管道工程在湿陷性黄土条件下的基础处理与施工

引言

湿陷性黄土的自重湿陷性和非自重湿陷性有着极大的差别，浅水位区域地下水渗会加快土体软化，传统的换填工艺成本较高，周期性较长，超长大口径管道对地基不均匀沉降较为敏感，接口渗漏问题较为明显，在冬季雨季进行施工时，难以对质量进行控制。项目通过一系列技术应用，解决了不良地质条件下的基础处理以及管道安装问题，希望能为同类工程提供可靠的技术参考。

1 工程概况

某县城乡融合发展供水工程是陕西某市的重要民生水利项目，输水线路较长，使用DN500/DN700CWFP 管，施工时间长，需要跨越冬，雨期环境较为复杂。线路穿过多处失陷性黄土区域：某段为非饱和湿线性黄土，易浸水下沉；某段处于浅水位，湿陷和渗水都有；某段是湿陷性粘土，容易液化。项目集中于湿陷性黄土条件下管道工程基础处理和施工，面对极其复杂的地质问题。

2 施工难点与技术挑战

2.1 地基处理复杂性

湿线陷性黄土的自重湿陷性和非自重湿陷性有着极大的区别。在浅水位区域，地下渗水容易造成土体软化，从而增加地基处理的难度。传统的换填工艺如水泥土，灰土垫层等，成本较高，施工周期长，无法满足复杂地质条件下的工程需要，为了解决施工中所遇到的问题，需要改进处理方案，因此需要创新工艺。

2.2 管道安装风险

超长大口径 CWFP 管对地基不均匀，沉降较为敏感，接口容易发生变形从而造成渗漏。通过建筑垃圾再生骨料分层夯实，增加地基的承载力，在湿陷性和非湿陷性土层交接处，设置 3m 宽级配碎石过渡带减小刚度突变，通过使用水准仪对基础换填层进行沉降监测，控制地基沉降差在一定的范围内，以减少管道纵向应力的集中，确保接口的密闭性以及施工的安全性。

2.3 季节性施工影响

在湿陷性黄土夹风积沙地质的管道施工中，雨期降水容易造成黄土层局部坍塌，冬季由于低温，使砂垫层等地基的处理材料难以压实，为了解决这些问题需要制定专业的工艺。雨期施工时，对开挖的沟槽覆盖塑料布，防止雨水浸泡，通过减少安装时间以及回填间隔，控制回填土的含水量。冬季施工时，使用热水拌合砂垫层保证摊铺温度，加热橡胶密封圈，及时回填保温材料，保证在不同的季节进行施工时的施工质量。

2.4 创新工艺应用

对于湿陷性黄土的工程特点，某县城乡融合发展供水工程项目放弃水泥土等传统填充材料，使用破碎筛分后的混凝土块，砖块等建筑垃圾再生骨料，通过分层夯实工艺提高地基承载力。这项工艺不仅实现了对建筑垃圾资源的利用，而且降低了施工成本。对于浅水位区域，项目使用钢板桩支护和明沟排水系统进行排水，保证地下水位降至沟槽底以下 0.5m，确保了沟槽开挖和基础施工的安全。形成了一个适用于湿陷性黄土地区的管道基础处理流程。

3 湿陷性黄土基础处理关键技术

3.1 建筑垃圾再生骨料换填工艺

在湿陷性黄土夹风积沙地质条件下的超长 CWFP 管施工中，建筑垃圾再生骨料换填工艺对材料和施工流程有严格要求。在材料方面，再生骨料粒径和含泥量需达到一定标准，通过级配优化保证 5^～30mm 颗粒的占比在一定的范围内从而提高压实性能。施工过程中，先清理表层松散的泥土，开挖的深度需达到设计的要求，分层铺设再生谷，每层的厚度需要在一定的范围内通过使用激振力 ⩾25t 的重型振动压路机压实，检测压实度达到标准后再进行铺设。换填完成后铺设一定厚度的中粗砂找平层，控制管道基础平整度的误差在一定的范围内，为后续的管道安装提供基础。

