浅谈各类管道的管道基础及回填材料

文摘   科学   2023-08-21 22:59   江西  

在聊各类管道的管道基础及回填材料之前,我们先谈谈管道以及管道接口分类。因为规范对各种管材的管道基础,是根据管道以及管道接口分类来对应的。

以下文字选自《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008:

刚性管道:

主要依靠管体材料强度支撑外力的管道,在外荷载作用下其变形很小,管道的失效是由于管壁强度的控制。本规范指钢筋混凝土、预(自)应力混凝土管道和预应力钢筋混凝土管道。

柔性管道:

在外荷载作用下变形显著的管道,竖向荷载大部分由管道两侧土体所产生的弹性抗力所平衡,管道的失效通常由变形造成而不是管壁的破坏。本规范主要指钢管、化学建材管和柔性接口的球墨铸铁管管道。

刚性接口:

不能承受一定量的轴向线变位和相对角变位的管道接口,如用水泥类材料密封或用法兰连接的管道接口。

柔性接口: 

能承受一定量的轴向线变位和相对角变位的管道接口,如用橡胶圈等材料密封连接的管道接口。

总结:

常见刚性管道:钢筋混凝土、预(自)应力混凝土管道和预应力钢筋混凝土管道、法兰(刚性)接口的球墨铸铁管;

常见柔性管道:钢管、化学建材管和柔性接口的球墨铸铁管管道(钢管、柔性接口的球墨铸铁管管道属于柔性管道)

常见刚性接口:水泥类材料密封、用法兰连接的管道接口、螺纹接口、焊接接口、热熔接口 (刚性接口定义,不能承受一定量的轴向线变位和相对角变位的管道接口。螺纹接口、焊接接口、热熔接口按定义可知,为刚性接口)

常见柔性接口 :橡胶圈等材料密封连接的管道接口

刚性管道可以刚性接口,也可以柔性接口;同样,柔性管道也可以柔性接口,也可以刚性接口。管道材料的刚性、柔性与接口的刚性、柔性没有必然关系。


以下为以管道和接口类型选择管道基础分析与总结:


第一类、刚性管道刚性接口管道基础:钢筋混凝土、预(自)应力混凝土管道和预应力钢筋混凝土管道几乎很少法兰连接、螺纹接口、焊接接口、热熔接口的,刚性接口的只有一个用水泥密封(很少用,大多数混凝土管道,都使用承插接口)

通用条文:

1、原状土地基局部超挖或扰动时应按本规范第4.4节的有关规定进行处理;岩石地基局部超挖时,应将基底碎渣全部清理,回填低强度等级混凝土或粒径10~15mm的砂石回填夯实;(刚性管道刚性接口管道基础规范分为两种基础,第一种需要地基处理)

注:第4.4节

4.4.1  管道地基应符合设计要求,管道天然地基的强度不能满足设计要求时应按设计要求加固。

4.4.2  槽底局部超挖或发生扰动时,处理应符合下列规定:

    1  超挖深度不超过150mm时,可用挖槽原土回填夯实,其压实度不应低于原地基土的密实度;

    2  槽底地基土壤含水量较大,不适于压实时,应采取换填等有效措施。

4.4.3  排水不良造成地基土扰动时,可按以下方法处理:

    1  扰动深度在100mm以内,宜填天然级配砂石或砂砾处理;

    2  扰动深度在300mm以内,但下部坚硬时,宜填卵石或块石,再用砾石填充空隙并找平表面。

4.4.4  设计要求换填时,应按要求清槽,并经检查合格;回填材料应符合设计要求或有关规定。

4.4.5  灰土地基、砂石地基和粉煤灰地基施工前必须按本规范第4.4.1条规定验槽并处理。

4.4.6  采用其他方法进行管道地基处理时,应满足国家有关规范规定和设计要求。

4.4.7  柔性管道处理宜采用砂桩、搅拌桩等复合地基。

2、混凝土基础条文( 混凝土管经常用的混凝土基础:具体参看《混凝土排水管道基础及接口》06MS201-1)

