软土地基条件下排水系统的规划设计与施工图设计

摘要：一般情况下，排水管网的规划应综合考虑当地气候、与已有排水管网的关系、地形、总体规划、自然水系等情况。其中比较直接的，重力流排水管道在很大程度上受地形的影响，高程方面的因素是至关重要的。由于在所有基础设施施工中，排水管网的埋深一般是最深的，所以地质条件对其影响很大，间接的，排水管网的埋深影响着其他基础设施的施工，进而成为影响整个基础设施的工程造价和进展速度的重要因素。
　　关键词：软土地基；排水管网；规划设计
　　引言
　　本地（辽宁营口市）所处地貌类型为辽河三角洲冲积平原。地势平坦，平均坡度万分之二，排水无地面坡度可利用。地下水位较高（埋深为0.7米）。地基软弱，一般构造为：地表以下0.7米范围内为淤泥质粉质粘土，流塑状态，高压缩性，含水含38.8%，液限指数IL=1.08，地面下0.7米至3.5米为粉质粘土，软塑至流塑状态，高压缩性，含水率32.9%，内摩擦角7°。地面3.5米以下为淤泥质粉质粘土，流塑状态，高压缩性，含水率37.9%。由于土壤渗透系数过小，一般轻型井点降水效果很差。较高的含水率会极度恶化土壤的力学特性，增加施工难度，沟槽在较大边坡条件下（比如1：1）深度较大时也会产生塌方，而且流塑态的土壤会传导压力，使沟槽底部隆起，由于造价和施工可行性的原因，其他降水方式或沟槽支护措施较难实施，实际情况是，较深较宽的沟槽，挠动了道路及其他基础设施的地基，占用了施工场地，拖延了整个项目的进度。所以，减小管道埋深对市政工程的意义较大。
　　本地经过多年的工程实践，积累了一定的适合本地软弱地基的规划、设计、施工方面的可用经验。下面仅就规划、施工图设计方面采取的减小埋深的做法做些说明。
　　一、合理减小汇水区面积
　　由于无地势可利用，管道沿水流方向的累加长度就是影响埋深的直接因素。
　　在汇水区域形状合理的前提下，面积较小则下游深度较小。本地城区海拔高程为3.00米，历年平均高潮位2.80米，多数水系为感潮河段，所以雨水、污水均需排升后排放（或转输）。汇水面积小，则提升泵站较多，故汇水面积大小应通过经济技术比较确定，但实际上不是所有要素都可数字化的，不是所有影响都可以折算成费用的。
　　实际的情况是，当管网最上游的距离超过2500米时，末端深度即达5.5-6.0米，施工已较难。一般我们将管网最上游到下游计算断面的累加长度控制在2500米-3000米，超过此值我认为是不恰当的。
　　二、优化管网综合规划设计
　　基于地质情况、管沟回填造价、其他管线施工成本几个条件优化管网综合规划设计，如将埋深较大的排水管道布置在距离道路较远的位置，如绿带或人行道上，由于绿化带对地基地土壤的密实度要求较低，可大大降低对回填材料的要求，减少回填的压实功，缩短工期，减少对其他管网和市政设施的进展速度的制约，具有较明显的效果。
　　管网综合需要考虑的问题比较复杂，将排水管道设在靠近红线处，往往会增加横向（与道路垂直的）连接管的数量，进而增加与道路并行的管道的交叉点，当这两种管道的高程相近时，会造成较多的竖向冲突，由于工程地质较差，所有管道都设计在最容易施工的，覆土深度在1.0-1.3之间（冻深1.1米）的高度上，管网综合规划把任何一种管道调整到可避免竖向冲突的深度都会带来相应的不利影响，因为增加1米的埋深都会增加许多施工难度，且明显地影响造价。但总的来讲把过深和过浅的管线放在外侧是比较好的，实际操作时应考虑的因素有：1、道路横断面规划。2、用地性质。3、管网种类。4、排水管道所处段落（上游还是下游）。5、回填材料和施工季节。6、地下水是否较多。
　　三、管材方面的影响
　　用糙率低的管材当然能减少坡度，比如目前有机材料的管材糙率为n=0.009-0.01，比照砼材料，换算后可减小坡度23%，当然采用有机管材有造价等方面的问题，但总的来说影响还是可观的，做法还是可行的。
　　四、采用最小坡度
　　尽可能采用最小坡度，污水采用对应较大水利半径的充满度，可直接的减小坡度和埋深。
　　五、雨水、污水流向相同
　　雨水、污水泵站建在同一处（合建）。
　　流向相同时，排水管道（一般雨水、污水同槽施工）最大埋深取决于雨水、污水两条管道中的最大坡度，流向相反，坡度造成的坡降取决于两管坡度之和。在竖向不冲突的前提下，流向相同埋深小得多。
　　六、合理处理雨水、污水竖向冲突
　　（分层设置）不必机械地执行。
　　1、埋深较大的管段，雨水、污水干管可以在相同高程上设置，因为下游的较大埋深是因距上游较远造成的，不是下游支管所需要的，所以下游干管等高时，在大部分情况下，下游支管仍可相互不产生竖向冲突。
　　2、对整个管网埋深有制约影响的个别交叉点可灵活处理，比如可采取特殊构筑物等方式替代竖向避让。
　　结语：
　　当地质条件较差（土壤含水率高，软弱地基，土壤内摩擦角很小）时，较大的埋深对市政工程有较大影响。比较有效的措施是，在规划设计和施工图设计阶段考虑减小埋深的解决方案是比较可行和有效的。