3.2 降排水与支护协同作业

在湿陷性黄土夹风积沙地质的浅水位区域施工时，沟槽降水和边坡稳定控制是重要环节。项目使用“钢板桩支护 + 明沟排水”工艺：在沟槽两侧打入钢板桩，桩间距控制在一定的范围内，形成一个连续的支护结构，并且沿沟槽底部两侧设置一个明沟排水系统，每隔一段距离设置集水井，通过水泵抽取地下水，保证水位降至沟槽底以下 0.5m，降低地下水对地基稳定性的影响。对于湿陷性黄土容易受到雨水冲刷的特点，沟槽边坡采用 1:1.5^～1:2 的放坡系数，在坡面挂设钢筋网片后，喷射一定厚度的 C20 混凝土，形成一个刚性防护层，可以防止边坡坍塌，确保沟槽施工的安全性以及后续管道安装的稳定性。

3.3 管道基础监测与调整

在湿陷性黄土夹风积沙地质条件下的超长 CWFP 管施工中，时刻监测和柔性基础过渡是控制地基不均匀沉降的重要措施。施工时在基础换填层按一定间距设置沉降观测点，使用水准仪时刻监测沉降量。当单日沉降速率超过一定范围时，则停止管道安装，对基础进行检查，消除潜在风险。在湿陷性黄土和非湿陷性土层交界处设置 3m 宽级配碎石过渡带，通过利用不同粒径碎石的级配差异，减少地基刚度突变造成的应力集中问题，保证在复杂的地质条件下，管道基础的稳定性以及安全性。

4 施工质量控制与应用成效

4.1 质量验收标准

在湿陷性黄土夹风积沙地质条件下的超长 CWFP 管施工中，压实度和接口密封性检测是质量控制的重要环节。再生骨料换填层使用环刀法监测压实度，通过使用系统抽样的方法，在每 1000m² 中抽取 3 个样本，并对其进行检验，合格率必须达到 100% ，以保证地基承载力符合工作标准。管道安装完成后，需要进行闭水试验，在 0.6MPa 的压力下，如果 30min 内渗漏量在一定的范围内则判为合格，严格控制接口密封性。避免由于地基沉降或接口渗漏而影响管道运行，保证工程的质量符合设计标准。

4.2 技术经济效益

在该项目中，针对湿陷性黄土夹杂风积沙地层的超长 CWFP 管道施工，通过工艺创新取得了显著的经济和社会效益。使用建筑垃圾再生骨料代替传统的水泥土等换填材料，降低基础成本，减少建筑垃圾外运量，实现对资源的重复利用。施工过程中使用分层分段施工和降排水同步作业的方式，优化湿线性黄土段施工流程，减少施工周期，保证施工进度。建筑垃圾资源化利用的方法减少了对天然砂石的开采，符合绿色施工的理念，为同类型工程在成本控制，工期管理和环境保护方面提供了实践经验。

结束语

某县城乡融合发展供水工程通过使用建筑垃圾再生骨料换填，降排水和支护协同等创新工艺，解决了湿陷性黄土条件下管道基础处理和施工难题。将来，对于更深层次的湿陷性黄土，可探索深层水泥搅拌桩和土工格式联合加固方法，提升地基承载力以及抗变形能力，为类似的地质条件下的长距离输水管道工程提供技术参考。

参考文献：

[1] 韩宇 . 浅谈湿陷性黄土地区给水管道工程施工技术 [J]. 建材与装饰 ,2020(15):23-23+25.

[2] 王军 , 车顺利 , 鲁科伟 , 刘涛 , 刘锋 , 冯平刚 , 庞伯峰 . 高烈度湿陷性黄土地区 TOD 项目的特殊地基处理及基础选型设计 [J]. 建筑结构 ,2024,54(22):133-138.

[3] 张勇 , 刘琛 , 牟艳祥 . 湿陷性黄土区输水隧洞盾构施工风险评估 [J].人民长江 ,2024,55(4):184-191.