市政道路埋设塑料排水管道塌陷原因分析

刘 海 俊

(晋中市市政工程管理中心，山西 晋中 030600)

市政道路埋设塑料排水管道塌陷原因分析

刘 海 俊

(晋中市市政工程管理中心，山西 晋中 030600)

结合工程实例，从地质条件、管道位置、施工工艺等方面，分析了城市道路埋设塑料排水管道发生塌陷的原因，并提出了针对性的解决措施，以保证市政工程的施工质量，从而提高社会及经济效益。

道路，排水管道，路面塌陷，压实度

0 引言

随着我国城市基础设施建设规模的日益扩大，塑料排水管道以其内壁光滑、抗腐蚀性能强、质量轻、强度高、安装方便及施工速度快、使用寿命长等特点被广泛应用于市政雨水、污水排水管道工程中。目前工程中常见的埋地塑料排水管主要有3类：硬聚氯乙烯(PVC-U)，高密度聚乙烯(HDPE)和玻璃纤维增强塑料夹砂管(RPM)。市政排水管道常伴随着道路建设埋设于路面下，却往往会因为管道的施工质量问题，使城市道路路面发生塌陷。一些城市的道路在建成后不久便发生连续、多次塌陷，被戏称为“塌塌不休”“坑坑不息”，这与地下管线尤其是排水管道的工程质量好坏有着直接的关系。作者根据多年施工实践经验，结合城市道路埋设塑料排水管道发生路面塌陷的实例来进行分析，通过分析其原因，针对性地提出几点防治措施。

1 工程背景

某市城区从2006年开始实施雨水、污水分流改造施工，污水管道大量使用塑料排水管道，主要为高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管及钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管。但近年来，深埋地下的塑料排水管道问题频发，因管道漏水问题引发了多次不同程度的路面塌陷，一度让人对其性能产生怀疑。这既可能是设计不当，也可能是施工质量问题，需要根据实际情况具体分析。

某道路污水管道建成于2006年，敷设管径1 000 mm的钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管2 750 m，管道环刚度不小于10 kN/m2。施工时分为A,B两个标段，均与市政道路同时新建，由两个不同的施工单位进行施工。其中A标段污水管道埋设于机动车道路面下，B标段污水管道埋设于道路南侧机非分隔带下。随着污水处理厂配套管网的建成，该段污水管道于2011年开始投入运行。2012年年初，B标段埋设污水管道的绿化分隔带及两侧沥青路面分段发生塌陷，3座污水检查井下沉约50 cm，地面沉陷多数呈漏斗坑状，有部分路面塌陷至机动车道第二条车道位置，绿化分隔带及两侧路面出现起伏。A标段污水管道位置路面未出现下沉。

2 路面塌陷原因分析

路面塌陷是因路基土被水冲刷、潜蚀，土粒随水流失引起的。土产生流砂或潜蚀的主要原因有土的类别、密实程度、颗粒级配、透水性和动水等等。在动水力的作用下，级配不良、土质疏松的细砂或粉土容易发生流砂或潜蚀现象。在对B标段路面塌陷处管道开挖修复时发现，塌陷严重地段的污水管道竖向完全变形，基本被压扁，管道周围土体呈现液化流动状态，上游的管道内淤积大量泥土，淤积深度约2/3管道高度。直观上看B标段路面塌陷的直接原因就是污水管道漏水，管道周围土体流失后，塑料管道无法承受上部覆土荷载而发生塌陷。但与B标段相比，A标段位于机动车道路面下，还要承受车辆荷载，却全段路面未发生一处塌陷，管道由同一厂家供货，规格一致，说明管道材质没有问题，就需要从两个标段不同施工单位的细部差异上来寻找答案。作者通过对2006年工程施工时自己观察到的实际情况进行回忆，同时查阅了工程竣工档案资料，根据B标段塌陷部位开挖修复时观测的数据以及对两个标段的施工技术人员、监理人员的走访调查，整理出两个标段污水管道施工主要差异情况见表1。

表1 两个标段污水管道施工主要差异情况调查表 m

参照表1中两个标段的主要差异情况，分析如下。

2.1 不良地质条件影响

A标段与B标段所处工程地质条件基本相同，土层为粘性土、粉土与砂土交互沉积层，颗粒相对较细，且存在流砂层，土层性质较差。A标段污水管道平均埋深4.5 m，管底平均深度位于地下水位线以下约0.5 m；B标段污水管道平均埋深5 m，管底平均深度位于地下水位线以下约1.6 m。两个标段污水管道施工时均采用井点降水，B标段整个管道均位于地下水位线以下，一旦管道存在缝隙，地下水就会渗透进入污水管道，在动水压力作用下，细粒土随水流失进入污水管道，时间一长，管道周围逐渐形成空洞，路面就会发生塌陷下沉。

