管线沟槽回填土密实度与自然沉降时间关系试验探究与总结

冯辰晨　刘瀚泽

(1.辽宁华宁招标代理有限公司， 辽宁 沈阳　110003;2.辽宁省水利工程技术审核与造价管理中心， 辽宁 沈阳　110003)



管线沟槽回填土密实度与自然沉降时间关系试验探究与总结

冯辰晨1刘瀚泽2

(1.辽宁华宁招标代理有限公司， 辽宁 沈阳110003;2.辽宁省水利工程技术审核与造价管理中心， 辽宁 沈阳110003)

通过对大伙房输水工程建安标预留试验段已完成回填的沟槽土取样检测，分析不同时期回填土密实度变化情况，总结回填土密实度与自然沉降时间关系及不同类型回填土沉降后密实度变化情况，为管道沟槽回填施工的控制和检测评定提供参考和借鉴。

回填料； 自然沉降； 压实度

由于长输供水管线还没有专门的回填技术标准，工程一般执行《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268)，而此标准侧重于市政给排水工程，与长输供水管线的实际情况并不完全相符。因此，从工程实际出发，通过在预留试验段进行取样、试验、分析，研究长输供水管线不同时期回填土的密实度变化情况，总结回填土密实度与自然沉降时间的关系及不同类型回填土沉降之后密实度的变化情况，为管道沟槽回填施工的控制和检测评定以及长距离输水管线回填施工技术标准的制定提供参考和借鉴。

1试验方法

1.1取样方法

a.沟槽土方开挖采用挖掘机，人工辅助清理取样部位，确保取样部位的回填土不被扰动。

b.全站仪或GPS定位，确定取样部位的桩号和高程。

c.采用环刀法或灌水法获取土壤样本。

1.2试验方法

a.地质工程师对所取土样进行土壤类别鉴定。

b.采用酒精燃烧法、烘烤法快速检测土壤样品的干密度。

c.现场开挖土样，回试验室做击实试验，确定回填土的最大、最小干密度。

1.3样本分布及数量

每个回填施工标段中具有代表性的地质段(预留试验段)随机选取一点作为取样地点，由于管道中心线以下部位的回填料对管道支撑和稳定起主要作用，因此试验取样点原则上在管道中心线以下0.6m和1.2m位置各取1组，此部位位于回填I区下部，设计要求的压实度为90%(相对密度0.7)。该次试验共取样47组，取样位置见下图。

管道回填分区压实度断面图

47个试样取样分布见表1。

表1　取样分布

续表

2　试验结果

为保证试验结果的准确性，土样的干密度、最大干密度检测均在省级水利水电工程质量检测中心完成，具体数据见表2。

表2　回填土密实度汇总

注表中带“/”符号的为试验失败，数据舍弃未用。

3　试验数据分析

3.1密实度与自然沉降时间关系

根据表2，将自然沉降天数与密实度合格率进行汇总，见表3。

以一年(365d)为一个沉降周期考虑，表3中沉降时间一年以上(序号8中的样本沉降时间为341d，接近一年，按一年考虑)的土样数量19个，合格点数15个，合格率78.9%，密实度达到95%及以上的点数为1个，占取样点数的5%；一年以下的土样数量25个，合格点数17个，合格率68.0%，密实度达到95%及以上点数4个，占取样点数的17%。

表3　自然沉降天数与密实度相关关系

虽然该次试验所取得的样本数量偏少，还不能确定沉降时间与回填土密实度之间是否具有某种函数关系，但从统计数据可以看出，随着沉降时间的增加，回填土的密实度呈增加的趋势。

3.2不同类型的回填土沉降后密度变化的区别

通过对表2的数据比较分析，可以看出含砂或砾石比率较大的回填土，经一定时期自然沉降后，密实度增加比较明显。如：粉质黏土、全风化混合岩等。表2中17～24号土样，虽然回填时间只过去58d，但其密实度均已在90%以上。而含砂或砾石比较少的纯黏土，其密实度变化对时间的敏感程度相对较低。表2中25～28号土样，自回填至取样经历的最长时间为422d，但土样最大密实度只有89.9%。