5.1.2  混凝土基础施工应符合下列规定:

    1  平基与管座的模板,可一次或两次支设,每次支设高度宜略高于混凝土的浇筑高度;

    2  平基、管座的混凝土设计无要求时,宜采用强度等级不低于C15的低坍落度混凝土;

    3  管座与平基分层浇筑时,应先将平基凿毛冲洗干净,并将平基与管体相接触的腋角部位,用同强度等级的水泥砂浆填满、捣实后,再浇筑混凝土,使管体与管座混凝土结合严密;

    4  管座与平基采用垫块法一次浇筑时,必须先从一侧灌注混凝土,对侧的混凝土高过管底与灌注侧混凝土高度相同时,两侧再同时浇筑,并保持两侧混凝土高度一致;

    5  管道基础应按设计要求留变形缝,变形缝的位置应与柔性接口相一致;

    6  管道平基与井室基础宜同时浇筑;跌落水井上游接近井基础的一段应砌砖加固,并将平基混凝土浇至井基础边缘;

    7  混凝土浇筑中应防止离析;浇筑后应进行养护,强度低于1.2MPa时不得承受荷载。

结论:可以看出《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008,混凝土管道刚性接口,是推荐混凝土基础的,而且没有要求要砂石垫层。但是原地基承载力要足够,且平整,便于铺设混凝土,如难以整平,还是建议砂石垫层找平,然后铺设混凝土基础。且图集《混凝土排水管道基础及接口》06MS201-1表格,混凝土管道刚性接口不常用砂石基础。此处提示:密切关注混凝土管道的接口类型,混凝土管道基础选择与接口类型关系很大,接口的刚性和柔性,直接影响基础的选择即使承插接口,也要确定是刚性填料接口还是橡胶圈接口。其他刚性管道柔性接口可类似参考或参考相应管材对应规范

第二类、刚性管道柔性接口管道基础:主要指钢筋混凝土、预(自)应力混凝土管道和预应力钢筋混凝土管道橡胶圈承插连接

通用条文:

1、原状土地基局部超挖或扰动时应按本规范第4.4节的有关规定进行处理;岩石地基局部超挖时,应将基底碎渣全部清理,回填低强度等级混凝土或粒径10~15mm的砂石回填夯实;(刚性管道柔性接口管道基础规范分为两种基础,第一种需要地基处理)

注:第4.4节

4.4.1  管道地基应符合设计要求,管道天然地基的强度不能满足设计要求时应按设计要求加固。

4.4.2  槽底局部超挖或发生扰动时,处理应符合下列规定:

    1  超挖深度不超过150mm时,可用挖槽原土回填夯实,其压实度不应低于原地基土的密实度;

    2  槽底地基土壤含水量较大,不适于压实时,应采取换填等有效措施。

4.4.3  排水不良造成地基土扰动时,可按以下方法处理:

    1  扰动深度在100mm以内,宜填天然级配砂石或砂砾处理;

    2  扰动深度在300mm以内,但下部坚硬时,宜填卵石或块石,再用砾石填充空隙并找平表面。

4.4.4  设计要求换填时,应按要求清槽,并经检查合格;回填材料应符合设计要求或有关规定。

4.4.5  灰土地基、砂石地基和粉煤灰地基施工前必须按本规范第4.4.1条规定验槽并处理。

4.4.6  采用其他方法进行管道地基处理时,应满足国家有关规范规定和设计要求。

4.4.7  柔性管道处理宜采用砂桩、搅拌桩等复合地基。

(刚性管道柔性接口管道基础规范分为两种基础,第二种不需要地基处理,原状地基为岩石或坚硬土层时,不需要地基处理,建议采用砂石垫层,可以理解为岩石或坚硬土层为基础,在前基础上铺设砂垫层。此情况不能使用混凝土,回答是肯定,当然可以,但是没有必要,不经济,能省钱则省钱如果你用了混凝土基础,此处可以理解为砂石垫层,我的理解为了整平,方便铺设混凝土基础。要是承载力够,也能方便混凝土基础铺设,混凝土基础,我个人觉得砂石垫层也可以取消。但是土质良好,推荐砂石基础,讨论这个,则无太多意义。

