体进行快速加固,人工在管内对污水井与污水管接口开裂处、污水管与污水管接头脱节处用树脂进行修补处理,效果良好。

砂层地区;污水管道;脱节;加固;修复;江苏张家港

0 引 言

张家港保税区某污水净化有限公司东侧200m左右的第二污水井与污水管道接口存在裂隙(污水井埋深5.8m、尺寸为4.0m×6.5m,污水管埋深5.4m,管径1.8m,裂隙缝沿管周长约1.25m、宽约15cm～24cm),污水沿其缝隙冲刷污水井周围的土体,导致污水井周围土体流失并形成空洞、污水井不均匀下沉、裂缝进一步加大并使与其相连的污水管道脱节、开裂。污水井及管道周围的土体在水力的冲刷作用下大量向靠近管道的河塘中流失,使东西35m、南北48m范围内土体有0.1m～1.2m的下沉呈大锅底状,河塘旁边的水泥道路中断、污水处理厂沉淀池泥砂沉积严重,污水外排及污水处理厂无法正常运行且事态不断恶化。

根据现场地质情况和周围环境,对管道产生脱节的原因进行分析,结合类似工程的实践,采用了高压旋喷对污水管道基础、污水井地基及管道脱节处外围土体进行加固处理,对污水井与污水管接口、污水管与污水管接头脱节处管口采用人工用内衬法进行处理,效果良好。

1 工程情况

1.1 工程特点及要求

1.1.1 工程地质 根据工程地质勘察报告(文献1),本区域内土层情况如下。

Ⅰ层人工吹填砂:厚度2.5m～3.1m不等,呈松散状态。Ⅱ粉砂:灰色,含云母,层厚度1.5m～4.1m不等,一般呈软塑—流塑状态。

1.1.2 处理要求

①污水管道中污水不能中断排放,污水对管道周邻土体不断产生冲刷、破坏,施工处理必须在有污水流动的情况下实施,加固后土体必须防止水流冲击和携带、施工方法要便于污水管道脱节口快速封堵。②地面及污水管道不断往下沉降,污水管道脱节事态日趋严重,处理方法要果断、迅速,避免事态的进一步恶化。

1.2 原因分析

1.2.1 污水井及污水管本身构造原因 本工程污水井尺寸较大、埋深高,为砖砌结构,在使用过程中不均匀下沉致使污水管与污水井连接处开裂,且污水管为2m、5m的水泥管,为嵌入式联接,污水沿其缝隙冲刷污水井和污水管周围的砂土,导致污水井、污水管周围土体流失形成空洞,造成污水井、污水管进一步下沉,裂缝进一步加大,管道变形、沉陷、断裂、脱节。

1.2.2 工程地质条件、场地条件原因 管道区域在城区内为人工吹填砂、粉砂,管道周围存在河塘,在污水的冲刷和存在流失通道下易造成土体流失,加之管道旁道路的动力荷载的作用,会加速管线周围土体产生液化、土体流失、管道变形、开裂、脱节、断裂。

2 工程处理

2.1 实施方案

2.1.1 控制管线的进一步变形 管线的进一步变形、沉陷则会破坏管道埋设坡度和管道自身的完整,为避免管道继续开裂及影响污水的流向,必须对每节管道基础进行加固。考虑到本地段为吹填砂、粉砂,采用施工设备小、施工速度快、固结体强度高且施工过程中通过注入水玻璃能够使固结体迅速凝固的旋喷固结施工法对变形管线的地基进行加固,使管道支坐在以旋喷固结体形成的复合地基上,防止管道的进一步变形和水土流失。

2.1.2 管道脱节、断裂处外围土体固结处理 为提高污水管道脱节错位、断裂处管道周邻土体的抗冲刷能力,避免砂土的进一步流失和管道的安全,采用三重管高压旋喷对脱节处管道外围土体进行水泥土固结,同时插入注浆管对旋喷固结段注水玻璃,以确保水泥固结体的快速凝固。

2.1.3 管道脱节、断裂处管道密封处理 在管道基础、脱节处加固完毕后,在处理段的前后2个污水井中用黄泥将污水截流(为保证污水流通,在两污水井中架设污水泵导流),将脱节污水管道中的污水排干,人工进入污水井及污水管道,清除管道中的泥砂、杂物,对管道脱节处、开裂处分段用树脂、干固剂、玻璃布、玻璃毡、连续玻璃纤维等材料对裂口进行逐层填实修复。

2.2 工程实施

2.2.1 管道地基及脱节、断裂处管道外围土体加固处理 根据工程情况,处理方法采用三重管高压旋喷固结为主。具体为:在污水管道中间紧挨污水管道布设2根三重管高压旋喷桩,深须穿过管道底板以下4m。在污水管道接口处各布设2根三重管高压旋喷桩,深须穿过管道底板以下4m,底板以上2m。

