章志松(蘇州市政工程總公司)

　　由于城市建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的需要，蘇州自80年代初以來(lái)，在地下敷設(shè)了大量的污水管道，并建起多座不同規(guī)模的污水處理廠(chǎng)。但隨著污水處理廠(chǎng)的啟動(dòng)運(yùn)行也發(fā)生了多起嚴(yán)重管道滲漏、斷裂和下沉事故，使管道報(bào)廢、路面下塌。這些事故的發(fā)生一部分是由于管道的施工質(zhì)量問(wèn)題，但也有一部分管道按《市政排水管渠工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》CJJ3—90(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》)所做的閉水試驗(yàn)是合格的。筆者對(duì)一些報(bào)廢的管道及所處的地質(zhì)、水文情況進(jìn)行了調(diào)查、分析，從中發(fā)現(xiàn)了其報(bào)廢的原因。

1 分析與計(jì)算

　　經(jīng)考察，閉水試驗(yàn)合格但報(bào)廢的管道有兩個(gè)特點(diǎn)：
　　①管道埋置較深，均處于極易產(chǎn)生流砂、地下水豐富的輕亞粘土或細(xì)、粉砂土層中；
　　②管道為污水廠(chǎng)或污水泵站的進(jìn)廠(chǎng)管、離進(jìn)水口較近的過(guò)河管道以及離河道較近的管段。例如蘇州南環(huán)污水泵站進(jìn)廠(chǎng)管的下沉，又如離該泵站不到170m的張家橋污水過(guò)河管，在使用不到一年的時(shí)間就發(fā)生下沉，河西下沉62.2cm，河?xùn)|下沉89.6cm，管內(nèi)充滿(mǎn)細(xì)砂。
　　為了弄清細(xì)砂是如何進(jìn)入管道的，對(duì)沉管比較嚴(yán)重的南環(huán)泵站污水管道埋深處的土層進(jìn)行了取樣、篩分分析，試驗(yàn)記錄如表1。

　　表1表明：該土層中>0.1mm的顆粒占90.44%，超過(guò)75%，按路基土分類(lèi)屬細(xì)砂土。?
　　同時(shí)還考察了按《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求做閉水試驗(yàn)的情況。根據(jù)《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，閉水試驗(yàn)的水位應(yīng)為試驗(yàn)段上游管道內(nèi)頂以上2m，且在管道填土前進(jìn)行，不考慮管道縱坡，污水管道閉水試驗(yàn)見(jiàn)圖1。

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　　假設(shè)某段管徑為D的污水管道閉水試驗(yàn)允許滲水量Q集中于一孔徑為d的小孔滲流，且小孔位于管底。由于孔徑d<1/10H=1/10×2=0.2 m，閉水試驗(yàn)應(yīng)在管道填土前進(jìn)行，即管內(nèi)的水通過(guò)小孔直接滲流入大氣中，且管壁厚度δ一般均>(3.5～4)d?，所以污水管道閉水試驗(yàn)允許滲水量集中于一小孔，出流應(yīng)屬小管徑短管的自由出流，其滲水孔徑d可按“短管自由出流”的流量公式計(jì)算，即：

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　　根據(jù)《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中的“排水管道閉水試驗(yàn)允許滲水量”及上述公式，分別計(jì)算出混凝土或鋼筋混凝土污水管道各種常用管徑在10m、100m及1 000m長(zhǎng)時(shí)的允許滲水量Q及其集中滲水孔徑d值(見(jiàn)表2)。

　　比較表1和表2不難看出，細(xì)砂土層中占92.11%的<0.25mm的砂土顆粒粒徑比集中滲水孔的孔徑小得多(按表2統(tǒng)計(jì)約為4～71倍)，隨著污水管道的啟用，管外的地下水通過(guò)小孔向管內(nèi)滲流，由于管道離污水廠(chǎng)、污水泵站較近，受進(jìn)水泵的吸力較大，過(guò)河管及離河較近的管道地下水又特別豐富，向管內(nèi)滲流的地下水將大量小于孔徑的細(xì)、粉砂土顆粒源源不斷地帶入管內(nèi)，形成流砂，日長(zhǎng)時(shí)久勢(shì)必把管基座下的土基掏空，使管道下沉、斷裂、報(bào)廢。?

2 結(jié)論與建議

　　依筆者之見(jiàn)，《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中排水管道閉水試驗(yàn)的允許滲水量主要是受兩個(gè)條件控制：
　　①排水管道的滲水量不致造成地下水的污染；②排水管道的滲水量不致造成污水廠(chǎng)處理的污水?dāng)?shù)量超過(guò)其設(shè)計(jì)能力的允許范圍。?
　　一般情況下，《評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中確定的允許滲水量能夠確保污水管道的正常安全運(yùn)行，但在易產(chǎn)生流砂的輕亞粘土及細(xì)、粉砂土層中鋪設(shè)的污水管道，根據(jù)上述分析計(jì)算，這個(gè)允許滲水量顯然是偏大了，即不能確保此類(lèi)污水管道的正常安全運(yùn)行。因此其閉水試驗(yàn)的允許滲水量應(yīng)嚴(yán)格控制，當(dāng)其值等于滲水孔徑為0.1 mm時(shí)的滲水量，則從表1可以看出細(xì)砂土層中只有等于(當(dāng)滲水量集中于一孔滲流時(shí))或小于(當(dāng)滲水量分散于幾孔滲流時(shí))總土重9.56%的土顆粒可以通過(guò)，這樣發(fā)生砂土顆粒隨地下水大量涌入管內(nèi)的幾率就會(huì)大大下降，從而基本上保證了污水管道在一段時(shí)期內(nèi)的正常安全運(yùn)行。?
　　由于要求的滲水量是在一次閉水試驗(yàn)中集中滲水孔徑為0.1 mm時(shí)的滲水量，所以其大小與管道長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，而與閉水試驗(yàn)的次數(shù)有關(guān)。同樣長(zhǎng)度的污水管道分段閉水的段落越多，只要其每段閉水試驗(yàn)的滲水量均等于或小于集中滲水孔徑為0.1 mm時(shí)的滲水量，就可認(rèn)為該段污水管道是安全的。?
　　混凝土或鋼筋混凝土污水管道各種常用管徑在集中滲水孔徑為0.1 mm時(shí)的滲水量見(jiàn)表3。

?　從表3可以看出，其滲水量是比較小的，若采用常規(guī)的“帶井閉水法”很難測(cè)定滲水量的數(shù)值，因此建議采用不帶井的“量筒法”來(lái)做閉水試驗(yàn)。?
　　當(dāng)然為確保在易產(chǎn)生流砂的土層中鋪設(shè)的污水管道閉水試驗(yàn)的允許滲水量能達(dá)到上述要求，還必須從設(shè)計(jì)及施工兩個(gè)方面采取必要的措施，如選擇合適的管材和接口，用注漿加固地基，管子和窨井采用柔性連接，施工時(shí)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程并采取有效的降水措施及選擇合適的施工工藝等。?

　　作者通訊處：215004蘇州市勞動(dòng)路雙橋蘇州市瀝青預(yù)制供應(yīng)站?
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　　(收稿日期1999-05-21)