淺談發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料在市政管道保護(hù)工程中的應(yīng)用

喻旻天

珠海正圓人力資源有限公司 廣東 珠海 519000

1 工程情況介紹

本工程位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)填海區(qū)域，為片區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施工程。場(chǎng)地吹填完成后地面標(biāo)高約為0.0m至1.0m。場(chǎng)區(qū)現(xiàn)狀主要為海域、水塘、排水溝等地表水，本工程需將場(chǎng)地填筑至規(guī)劃標(biāo)高3.8m進(jìn)行市政路網(wǎng)建設(shè)。

場(chǎng)地現(xiàn)狀有兩根燃?xì)夤埽?guī)格為RQ（鋼）DN660，壓力7.8MPa。兩條管分別沿東西走向、南北走向，匯聚于場(chǎng)地西北角的現(xiàn)狀天然氣站。其中南北走向燃?xì)夤埽钌盥裆顬?5m，最淺埋深為1.5m，位于場(chǎng)地西側(cè)，與擬建道路局部線(xiàn)位重疊，重疊長(zhǎng)度約210m。

場(chǎng)地另有兩根D2000mm供水管，管底采用預(yù)應(yīng)力管樁為基礎(chǔ)，與本工程建設(shè)路網(wǎng)有四處交叉，均位于路網(wǎng)交叉口位置。

2 工程地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地地質(zhì)條件較差，由上至下地層依次為地表水、淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土、全風(fēng)化花崗巖。其中淤泥層平均厚度約20.00m，飽和，流塑，成分以粘粒為主，局部夾薄層細(xì)砂，含水量65%，直剪快剪法測(cè)得黏聚力5.0kPa，內(nèi)摩擦角2.8°；淤泥質(zhì)黏土平均厚度約12.00，飽和，軟塑，成分以粘粒為主，局部夾薄層細(xì)砂，含水量55%，直剪快剪法測(cè)得黏聚力7.5kPa，內(nèi)摩擦角4.5°。

3 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料簡(jiǎn)述

發(fā)泡聚苯乙烯材料（Expanded Polystyrene，以下簡(jiǎn)稱(chēng)EPS材料）是一種新型路堤填筑材料，其具備超輕質(zhì)、耐壓縮的優(yōu)點(diǎn)。在密度20kg/m3至43kg/m3范圍其5%應(yīng)變時(shí)的抗壓強(qiáng)度可達(dá)90kPa至330kPa（詳見(jiàn)下表），且進(jìn)入塑性后無(wú)剪斷特征。EPS材料還具備良好的耐水性，其10年間的最大吸水量小于10%。

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EPS作為填筑材料使用時(shí)，可有效減小地基頂面的垂直土壓力，減少軟土地基的沉降，并減小附加荷載，保護(hù)地下管線(xiàn)和構(gòu)筑物。同時(shí)降低側(cè)向土壓力，簡(jiǎn)化支擋結(jié)構(gòu)物，有效防止側(cè)向擠出和滑移。

但由于EPS材料的輕質(zhì)性，使用時(shí)需要對(duì)其抗浮進(jìn)行驗(yàn)算，尤其是填海區(qū)域地下水位受潮汐影響較大，全年各時(shí)段極端水位及長(zhǎng)時(shí)間暴雨等極端情況均需進(jìn)行抗浮復(fù)核。

4 工程現(xiàn)狀燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)方案

本工程場(chǎng)地現(xiàn)狀DN660燃?xì)夤芘c擬建道路重疊管段全長(zhǎng)210m，其中16m位于機(jī)動(dòng)車(chē)道內(nèi)，130m位于人行道內(nèi)，64m位于填筑區(qū)域內(nèi)。根據(jù)《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》、《關(guān)于規(guī)范公路橋梁與石油天然氣管道交叉工程管理的通知》（交公路發(fā)[2015]36號(hào)）和燃?xì)夤墚a(chǎn)權(quán)單位的要求，道路建設(shè)和使用期間，現(xiàn)狀管線(xiàn)外部荷載變化需嚴(yán)格控制，且施工期間現(xiàn)狀燃?xì)夤?m范圍內(nèi)不得機(jī)械作業(yè)。

