浅谈发泡聚苯乙烯泡沫材料在市政管道保护工程中的应用

2021-05-06喻旻天

城市建设理论研究（电子版） 2021年2期

喻旻天

珠海正圆人力资源有限公司广东珠海 519000

1 工程情况介绍

本工程位于广东省珠海市横琴新区填海区域，为片区市政基础设施工程。场地吹填完成后地面标高约为0.0m至1.0m。场区现状主要为海域、水塘、排水沟等地表水，本工程需将场地填筑至规划标高3.8m进行市政路网建设。

场地现状有两根燃气管，规格为RQ（钢）DN660，压力7.8MPa。两条管分别沿东西走向、南北走向，汇聚于场地西北角的现状天然气站。其中南北走向燃气管，最深埋深为15m，最浅埋深为1.5m，位于场地西侧，与拟建道路局部线位重叠，重叠长度约210m。

场地另有两根D2000mm供水管，管底采用预应力管桩为基础，与本工程建设路网有四处交叉，均位于路网交叉口位置。

2 工程地质条件

本工程场地地质条件较差，由上至下地层依次为地表水、淤泥、淤泥质土、黏土、全风化花岗岩。其中淤泥层平均厚度约20.00m，饱和，流塑，成分以粘粒为主，局部夹薄层细砂，含水量65%，直剪快剪法测得黏聚力5.0kPa，内摩擦角2.8°；淤泥质黏土平均厚度约12.00，饱和，软塑，成分以粘粒为主，局部夹薄层细砂，含水量55%，直剪快剪法测得黏聚力7.5kPa，内摩擦角4.5°。

3 发泡聚苯乙烯泡沫材料简述

发泡聚苯乙烯材料（Expanded Polystyrene，以下简称EPS材料）是一种新型路堤填筑材料，其具备超轻质、耐压缩的优点。在密度20kg/m3至43kg/m3范围其5%应变时的抗压强度可达90kPa至330kPa（详见下表），且进入塑性后无剪断特征。EPS材料还具备良好的耐水性，其10年间的最大吸水量小于10%。

EPS作为填筑材料使用时，可有效减小地基顶面的垂直土压力，减少软土地基的沉降，并减小附加荷载，保护地下管线和构筑物。同时降低侧向土压力，简化支挡结构物，有效防止侧向挤出和滑移。

但由于EPS材料的轻质性，使用时需要对其抗浮进行验算，尤其是填海区域地下水位受潮汐影响较大，全年各时段极端水位及长时间暴雨等极端情况均需进行抗浮复核。

4 工程现状燃气管保护方案

本工程场地现状DN660燃气管与拟建道路重叠管段全长210m，其中16m位于机动车道内，130m位于人行道内，64m位于填筑区域内。根据《中华人民共和国石油天然气管道保护法》、《关于规范公路桥梁与石油天然气管道交叉工程管理的通知》（交公路发[2015]36号）和燃气管产权单位的要求，道路建设和使用期间，现状管线外部荷载变化需严格控制，且施工期间现状燃气管5m范围内不得机械作业。

由于该段燃气管通过拖管施工，管道均位于淤泥层内，采用常规填土方式将场地标高由现状的0.0m提升至3.8m建设路网将对现状燃气管产生较大荷载。且施工期间若出现管道两侧填土不对称情况，将导致管道发生偏移，难以保障现状燃气管安全。因此本工程考虑现状场地0m标高以上燃气管两侧5m范围填筑295cmEPS填料，EPS填料密度要求为30kg/m3。在EPS填料上设置70cmC40钢筋混凝土板，混凝土板板长13m，板端设置D80cm钻孔灌注桩与板固结，桩沿燃气管方向间距为2.5m，垂直燃气管方向间距为11.5m，确保钻身不进入燃气管5m净距内。桩长40m，为摩擦桩，桩端穿透软土层进入黏土层和砂层8m。

当低水位时，按水位位于0m以下考虑，EPS填料施加在现状场地上的荷载仅为0.89kPa，对现状管线影响小，而此时混凝土板重及其上荷载通过桩基传入持力层以避免对燃气管施加荷载。当高水位时，按水位3.8m考虑，EPS填料受浮力影响顶推钢筋混凝土板。此时板端桩基变为抗拔桩，为上部结构提供抗拔力以限制EPS填块上浮。

在施工过程中，为确保现状燃气管安全，桩基采用旋挖钻施工以减少对现状燃气管影响。EPS填块填筑时需选择低水位时段，确保施工基面干燥，自下而上逐层错缝对称均匀铺设。

5 工程现状D2000mm供水管保护方案

本工程建设期间现状供水管已投入使用。考虑到其已采用预应力管桩进行软基处理，对于供水管穿过的道路交叉口采用搅拌桩复合地基处理，搅拌桩分长桩（D800）与短桩（D600），2.0m×2.0m正方形布置，D600短桩桩长为8m，加固桩间土，D800长桩桩长≤25m，处理边界在对澳供水管软基处理实施范围退让1m。

由于供水管在建设时已将管顶覆土顶填筑至3.8m规划标高。因此本工程建设时无需考虑填土，仅需将管顶以上2m土置换为EPS填料以平衡市政路网投入使用后增加的行车荷载即可。同时为避免EPS填料过量变形易导致路面裂缝和不均匀沉降等病害，在EPS填料及路基土上设置一层15cm厚C35钢筋混凝土板使行车荷载和路面结构荷载得到均匀扩散。