3、混凝土基础( 混凝土管经常用的混凝土基础:具体参看《混凝土排水管道基础及接口》06MS201-1)

5.1.2  混凝土基础施工应符合下列规定:

    1  平基与管座的模板,可一次或两次支设,每次支设高度宜略高于混凝土的浇筑高度;

    2  平基、管座的混凝土设计无要求时,宜采用强度等级不低于C15的低坍落度混凝土;

    3  管座与平基分层浇筑时,应先将平基凿毛冲洗干净,并将平基与管体相接触的腋角部位,用同强度等级的水泥砂浆填满、捣实后,再浇筑混凝土,使管体与管座混凝土结合严密;

    4  管座与平基采用垫块法一次浇筑时,必须先从一侧灌注混凝土,对侧的混凝土高过管底与灌注侧混凝土高度相同时,两侧再同时浇筑,并保持两侧混凝土高度一致;

    5  管道基础应按设计要求留变形缝,变形缝的位置应与柔性接口相一致;

    6  管道平基与井室基础宜同时浇筑;跌落水井上游接近井基础的一段应砌砖加固,并将平基混凝土浇至井基础边缘;

    7  混凝土浇筑中应防止离析;浇筑后应进行养护,强度低于1.2MPa时不得承受荷载。

4、柔性接口的刚性管道的基础结构,设计无要求时一般土质地段可铺设砂垫层,亦可铺设25mm以下粒径碎石,表面再铺20mm厚的砂垫层(中、粗砂),垫层总厚度应符合表5.2.3的规定;

表5.2.3  柔性接口刚性管道砂石垫层总厚度

管径(mm)

  300~800

  900~1200

 1350~1500

垫层总厚度(mm)

      150

       200

        250

结论:可以看出《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008及《混凝土排水管道基础及接口》06MS201-1混凝土管道柔性接口橡胶圈接口)是推荐砂石基础(《混凝土排水管道基础及接口》06MS201-1,页5)。混凝土基础主要应对不良地址区域。排水管道埋设较深,有些地区地下水位浅或各种潮湿土壤以及地基软硬不均匀。所以混凝土管道柔性接口(橡胶圈接口)基础选择,因为与地下水位影响很大,建议参考当地做法。此处提示:密切关注混凝土管道的接口类型,混凝土管道基础选择与接口类型关系很大,接口的刚性和柔性,直接影响基础的选择即使承插接口,也要确定是刚性填料接口还是橡胶圈接口。其他刚性管道柔性接口可类似参考或参考相应管材对应规范

第三、柔性管道刚性接口管道基础:主要指钢管、化学建材管和柔性接口的球墨铸铁管管道焊接、热熔或法兰连接

通用条文:

 1、原状土地基局部超挖或扰动时应按本规范第4.4节的有关规定进行处理;岩石地基局部超挖时,应将基底碎渣全部清理,回填低强度等级混凝土或粒径10~15mm的砂石回填夯实;(柔性管道刚性接口管道基础规范分为两种基础,第一种需要地基处理)

注:第4.4节

4.4.1  管道地基应符合设计要求,管道天然地基的强度不能满足设计要求时应按设计要求加固。

4.4.2  槽底局部超挖或发生扰动时,处理应符合下列规定:

    1  超挖深度不超过150mm时,可用挖槽原土回填夯实,其压实度不应低于原地基土的密实度;

    2  槽底地基土壤含水量较大,不适于压实时,应采取换填等有效措施。

4.4.3  排水不良造成地基土扰动时,可按以下方法处理:

    1  扰动深度在100mm以内,宜填天然级配砂石或砂砾处理;