在污水管道与污水井接口处各布设2根、污水井外围布设4根三重管高压旋喷桩,桩体部位为穿过管道底板以下4m、底板以上2.3m(图1)。

以上旋喷桩桩径大于1.2m,水泥用量大于800kg/m,高压压力大于35MPa,注浆压力大于2.5MPa、气体压力大于0.7MPa,采用PC 42.5级硅酸盐水泥进行浆液配置,接口处水灰比为1∶0.8,加固处水灰比为1∶1。

图1 工程施工图

旋喷过程中沿钻杆插入注浆管并注入40波美度的水玻璃使喷射后的水泥浆速凝。

旋喷施工过程应视返浆情况(孔底漏失情况)进行反复补浆。施工顺序:①先施工管道基础及污水井基础加固。②再施工管道接口及污水井与管道接口的外围加固封砂旋喷桩施工。③施工时应跳孔施工,防止造成施工附加沉浆。④旋喷施工结束后7d方可进行管道脱节、断裂处密封处理工作。⑤旋喷施工过程中应加强管道、污水井的沉降、位移观测。

2.2.2 管道脱节、断裂处密封处理 修复前需将管身裂口残体进行切除、平整,并将裂口四周打磨光滑,用风吹的方法将修复段吹干,根据修复管道的直径和壁厚、开裂长度、裂缝宽度,用树脂、干固剂、玻璃布、玻璃毡、连续玻璃纤维等材料对裂口进行逐层填实固化修复。修复厚度依据修复管径而定,管径较大或管身裂口较长较大时,修复厚度相应增大。

树脂是修复部位层的骨料,其性能直接影响内衬层质量,依据介质及工艺要求,合理选择树脂,在作业中严格按比例调配并充分搅拌,同时注意作业环境变化的影响、段长度计算树脂的投入量,实际树脂投入量要稍多于计算量,即要有一定的余量,树脂填充时应注意热固化的温度与时间,应满足工艺要求,同时对树脂进行辊压,并注意压力要适当,以便树脂与原管道密实、无裂缝。

待前一层填实层干涸到一定强度后,才能进行后层填实,直至恢复原壁厚承压范围。

2.2.3 实施效果 ①施工过程中的测量观测报告显示:管道周围地面和管道沉降施工前为每天下沉10cm～20cm,施工期间1cm/d,施工结束后不再沉降,说明管道及污水井基础已支坐在以旋喷固结体形成的复合地基上,管道、污水井的变形得到控制。②旋喷施工结束后对旋喷固结体进行取心检测及现场检查验收表明:旋喷桩固结体强度达到6.8MPa,管道脱节、断裂处无污水渗漏,土体不再流失,经对脱节、断裂处人工修复处理后,污水管道正常运营。

3 结 语

分析了污水管道变形、沉陷、断裂,脱节的原因,采用了旋喷加固的方法,解决流砂涌水、管道继续下沉和脱节处外围地基加固问题。

人工进入管道内对管道脱节、开裂处进行修补,即用树脂、干固剂、玻璃布、玻璃毡、连续玻璃纤维等材料对裂口进行逐层填实修复,保证了污水管道在不开挖的前提下得以修补,恢复使用功能。

[1] 王仁锦,李华栋.污水井及管道附近地面沉降观测报告[R].南京:江苏岩土工程勘察设计研究院,2003.

[2] 李文华,张瑞琼.单管高压旋喷注浆技术在砂层加固、止水工程中的应用[J].地质学刊(原江苏地质), 2004,28(2):103-106.

[3] 赵建平,李华栋.污水井及管道附近地质勘察报告[R].南京:江苏岩土工程勘察设计研究院,2003.

[4] 张建,李文华.单管高压旋喷施工工法[R].南京:江苏省建设工程管理局,2001.

[5] 钱勇一,赵宝昌.污水处理厂脱节污水管道的处理验收报告[R].镇江:江苏地质基桩工程公司,2003.

On treatmentmethod of disjointed waste pipe in sandy layers

L IW en-hua1,W U De-Mao2
(1.Jiangsu Geological Piling Company,Zhenjiang 212111,Jiangsu;2.Land Company of Zhenjiang City,Zhenjiang 212001,Jiangsu)

The authors analyzed in details the causes for the disjoint and crazingof the certainwaste pipe,proposed speedy reinforcing measure with high pressure jet grouting pile to reinforce the periphery soilmass around the disjointed pipe,and repaired the disjoints with resin.The construction got a fine effect.

Sandy area;Waste pipe;Disjoint;Reinforce;Restoration;Zhangjiagang,Jiangsu

book=3,ebook=160

P642.13+9;TB42

A

1674-3636(2010)03-0304-03

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.03.304

2009-09-08;

2010-05-11;编辑:侯鹏飞

李文华(1965—),男,高级工程师,一级注册建造师,从事岩土工程施工管理及新技术开发研究工作.