由于該段燃?xì)夤芡ㄟ^(guò)拖管施工，管道均位于淤泥層內(nèi)，采用常規(guī)填土方式將場(chǎng)地標(biāo)高由現(xiàn)狀的0.0m提升至3.8m建設(shè)路網(wǎng)將對(duì)現(xiàn)狀燃?xì)夤墚a(chǎn)生較大荷載。且施工期間若出現(xiàn)管道兩側(cè)填土不對(duì)稱(chēng)情況，將導(dǎo)致管道發(fā)生偏移，難以保障現(xiàn)狀燃?xì)夤馨踩?。因此本工程考慮現(xiàn)狀場(chǎng)地0m標(biāo)高以上燃?xì)夤軆蓚?cè)5m范圍填筑295cmEPS填料，EPS填料密度要求為30kg/m3。在EPS填料上設(shè)置70cmC40鋼筋混凝土板，混凝土板板長(zhǎng)13m，板端設(shè)置D80cm鉆孔灌注樁與板固結(jié)，樁沿燃?xì)夤芊较蜷g距為2.5m，垂直燃?xì)夤芊较蜷g距為11.5m，確保鉆身不進(jìn)入燃?xì)夤?m凈距內(nèi)。樁長(zhǎng)40m，為摩擦樁，樁端穿透軟土層進(jìn)入黏土層和砂層8m。

當(dāng)?shù)退粫r(shí)，按水位位于0m以下考慮，EPS填料施加在現(xiàn)狀場(chǎng)地上的荷載僅為0.89kPa，對(duì)現(xiàn)狀管線(xiàn)影響小，而此時(shí)混凝土板重及其上荷載通過(guò)樁基傳入持力層以避免對(duì)燃?xì)夤苁┘雍奢d。當(dāng)高水位時(shí)，按水位3.8m考慮，EPS填料受浮力影響頂推鋼筋混凝土板。此時(shí)板端樁基變?yōu)榭拱螛?，為上部結(jié)構(gòu)提供抗拔力以限制EPS填塊上浮。

在施工過(guò)程中，為確?，F(xiàn)狀燃?xì)夤馨踩瑯痘捎眯阢@施工以減少對(duì)現(xiàn)狀燃?xì)夤苡绊?。EPS填塊填筑時(shí)需選擇低水位時(shí)段，確保施工基面干燥，自下而上逐層錯(cuò)縫對(duì)稱(chēng)均勻鋪設(shè)。

5 工程現(xiàn)狀D2000mm供水管保護(hù)方案

本工程建設(shè)期間現(xiàn)狀供水管已投入使用?？紤]到其已采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行軟基處理，對(duì)于供水管穿過(guò)的道路交叉口采用攪拌樁復(fù)合地基處理，攪拌樁分長(zhǎng)樁（D800）與短樁（D600），2.0m×2.0m正方形布置，D600短樁樁長(zhǎng)為8m，加固樁間土，D800長(zhǎng)樁樁長(zhǎng)≤25m，處理邊界在對(duì)澳供水管軟基處理實(shí)施范圍退讓1m。

由于供水管在建設(shè)時(shí)已將管頂覆土頂填筑至3.8m規(guī)劃標(biāo)高。因此本工程建設(shè)時(shí)無(wú)需考慮填土，僅需將管頂以上2m土置換為EPS填料以平衡市政路網(wǎng)投入使用后增加的行車(chē)荷載即可。同時(shí)為避免EPS填料過(guò)量變形易導(dǎo)致路面裂縫和不均勻沉降等病害，在EPS填料及路基土上設(shè)置一層15cm厚C35鋼筋混凝土板使行車(chē)荷載和路面結(jié)構(gòu)荷載得到均勻擴(kuò)散。

6 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著產(chǎn)權(quán)單位對(duì)現(xiàn)狀管線(xiàn)的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，以往的簡(jiǎn)易粗放的保護(hù)形式已無(wú)法滿(mǎn)足要求。本文通過(guò)介紹發(fā)泡聚苯乙烯材料在燃?xì)夤芎痛笾睆焦┧鼙Ｗo(hù)工程中運(yùn)用的實(shí)例，為市政管道保護(hù)提供了更具安全性和經(jīng)濟(jì)性的新選擇。