仰斜排水孔结构杂谈
发布时间:2024-07-16
地下水丰富的工程斜坡病害治理中，往往需设置长度较大的仰斜排水孔对地下水进行疏排，从而达到降低坡体地下水位、加速滑面固结等而实现工程斜坡稳定性提高的目的。
仰斜排水孔除在工程斜坡中单独应用以外，还常与支撑渗沟、大型集水井、排水隧洞等联合使用，广泛应用于工程斜坡病害治理，是一种性价比非常高的工程措施。
仰斜排水孔的地下水疏排效果，除与工程斜坡的水文地质环境密切相关，还与仰斜排水孔的自身参数密切相关。如孔位的设置、孔径的大小、孔体长度和倾角，以及工程材料等息息相关。下面对目前工程采用主要几种排水材料优劣进行论述。关于仰斜排水孔应用材料，目前工程中很多行业或地区仍在广泛应用PVC管打孔，然后在外侧包裹土渗水土工布进行制作。这种材料应用的优点是管身硬度较高，方便下孔。但这种材料最明显的缺点是地下水通过小孔渗透的效能较低，且容易造成堵孔问题的发生。尤其是外侧包裹渗水土工布在下孔的过程中，极易在孔壁的摩擦作用下与光滑的PVC脱离，导致PVC管裸露，从而放大了该材料使用寿命短，排水效果较差的缺点。
图１ 打孔PVC管制作仰斜排水孔
在仰斜排水孔的材料应用中，还有一种较为常见的材料就是采用钢管打孔制作，然后直接放入孔中排水。该工艺工程造价高昂，材料防腐性能差，排水效果也较差，容易堵孔而使用寿命较短。
图２ 图１ 打孔钢管制作仰斜排水孔
为有效提高工程斜坡地下水的疏排效能和使用寿命，在上世纪90年代中期，弹簧＋透水土工布制作的软式透水管材料的诞生，不啻于一次仰斜排水孔设置的革命。软式透水管的优点是材料由厂家直接制作形成，工程质量可以有效保障。管身的360°全断面透水，极大地提高了管身的透水性能。且管身在厂家采用透水土工布包裹，大大提高了排水孔的使用寿命。此外，软式透水管可以采用盘装运输，材料单价与PVC材料相较近于一致，甚至更低，因此，软式透水管是目前国内应用最为广泛的仰斜排水孔制作材料。
图3 软式透水管材料
需要说明的是，由于软式透水管内置弹簧，因此为防止偷盗事件的发生，工程往往在孔口约１ｍ的范围内设置PVC管进行套管，从而达到隐藏保护软式透水管的目的。
此外，有些人认为软式透水管太软无法塞入钻孔之中。其实，这是一个非常简单的小窍门而已，即工程中可采用带钩长钢筋代入即可。
还有，有些人认为软式透水太软不抗压。其实，这是对岩土工程理论没有有效理解所致。因为，仰斜排水孔直径一般不大于110ｍｍ，钻孔基本上都可以在拱效应作用下实现自稳。
图4 软式透水管制作仰斜排水孔
４、硬式透水管制作仰斜排水孔
本世纪前十年，随着材料工程的发展，硬式透水管逐渐在一些工程斜坡地下水疏排中进行了应用。
该材料采用厂家主要采用高密度聚乙烯HDPE为主要原料，在高温作用下由挤出机曲向摇摆挤出后冷却成型的一种透水材料。该材料主要有两种形式，一种是全断面透水，一种是半幅封闭而半幅透水。
硬式透水管的排水效果明显较打孔PVC管优良，但也存在相对易堵孔，以及管身网孔较大无法有效阻断地层小颗粒流失的问题。尤其是对于半幅封闭而半幅透水型材料，由于现场往往很难做到封闭侧置于孔底，导致材料排水效果受到了一定的影响。且硬式透水管工程材料造价较高，限制了其应用范围。
图５ 硬式透水管制作仰斜排水孔
为有效改善硬式透水管易于堵孔的问题，广东省某单位开发了可拆洗双层硬式透水管，并在广东省交通系统广泛应用。该工艺主要采用在较大直径硬式透水管内套小直径带有渗水土工布的硬式透水管制作而成，这样做的目的是在后期使用养护期间，可抽出内套小直径带渗水土工布的硬式透水管，并对其进行清洗后再次塞入大直径硬式透水管，从而达到消除排水材料堵塞的问题。
图6 可拆洗双层硬式透水管制作仰斜排水孔
但笔者认为，可拆洗双层硬式透水管制作的仰斜排水孔存在硬伤，不宜在工程中大面积推广应用。一是外层大直径透水管并没有外包土工布，极易造成外管堵塞，且外管无法在后期使用养护期间拔出清洗。因此，一旦外管发生堵塞，就会造成地下水无法渗入内管的问题出现，即所谓“皮之不存，毛将焉附。”
二是即使后期使用养护期间外管没有堵塞而内管外壁发生堵塞，就会造成内管与外管之间由于堵塞颗粒的存在，导致本身设置长度较大的仰斜排水孔由于摩阻力大而造成内管无法拔出。抑或是强行拔出，将会造成外包于内管的渗水土工布掉落于排水孔内，从而造成后期内管清洗后无法再次塞入外管的情况出现。三是外管与内管之间存在较大的间隙，方便将来内管在可能的养护时抽出清洗。但就是这个间隙，造成地下水从外管渗入后，就依据阻力最小原则，沿着间隙向孔口流出，不可能突破内管上包裹的土工布渗入内管。而这也是现实中最常见的现象。因此，可拆洗双层硬式透水管制作仰斜排水孔的工艺应慎用，否则可能出现“理论很丰满，现实很骨感”的尴尬情况。
最后补充说明一点，无论哪种材料制作仰斜排水孔，都必须确保地下水能有效渗流入管内排出。这就是说，有些工程采用管体全身密闭的排水管，然后在其上外包透水土工布制作仰斜排水孔，就如同皇帝的新衣般让人感到迷惑。
图7 管体密闭排水管制作仰斜排水孔
综上，仰斜排水孔材料的应用一定要建立在高效排水，使用寿命长，工程经济性好的基础，切不可不知其所以然而茫然应用。
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