    2  扰动深度在300mm以内,但下部坚硬时,宜填卵石或块石,再用砾石填充空隙并找平表面。

4.4.4  设计要求换填时,应按要求清槽,并经检查合格;回填材料应符合设计要求或有关规定。

4.4.5  灰土地基、砂石地基和粉煤灰地基施工前必须按本规范第4.4.1条规定验槽并处理。

4.4.6  采用其他方法进行管道地基处理时,应满足国家有关规范规定和设计要求。

4.4.7  柔性管道处理宜采用砂桩、搅拌桩等复合地基。

(柔性管道刚性接口管道基础规范分为两种基础,第二种不需要地基处理。原状地基为岩石或坚硬土层时,不需要地基处理,直接告诉你需要砂垫层,可以理解为岩石或坚硬土层为基础,在前基础上铺设砂垫层有人说我土质好,能达到承载力,刚好土层又不坚硬,可以不用砂垫层吗?这个判定需要太多数据或者测试,没有可操作性,建议直接砂垫层)

结论:可以看出《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008,柔性管道基础推荐的是中粗砂基础,规范未提及柔性管道不能用混凝土基础,无论使用什么管道基础,一定要铺设砂垫层。但是还是建议按规范推荐的中粗砂基础,参考规范推荐回填示意图。

第四、柔性管道柔性接口:主要指钢管、化学建材管和柔性接口的球墨铸铁管管道承插连接

通用条文:

 1、原状土地基局部超挖或扰动时应按本规范第4.4节的有关规定进行处理;岩石地基局部超挖时,应将基底碎渣全部清理,回填低强度等级混凝土或粒径10~15mm的砂石回填夯实;(柔性管道柔性接口管道基础规范分为两种基础,第一种需要地基处理)

注:第4.4节

4.4.1  管道地基应符合设计要求,管道天然地基的强度不能满足设计要求时应按设计要求加固。

4.4.2  槽底局部超挖或发生扰动时,处理应符合下列规定:

    1  超挖深度不超过150mm时,可用挖槽原土回填夯实,其压实度不应低于原地基土的密实度;

    2  槽底地基土壤含水量较大,不适于压实时,应采取换填等有效措施。

4.4.3  排水不良造成地基土扰动时,可按以下方法处理:

    1  扰动深度在100mm以内,宜填天然级配砂石或砂砾处理;

    2  扰动深度在300mm以内,但下部坚硬时,宜填卵石或块石,再用砾石填充空隙并找平表面。

4.4.4  设计要求换填时,应按要求清槽,并经检查合格;回填材料应符合设计要求或有关规定。

4.4.5  灰土地基、砂石地基和粉煤灰地基施工前必须按本规范第4.4.1条规定验槽并处理。

4.4.6  采用其他方法进行管道地基处理时,应满足国家有关规范规定和设计要求。

4.4.7  柔性管道处理宜采用砂桩、搅拌桩等复合地基。

(柔性管道柔性接口管道基础规范分为两种基础,第二种不需要地基处理。原状地基为岩石或坚硬土层时,不需要地基处理,直接告诉你需要砂垫层,可以理解为岩石或坚硬土层为基础,在前基础上铺设砂垫层。有人说我土质好,能达到承载力,刚好土层又不坚硬,可以不用砂垫层吗?这个判定需要太多数据或者测试,没有可操作性,建议直接砂垫层)


结论:可以看出《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008,柔性管道基础推荐的是中粗砂基础,规范未提及柔性管道不能用混凝土基础,无论使用什么管道基础,一定要铺设砂垫层。但是还是建议按规范推荐的中粗砂基础,参考规范推荐回填示意图。


至于刚性管道和柔性管道回填材料,我参考了各大设计院设计图纸,回填材料类似,最常见的是土质良好的原土、换填土、石粉渣或者中粗砂。柔性管道压实度要求参考下图,刚性管道压实度参看下表。

刚性管道密实度要求对应了道路级别

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