多哈高速項(xiàng)目中水系統(tǒng)管道工程施工技術(shù)分析

薛文杰

（中交四航局第二工程有限公司 廣州510230）

關(guān)鍵字：中水系統(tǒng)；管道施工；開挖成槽；壓力值

0 前言

在卡塔爾首都多哈，其道路管道工程的施工有著當(dāng)?shù)鬲?dú)特的特點(diǎn)［1，2］，往往受地上交通狀況、地下管線分布等影響［3，4］，具有其復(fù)雜性和不確定性。市政管道工程施工質(zhì)量的好壞與居民生活質(zhì)量息息相關(guān)；另一方面，道路管道工程的維修相當(dāng)麻煩，維修費(fèi)用較高。因此在進(jìn)行道路管道工程施工時(shí)，應(yīng)落實(shí)每道施工工藝，確保管道的施工質(zhì)量。

當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于給排水項(xiàng)目建設(shè)的常見做法比較成熟，無論是市政領(lǐng)域的常見問題、技術(shù)特點(diǎn)、質(zhì)量管控等［5-7］，還是建筑工程方面所涉及到的施工要點(diǎn)及問題等［8-10］。但是，隨著近年來國內(nèi)企業(yè)緊緊跟隨國家戰(zhàn)略，大力拓寬國際市場，尤其是中東市場，整體市場環(huán)境比較陌生，所遇到的實(shí)際問題、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、材料質(zhì)量、實(shí)地情況等諸多要素與國內(nèi)有著明顯差異，而且關(guān)于這方面的研究論述并不多見。因此，本文結(jié)合多哈高速道路項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，針對中水系統(tǒng)管道工程施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1 工程概況

多哈高速工程項(xiàng)目，是連接機(jī)場和工業(yè)區(qū)之間的主要貨運(yùn)公路網(wǎng)。多哈東部高速工程西起巴瓦城區(qū)，東止于多哈新機(jī)場東部，長10.736 km。中水管道系統(tǒng)總長有51 km，其管道根據(jù)管道材質(zhì)分為玻璃纖維管和聚乙烯管，根據(jù)管徑分為250 mm、300 mm、400 mm、600 mm、800 mm、900 mm 共6種管徑，其中位于管道之間的閥門主要為主流閥井、空氣閥井、排水閥井、隔離井及分流井5 種共計(jì)286 個(gè)?？ㄋ枌儆跓釒衬畢^(qū)域，常年炎熱少雨，合同工期緊迫，中水管道埋設(shè)較深（2～8 m），施工現(xiàn)場其他管線縱橫交錯(cuò)，導(dǎo)致中水系統(tǒng)管道的設(shè)計(jì)和施工難度較大。

2 管道施工前準(zhǔn)備

由于本工程施工位置位于沙漠地質(zhì)區(qū)域，開挖施工前，需清除地表垃圾、堆土、沙丘等障礙物，然后根據(jù)批復(fù)的施工圖紙進(jìn)行開挖放線，確定好開挖路線，并對施工區(qū)域進(jìn)行圍蔽警示。在開挖之前應(yīng)根據(jù)管線施工總圖逐一探明原有地下管線與其它構(gòu)筑物情況，必要時(shí)進(jìn)行人工開挖探查，明確原有地下管線的種類、埋深、走向等，避免損壞原有管線。開挖過程中如果遇到地下水，需要對該區(qū)域進(jìn)行降排水處理以使施工始終處于干燥的環(huán)境中。

2.1 溝槽開挖

本工程施工范圍內(nèi)土壤種類有一類土和二類土，土質(zhì)結(jié)構(gòu)為中風(fēng)化、微風(fēng)化石灰質(zhì)巖，結(jié)合土壤種類、地下水分布走勢、沙漠環(huán)境、基槽尺寸、埋深及成本等因素，溝槽斷面形式選擇梯形槽，選擇炮機(jī)設(shè)備破碎、人工配合清理的開挖方式。管溝的最小寬度H=OD+2B，其中，OD 為管道的外徑，B 為管道的外壁到溝壁的距離。為防止基槽出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，在距槽底設(shè)計(jì)標(biāo)高200～300 mm以上采用CAT320 炮機(jī)進(jìn)行開挖，以下采用PC 400 銑槽機(jī)清底，同時(shí)配合人工清底成槽?；坶_挖寬度參數(shù)如表1所示。

表1 基槽開挖寬度參數(shù)Tab.1 Parameters of Excavation Width of Foundation Trench

在開挖作業(yè)工序開展前，需要根據(jù)現(xiàn)有地下管線圖紙資料進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)場勘查，即沿溝槽設(shè)計(jì)路線上，是否有原鋪設(shè)的電纜、地下其他管線等，為杜絕機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)發(fā)生事故及糾紛，在完成臨時(shí)遷改、調(diào)整施工機(jī)具等措施的前提下才可作業(yè)。