2.2 管道基础与沟槽回填

两个标段管道结构设计相同，设计要求管底基础采用20 cm厚砂垫层，管底至管顶以上50 cm范围用砂回填，设计并没有明确是采用哪种规格的砂。于是A标段施工单位对管底垫层及管周围回填材料使用了由天然砂砾过筛加工制成的粗砂，B标段使用了潇河砂，粒径偏细，容易随水流失，承载力较差。A标段沟槽底部宽度比B标段宽0.4 m，管道每侧回填宽度均比B标段宽0.2 m，根据埋地塑料管通过“管土共同作用”来承受管顶上部荷载的机理，A标段管道两侧土体受力情况要明显优于B标段。设计要求车行道下管道沟槽全部采用天然砂砾回填，其余部位沟槽采用素土回填。按照设计要求，A标段污水管道位于车行道下，管顶50 cm以上回填材料采用天然砂砾；B标段污水管道管顶50 cm以上回填材料采用素土，土体承载力低于A标段。B标段管道周围采用细砂进行回填，在管道出现渗漏时，细砂极易随水流失，使管壁外侧土体失去承载力，是发生路面塌陷的主要原因。B标段施工人员对塑料管道的“管土共同作用”受力机理认识不到位，为了少挖土方，沟槽开挖宽度窄，管道两侧工作面宽度不够，无法对管底腋角部位及管两侧有效夯实，使管壁所受应力较大，周围土壤承受外压负载较小，导致管道发生变形开裂，路面出现下沉。

2.3 管道位置影响

A标段污水管道位于机动车道沥青路面下，沟槽回填密实度高，地面降水难以渗入管道沟槽；B标段管道位于4 m宽绿化分隔带下方，施工单位对回填土压实度重视程度不足，沟槽回填土不密实，绿化灌溉用水及雨水渗入沟槽，回填土及分隔带两侧路基受水浸湿，土体结构被破坏，产生变形、下沉，也是造成路面塌陷的原因之一。在对B标段管道开挖修复时证实绿化分隔带下回填土较沟槽两侧原状土松散，回填并不密实。

2.4 施工工艺影响

B标段地下水位高，施工单位在井点降水后，地下水位还没有降到沟槽底面0.5 m以下便开挖沟槽，沟槽底部土壤含水量高，开挖后使基底产生反弹、扰动，在管道铺设完成后上部回填土重量作用下，又使反弹、扰动(或超挖)部位产生较大的沉降值和差异沉降，管底铺设的20 cm厚细砂垫层并不能抵抗槽底产生的较大形变，管道竖向形变超过允许变形率，使管体或接口开裂。管道基础薄弱也是路面发生塌陷的原因之一。

污水检查井设计采用砖砌结构，施工单位在塑料管道与检查井连接时，砌筑质量差，管外壁与砖砌体间未做特殊处理，造成检查井与管道的连接处漏水，管外地下水通过裂缝渗漏流入井内，并带走细砂，使管外土体被局部掏空。管道投入运行后，管内污水流量较大，通过缝隙不断冲刷管道外侧细砂，加速了管外土体流失进程，致使检查井和附近管道严重下沉，发生塌陷。

3 防治措施

1)针对地下水位高、管道基础地质条件不良导致管道和基础出现不均匀沉陷问题，应注重对管道基础采取加固措施。可在管道底部先铺20 cm～30 cm厚碎石垫层，再铺设10 cm厚中粗砂垫层，可有效增强管道对地基的不均匀沉降产生位移的抵抗能力，使管道竖向变形率控制在较小范围以内。2)沟槽回填材料与压实度控制。回填材料采用粗砂效果较好，尽量不使用粒径偏细的中砂。对管道设计土弧基础支承角范围内的腋角部位，必须回填密实，压实度达到95%以上。回填时要注意从管道、检查井等构筑物两侧同时对称回填，确保管道及构筑物不产生移位。分层夯实厚度控制在15 cm以内，同时要防止管道受两侧回填挤压发生向上移动，避免管道高程发生变化。要严格控制管底、胸腔、管顶以上沟槽各部位回填土压实度，对回填土分层取样检验，压实度检验不合格不得继续进行回填。无论管道位于车行道下还是绿化带下，都要回填密实，使管道与土共同受力，避免塌陷事故发生。3)为防止发生渗漏，管道与检查井连接采用橡胶密封圈柔性连接做法，按管道承口内径尺寸预制混凝土圈梁，砌筑检查井时将圈梁按照管道轴线、高程砌入井壁，再将套上橡胶圈的管道插入圈梁内。井内抹灰时用1∶2防水砂浆对混凝土圈梁与井壁接缝重点处理。

4 结语

道路埋设塑料排水管道发生塌陷除了地质条件不良、管道基础薄弱、回填不密实、回填材料不合理、管道与检查井连接处漏水等因素外，还可能是管道质量、接口、安装等因素，但主要还是施工质量问题。塑料排水管道施工技术要求较高，只要严格按照设计要求及施工规范进行施工，不断总结经验教训，提高施工队伍技术水平，有理由相信，埋地塑料排水管将有无限广阔的前景和未来。

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

刘海俊(1974- )，男，工程师

1009-6825(2015)36-0147-02

U417.3 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A