唐山乐亭新区供水工程设计难点及解决方案

2017-03-01

河北水利 2017年1期

乐亭新区供水工程为乐亭工业区、海港开发区内各园区的工业企业进行配水，由取水泵站工程、输水工程和净水厂工程3部分构成。根据乐亭新区总体规划、需水量预测及唐山市水资源综合配置规划，本工程供水规模为1.05亿m3/a，输水工程管线全长57.16km，采用双管线供水。本文主要探讨在输水工程施工图设计中遇到的一些难点问题及解决方案。

1.设计难点

1.1 地震液化

工程区地处7度地震基本烈度区，地下水埋深较浅，管道埋深1.3m左右，地基中的砂性土（指各砂土和砂壤土）处于饱和状态，地震时有发生液化的可能。经过判断和分析，工程区内的严重液化土层有4段冲洪积或海相沉积的饱和砂性土，液化深度范围为自管道基础以下至埋深15m以上，总厚度约12m。

1.2 泥质软基

管线在穿越河道和沟坑的局部地段，分布有淤泥质软土层。工程区内有3处设计槽底高程处为淤泥质壤土，8座井室基础位于淤泥质土范围内，承载力偏低，仅 60～70kPa，土质条件较差，应注意承载力低和不均匀沉陷的问题。

1.3 地下水影响

管道沿线的地下水埋深较浅，地下水位高，且部分管段地下水对抗硫酸盐水泥、钢筋混凝土中的钢筋及钢结构具有不同程度的影响，局部管段具有强腐蚀性，严重影响输水管线的使用寿命及供水安全。

1.4 土质影响

管道沿线土质对输水管道具有不同程度的腐蚀性影响，腐蚀等级有所不同，对该环境中埋设的钢质管道，设计时应采取必要的保护措施。

2.解决方案

2.1 振冲碎石桩

根据《构筑物抗震设计规范（GB50191-2012）》规定，本供水工程在土层产生地震液化时可能造成短时间内停水，但可以快速维修，同时各用水单位一般设有蓄水池，故在土层地震液化时不会造成人员伤亡和较大经济损失，按规范本工程属于丁类，对轻微和中等程度的液化区域可不进行工程处理，但对严重液化区域内的管道和构筑物基础须采取消除地基液化沉降、减小不均匀沉降或提高结构对不均匀沉降适应能力的措施。

为了保证输水管道的长期安全运行，对4段严重液化地段管线及附属构筑物下加碎石桩，其工艺流程为：定位-核实标高，确定制桩深度-清孔-填料-振密-移位。段内管线下碎石桩两排分布间距5m，有效桩长5m，桩径0.8m；混凝土管下铺设20cm碎石垫层，钢管下铺设20cm石屑垫层。处理范围内构筑物下碎石桩呈2.6m×2.5m矩形布置，桩径0.8m，有效桩长5m；构筑物底部铺设20cm碎石垫层。

2.2 软基处理

管道软基区段为淤泥质壤土时，呈软塑-流塑状态，压缩性高，土质条件较差。为防止地基不均匀沉降，管下设20cm厚石屑垫层，其下设30cm厚碎石垫层。

在软地基处的井室、镇墩、管道及其它构筑物下面及其上游10m范围内，管道下面铺设一层双向土工格栅（抗拉强度60KN/m）。

出现淤泥、软基及排水困难等不利情况时，井室混凝土底板下加20～40cm厚的碎石垫层。淤泥段堤基承载力低于70kpa的井室，采用块石分层夯实挤淤法加固地基。

2.3 排水防水措施

一是管井井点降水管井井点降水的目的是为了降低浅层潜水的地下水位，降低土体的含水率，提高土体的抗剪强度和稳定性，防止发生流沙、管涌现象和坑底回弹隆起，工艺流程为：井点测量定位-挖井口-安护筒-钻机就位-钻孔-回填井底砂垫层-吊放井管-回填井管与孔壁间的碎石过滤层-洗井-井管内下设水泵、安装抽水控制电路-试抽水-降水井正常工作-降水完毕-封井。

二是适宜管材针对地下水水质对管道材质的腐蚀性差异，管材也需分段设计，对管材有腐蚀性的管段应采用不受腐蚀、适宜的管材，并做好预应力钢筋混凝土管的外防腐以及钢管的内防腐、外防腐，以延长管道的使用寿命。

三是井室防渗材料项目区部分地段地下水位较高，部分井室须进行防水处理。考虑混凝土结构易受到氯离子等活性物质浸蚀，选用防渗材料必须要耐受氯离子腐蚀和酸、碱、盐的浸蚀；且井室内部长期处于被动水压力包围环境中，防渗材料与混凝土粘结强度必须要大；再结合抗冻性能要求等，井室防渗关键材料选用TB-混凝土胶、TB-混凝土宝(Ⅱ型)、TB-混凝土宝(Ⅲ型)、TB-水工高性能涂料等。