4　试验结论

a.管线沟槽回填土的密实度(在低于最大干密度时)随时间的推移呈增加状态。

b.回填土在自然沉降过程中，密实度增加有一定极限范围。

c.不同类型的土，其密实度增加的速度不一致。含砂或砾石较多的回填土，密实度增加的速度高于纯黏土。

5　意见及建议

通过以上试验，对管道回填工程施工有以下建议：

a.管道中心线以下至腋角以上区域(回填I区)的回填土自然沉降到一定时间，其密实度会有较大程度的增加。一般经过一年以上或一个雨季，回填土基本可以达到设计要求的该区域压实度指标(压实度90%)，但密实度增加极限值一般很难超过95%。因此，管道回填质量控制的重点应放在垫层处理及腋角回填上，因这一部分的回填土压实度设计要求为95%，自然沉降很难达到如此高的密实度，且回填土在管道安装完成后即应起到其应有的支撑力，如果压实度达不到要求，管道回填后，容易造成不均匀沉降，严重时还会因为支撑力不足而造成管体破坏。而管道腋角至管道中心线之间的区域，因设计要求的压实度相对较低，且其所处范围在设计时选定的支撑角之外，又因其经自然沉降后回填土密实度可以基本达到设计要求，所以，上述区域的回填土在进行施工时可适当减少夯实次数，留足沉降余量即可，这样可以加快施工进度、降低施工成本。特别是对于开挖料含水率比较高、现场又不具备调整含水率的施工地段，降低回填土的夯实次数，靠自然沉降达到设计要求的密实度，可有效破解由于回填土含水率高而无法按要求进行回填施工的难题。

b.现有长输供水管线还没有专门的回填技术标准，所进行的工程一般执行《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268)。而这个标准侧重于市政给排水工程。考虑到市政给排水管线大多在城市道路之下，因此规范对回填土的压实度要求很严格，其目的除保证管体自身安全外，很大程度上也是为确保管道铺设后不会造成城市道路或路基沉降。规范中长输管线，特别是PCCP输水管线的施工内容是2008年改版后新增的内容，对管道回填压实度的要求基本顺延了以往的要求，没有充分考虑野外施工长输管线的特殊性。由于野外施工的管线基本处于道路之外，回填土具备自由沉降条件，对于像PCCP的刚性管道，位于设计支撑角以外的回填区域，施工时可以适当降低对回填土夯实工作的要求，如：可以适当增加回填的分层厚度、减少夯实次数、降低检测频率等，因为通过自然沉降同样可以达到设计要求的压实度标准。

c.不同性质的回填土，在自然沉降的过程中，其密实度的变化有很大区别。含砂及砾石比较少的黏性土密实度增加比较缓慢，若想在短时间内(通水前)提高这类回填土的密实度，即在短时间内增加其对管道的支撑力，在回填前对回填土进行技术处理十分必要，如：采取措施调整含水率，使其接近最佳含水率，或掺拌其他物料加快其板结速度或提高其沉降速度等。

d.考虑到长输管线与市政给排水管线施工环境差异，为降低长输管线的施工成本、加快施工进度，应充分利用长输管线大部分在野外施工、具备自由沉降这一条件，在投资条件允许的情况下，通过在管线外表面与回填土之间埋设或安置应力计、位移计、形变计等措施进一步研究压实度与管体变形之间的力学关系，以便为长距离输水的PCCP管线施工提供更科学、更合理的回填技术标准。

[1]GB/T 50123—1999.土工试验方法标准[S].北京：中国计划出版社，1999.

[2]GB 50268—2008给水排水管道工程施工及验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]DL/T 5355—2006水利水电工程土工试验规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

Relationship experimental exploration and summary of pipeline trench backfill soil compactness and natural settling time

FENG Chenchen1, LIU Hanze2

(1.LiaoningHuaningBiddingAgentCo.,Ltd.,Shenyang110003,China;2.LiaoningWaterEngineeringTechnologyAuditandCostManagementCenter,Shenyang110003,China)

Trench soil backfilled in Dahuofang Water Conveyance Project Jian’an bid reserved test section is sampled and tested. Change conditions of backfilled soil compactness during different periods are analyzed. The relationship between backfilled soil compactness and natural settling time as well as compactness change condition after the settling of different type backfill soil are summarized, thereby providing reference for pipeline trench backfill construction control and testing evaluation.

back fill material; natural settling; compactness

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.10.010

TV672+.2

A

1005-4774(2016)10- 0035- 05