排水管道沉陷原因及应对方法
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【摘要】本文针对软弱土层排水管道的沉陷问题，分析产生原因，提出相应对策，降低城市排水管道坍塌产生的损失。
【关键词】排水管道沉陷 危害 解决办法
中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：
城市排水管网承担雨水、污水的收集、输送、排除任务，能否快速、安全、有效地排放，反映出排水管网运行的好坏，直接关系人民群众的正常生活。随着社会的发展和时代的进步，城市污、雨水管道的发展状况越发凸显出其制约城市经济建设的发展。
由于管道建设年代不同，从管道材质、接口形式、施工方法等各不相同。齐齐哈尔污水管道从四五十年代开始建设，至今仍在使用，受当时制管技术、施工技术的影响，这些管道经过长时间的的运行，都存在一定的病害。诸如：管道的腐蚀剥落、变形、接口渗漏、管口错位、沉陷，其中尤其以管道沉陷最为严重，危害最大，沉陷区域小则数平方米，大则数百平方米；轻者造成路面下陷，影响行车安全，重者还会影响地下管线和地面构筑物的安全。
一、管道下陷的原因
管道下陷度发生于流砂地区，造成沉管的原因有以下几方面：
1、地质条件：就齐齐哈尔而言，在构造上 ,位于新华夏系第二沉降带松辽凹陷的边缘 ,水文地质条件较为复杂 ,由巨厚的白垩纪、第三纪陆相碎屑岩沉积物和第四纪砂、砂砾石为主的松散堆积物组成。地质条件复杂，抗剪切强度、承载力不同，管道埋深大，在遇粉质粘土、细砂等软弱土层时，特别是粉、细砂，水的饱和程度对其工程性质有直接影响，饱和的粉、细砂呈散粒状态，如果，一旦管道接口、管道上空隙在水头差作用下，土体颗粒流动起来，就形成流砂，造成土体大量流失。
2、管道接口形式不合理
2.1在早期排水通用图集的管道接口都较为简单，以水泥砂浆或钢筋混凝土腰箍，属刚性接口。该接口要求土地基强度均匀，接口间不允许有沉降或转动，否则就会开裂渗漏。早期的柔性接口，其承插管采用沥青麻丝作为止水材料，以水泥砂浆封闭止水材料，能够适应一定的位移和转动，由于管口的相对转动会使三角水泥腰箍碎裂而脱落，从而使沥青麻丝脱落，使接口破坏造成漏水；平口、企口管，柔性接口由沥青胶泥、沥青麻丝，钢筋混凝土预制套环、水泥砂浆组成。因此，虽为柔性接口，但接缝构造不合理，还是造成水密性差，填缝料易流失。由此可见，软土基上采用刚性接口是存在问题的，特别是在流砂地区，留下后患更多。早期的柔性接口，已经不能适应软土地基的沉降及变形要求。
3、顶管和顶管接缝
我国从上世纪60年代初开始顶管施工排水管道，先后经过10多年的探索，形成平口管顶管接缝的基本形式，该接缝形式由于采用了钢套环有效地防止了管口错位，但未能很好地解决接缝的水密性问题。
4、管道施工质量的影响
4.1在排水管道施工中，没有按要求对排水管线做全面的质量检验，尤其是闭水试验完全为应付性的。在排水管道交付使用后，由于管节抹带接口和检查井与管节接触处不严密等原因使管线某些部位产生渗漏，由于长期渗漏致使地层土的流失和产生流沙造成管道的下沉破坏，而致使路面产生裂缝，严重的使路面产生下沉破坏。
4.2回填土未按规定分层回填土，大石块等进入沟槽，未能分层夯实，使土体沉降量大。
4.3钢板桩拔除对沟槽底部土体扰动过大，造成管道建成、路面修复后，在外荷载的作用下，沉降所产生的应力大于管道接口所能承受的应力。
二、改善沉管的几点建议
1、在流砂地区对管道进行保护：对周围的土体进行加固，改善土的物理力学性能。通常采用注浆方法，按加固机理可分为渗透注浆、压密注浆、劈裂、高压喷射注浆。按注浆材料可分为水泥浆和化学浆。通过注浆可增加土体的团结力，提高地基的承载力，消除失陷性和不均匀沉降。对管道外土体注浆通常采用管内向管外注浆，或在地面钻孔注浆。解决管外土体流失，注浆材料通常用水泥浆液活粉煤灰水泥浆液。
2、针对新建排水管道：对在软弱土层中施工的混凝土管，接口采用橡胶圈柔性接口，以适应一定的转角要求。
3、对施工过程质量控制：
严格执行国家和部颁的工程质量检验标准。管道接口施工质量控制，做好施工时砂浆级配，在抹口范围内进行凿毛处理，以增加砂浆与管壁的粘结力和粘结面积。抹带接口时要将管口清理干净，并浇水湿润，砂浆抹压密实，并要及时进行覆盖养护；拔桩时要间隔拔桩，及时回灌黄沙或压力注浆，保证空隙密实。
减少对沟槽土体的扰动，减少回填量。快速施工，控制沉降量。沟槽开挖深度越深，回弹量越大，由于基底的回弹笔挖土实际上有一段滞后过程，回弹量随时间增长而增长，到一定长时间终止回弹，故应缩短开挖时间，因此对沟槽应逐步开挖，连续施工，把回弹量控制在最小范围。
严把沟槽回填土质量关，严禁带水回填土，特别对胸腔回填部分应予重视，分层填筑，分层夯实，据资料显示，回填引起的沉降量在10—20mm。
管道工程的闭水试验是主要的必检项目之一。不论是污水管道，还是雨水管道，都应逐段严格做闭水试验。这样，当发现有渗漏的部位可及时进行补救，防止由于排水管道的渗漏而导致地基土的流失，流砂使管道产生下沉破坏。
4、对现有排水管道：应加强管理，加强检查，根据规程进行地面检查和管内检查，对已发生沉陷渗漏的 管道可采取局部修理法和内衬修理法。
局部修理法有上世纪80年代开始的石棉水泥法和钢内套环法，石棉水泥法是对损坏的接口进行清创凿除，然后嵌打石棉水泥堵漏；内套环法一般采用管外注浆，稳固土体，减少水土流失，管内凿补，加设橡胶止水带，加设钢内套环的办法，但该法对沉降量大地管道，会缩小管道的过水断面。
内衬修理法主要有（1）插入套管法。主要是将事先预制好的塑料圆形管或折叠式套管，在现场焊接，牵引就位，固定在旧管线上的一种方法。
（2）内涂层法。经过长期的实践改进和原材料工业的长足进步，已形成了如水泥砂浆衬里、树脂涂层方法等系列工艺技术。但也存在有待改进的工序，如表面处理技术、内补口技术和质量检测技术等。
（3）软管翻衬法。在20世纪80年代初，英、美、日等国兴起新技术产业，而且以较快的速度形成系列化。随着高分子化学工业的发展，该方法采用了复合增强聚酯纤维和热固型树脂，利用水压或气压翻衬，固化方式为热水或自然冷却；衬里厚度为4～20 mm，施工管径为20～3 000 mm，一次施工长度为900 m，最大施工压力为1.72 MPa，内衬层使用温度达 95 ℃ ，其继续使用寿命可达30年以上。软管翻衬是当前公认的适用范围广、施工简便、辅助设施少、社会效益好、应用较广泛的方法。