流沙地层中排水管道闭水试验允许渗水量探讨.pdf
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1、第 3 5卷第 1 1期 2 0 1 3年 1 1月 人民黄河 YELL 0W RI VER Vo 1 3 5, No 1 1 NO V 2 01 3 【 水利水 电工程 】 流沙地层中排水管道闭水试验允许渗水量探讨 沈 浩 ( 同济大学,上海 2 0 0 0 0 1 ) 摘要: 借助地质资料及试验研究结果, 从地质条件、 工程设计和施工等 3个方面分析了上海高地下水位的流沙地层中 频频发生排水管道沉陷的原因, 通过对国内外闭水试验标准的对比分析和模型验算, 提 出了适合流沙地层区域排水管道 闭水试验允许渗水量标准的建议值, 以降低流沙地层中排水管道沉陷的发生频率。 关键词 : 流沙地层;闭水
2、试验;渗漏量;排水管道 中图分类号 :$ 2 7 6 3 文献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 3 1 1 0 4 0 I n v e s t i g a t i o n f o r t he S e we r s Pe r mi t t e d I n fil t r a t i o n Vo l ume o f W a t e r Ob t ur a t i o n T e s t i n Qu i c k s a n d S t r a t u m S HEN Ha o ( T o n i U n i
3、 v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 0 1 ,C h i n a ) Ab s t r a c t :B a s e d o n t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n a n d e x p e ri me n t al r e s u l t s ,t h i s p a p e r a n a l y z e d t h e c a u s e s o f t h e s e we r s d r a i n a g e s u b s id e n c e h a p p e n e d o
4、fte n i n t h e q u i c k s an d s t r a t u m in S h a n g h a i Ci t y f r o m t h r e e a s p e c t s o f e n g i n e e rin g d e s i g n an d c o n s t r u c t i o nTh r o u g h c o mp a r a t i v e a n a ly s i s o f wa t e r o b t u r a t i o n t e s t s t a n d a r d s a t h o me an d a b r o
5、 a d an d mo d e l c h e c k i n g,t h i s p a p e r p u t f o r wa r d for t h e s t a n d a r d s o f s e we r s p e r mi t t e d i n fil t r a t i o n v o l u me o f wa t e r o b t u r a t i o n i n q u i c k s a n d s t r a t u m a r e a r e c o mme n d e d v a l u e s,i n o r d e r t o red u c
6、e t h e o c c u r r e n c ee q u e n e y o f p i p e d r a i n a g e s u b s i d e n c e i n q u i c k s a n d s t r a t u m Ke y wo r d s:q u i c k s an d s t r a t u m;wa t e r o b t u r a t i o n t e s t ;l e a k a g e ;s e we r 1 流沙对排水管道的危害 流沙是排水管道工程建设 中经常碰到的一种工程地质现 象 , 发生的主要原因是含水饱和的松散粉性土、 沙性土产生
7、渗 流而失去稳定。在流沙地层中, 当地下水的压力差达到一定数 值时, 就会产生地下水带着泥沙一起涌冒的现象。流沙现象的 产生可以用图 1 来说明, 若在一个容器中放上细沙, 其下设置 滤网, 在加水的情况下 , 水流就沿着箭头方向流动, 因而产生了 上升的总压力P , 随着 h不断变大, 总压力 P也不断增大, 当P 与土样的重力相等时, 即出现水力梯度临界值 h 。 , 当 h值超过 h 时就会产生流沙现象。 图 1 室内模 拟流 沙现象 根据上海地基基础设计规范编制组对上海地区流沙地层 的研究分析, 上海流沙地层的土质以松散粉性土、 沙性土为主, 地下水位较高( 一般为路面以下 1 01
8、5 m) , 绝大多数高于 排水管道的埋设深度, 管道周边土体的含水率较高, 极易使管 道外土体随地下水流入管内, 造成管周的土体流失 , 日积月累, 管周形成“ 空洞” , 导致土体沉陷和管道下沉 , 严重的甚至造成 道路路面坍塌 , 俗称“ 沉管” 。 高水位流沙地层容易诱发“ 沉管” , 严重影响排水管道的使 用寿命 , 且会对城市交通、 周边建筑等造成很大影响。上海“ 沉 管” 发生频率较高的地 区主要集中在杨浦、 普陀、 虹 口、 闸北 4 个区。这些区域绝大部分是与吴淞江故河道的范围重叠的, 在 近 1 2 a完成的 1 0 8项“ 沉管” 抢修工程中, 9 9例发生在吴淞江 故河
9、道的范围内, 比例高达 9 1 7 。 2 “ 沉管 发生原因分析 2 1 地质原因分析 根据上海地基基础设计规范编制组对上海地区流沙地层 的研究分析, 以及对普陀、 闸北等区发生流沙现象地点的钻孔 资料及土质分析, 归纳得 出易于产生流沙现象的 5个土质条 件 : 黏粒含量 7 5 ; 不均匀 系数在 1 6 3 2之间; 土的孔隙比e 0 8 5 ; 含水量 3 5 ; 厚 度 2 5 m的沙性 土及 粉性 土 。 上海“ 沉管” 频发区域的排水管道埋设地往往是流沙地层, 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 8 - 3 0 作者简介: 沈浩( 1 9 8 1 一) , 男, 江苏盐城人,
10、工程师, 主要从事排水管道建设工 程 管理 工作 。 E- ma i l :s md a s h 1 2 6 c o m 1l 3 人 民 黄 河2 0 1 3年第 1 1期 且地下水水位较高, 一般为地面以下 l m左右, 完全符合产生 流沙的条件, 这是造成这些区域“ 沉管” 频发的主要地质原因。 2 2 设计、 施工等原因分析 根据流沙地层的土质特点 , 排水管道接口或者任意某个环 节止水功能失效就会诱发“ 沉管” , 而 上海早期的排水管道接 口 设计均为刚性接口, 抵抗不均匀沉降能力较差, 特别是在流沙 地层中容易发生管道接 口渗漏, 引起管周土体流失, 时问久了 就会诱发“ 沉管”
11、 。 排水管道在施工验收时按规定要进行管道闭水试验, 闭水 试 验的允许 渗漏 量 , 上海早 期采用 的是 市 政工 程施工 及验 收 技术规程 中的标准, 目前采用 城镇排水工程施工质量验收规 范 ( D G T J 0 8 2 0 1 02 0 1 2 ) 来检验管道严密性。而在流沙地 区采用与其他土质条件同样的标准是否偏低, 笔者通过闭水试 验标准比较和验算来说明。 3 常见排水管道闭水试验标准的比较 常见的国内闭水试验标准有上海 市政工程施工及验收技 术规程 、 城镇排水工程施 工质量验收规范( D G T J 0 8 2 0 1 0 2 0 1 2) 、 国标 给 水排水 管道工程
12、施 工及 验收 规范 ( GB 5 0 2 6 8 2 0 0 8 ) , 这 标准中的闭水试验允许渗漏量都是以 m ( k md ) 为单 位 的, 其 中 G B 5 0 2 6 82 0 0 8与 D G T J 0 8 2 0 1 0 2 0 1 2的标准是一致 的 。而国外 闭水 试验标 准常用的 有美国标准 A T S M 9 6 9 M一0 2和欧洲标准 D I N E N 1 6 1 0 : 1 9 9 8 , 闭 水试验允许渗漏量标准单位是采用 l J( m m( 管道直径) k m( 管 道长度) d ) , 或者 J l ( m ( 管道 内表面积 ) 3 0 m i n
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