在開挖過程中遇到地下水突涌時(shí)，采用明溝排水的方法，沿坑底兩側(cè)開挖排水溝渠，臨時(shí)設(shè)置相應(yīng)功率的水泵設(shè)備，將匯聚在集水井內(nèi)的水于圍堰內(nèi)存放或運(yùn)走，用作道路、料場的降塵用水。結(jié)合現(xiàn)場，所設(shè)計(jì)的排水溝與坡腳總體平行，間距0.5 m，其規(guī)格為300 mm×300 mm、坡度0.5%，整段溝槽上的集水井按距離100 m均勻設(shè)置。

中水管道主要的施工難度在于管線開挖，中東地區(qū)的地質(zhì)為較硬的石灰質(zhì)巖，甚至個(gè)別區(qū)域在原地面500 mm 以下即為堅(jiān)硬巖石層，必須采用炮機(jī)、挖機(jī)、銑槽機(jī)等協(xié)同作業(yè)開挖基槽。考慮到后續(xù)的管道鋪設(shè)和安裝，應(yīng)考慮使用破碎炮機(jī)，便于操作和地下水排放需求。另外由于多哈市區(qū)有特別多的地下管道網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在本工程區(qū)域內(nèi)存在大量的、不同類型的地下管線，例如:中低壓電纜；高壓、超高壓電纜；水管電纜；通信系統(tǒng)管線；軍用光纖電纜等等，尤其是涉及到卡塔爾國家命脈的石油管線，這就需要在開挖前做好嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)場探測、管線探明、許可申請等工作，對將要開挖的區(qū)域心知肚明，了解地下管線的走向、類型、深度，做好現(xiàn)場警示及標(biāo)識，并對開挖的設(shè)備及人員做好各層級安全及技術(shù)交底，加大現(xiàn)場監(jiān)管力度，部分危險(xiǎn)區(qū)域采用人工開挖的方法，確?，F(xiàn)場安全有序的進(jìn)行。

由于不同管線歸屬于不同的政府部門管控，這就需要提前了解卡塔爾政府部門的工作流程、方式方法、時(shí)間效率等等，提前準(zhǔn)備好資料申請開挖許可，可以提高現(xiàn)場的施工效率。另外對于深基坑區(qū)域的開挖應(yīng)做好相應(yīng)的安全措施，例如:警示牌（帶）；上下通道；安全爬梯、圍蔽；人行橋；福利設(shè)施等等，確?，F(xiàn)場施工的安全性。

2.2 基槽回填（包封）成型的施工方法

整個(gè)中水系統(tǒng)的管道鋪設(shè)有2 種型態(tài)，即碎石料包封管道和混凝土包封管道。全線基本上以碎石料包封為主，只有在中水系統(tǒng)穿過其他管線處及原有道路的區(qū)域才進(jìn)行混凝土包封。

2.2.1 碎石料包封管道

在對基槽的底標(biāo)高和中心點(diǎn)及寬度驗(yàn)收完成后，使用挖掘機(jī)回填粒徑10～20 mm 的碎石至管材測量標(biāo)高的位置（管材底標(biāo)高誤差不大于20 mm）?，F(xiàn)場專業(yè)人員負(fù)責(zé)回填標(biāo)高點(diǎn)，各里程點(diǎn)間距為25 m。采用魚線控制并在基槽邊做好標(biāo)記?；靥钸^程中采用小型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)對碎石層進(jìn)行壓實(shí)，確保碎石層的壓實(shí)密度達(dá)到當(dāng)?shù)匾?guī)范要求，避免以后鋪設(shè)的管道出現(xiàn)沉降。

2.2.2 混凝土包封管道

對于需要澆筑混凝土來鋪設(shè)管道的區(qū)域，首先按照每25 m安放混凝土支墩，底部用碎石墊高使支墩的頂部標(biāo)高與管道底標(biāo)高齊平（誤差在20 mm 范圍內(nèi)），其他混凝土支撐根據(jù)測量放點(diǎn)使用魚線標(biāo)記調(diào)平標(biāo)高；澆筑第1層期間需要將吊環(huán)預(yù)埋進(jìn)混凝土內(nèi)，嵌入深度約150 mm；澆筑第2層前將綁帶和吊環(huán)綁好以固定管道，同時(shí)需要在每節(jié)管道接頭處放置伸縮板；在完成水壓試驗(yàn)后澆筑第3層混凝土到達(dá)管頂250 mm處。管道混凝土澆筑如圖1所示。

圖1 混凝土墊層澆筑成型Fig.1 Sectional View of Pouring Concrete Cushion

3 管道鋪設(shè)

3.1 管材選取

鋪設(shè)管道的重要環(huán)節(jié)在于提前控制好管材的質(zhì)量，即提供到現(xiàn)場的管材為帶有合格證書、測試證明、廠家資質(zhì)等有效資料的玻璃纖維管（GRP 管）及零配件，杜絕出現(xiàn)不合格材料，項(xiàng)目部還按物資采購規(guī)范要求開展抽樣送檢。在安裝管道、密封接口等步驟進(jìn)行前，對所用材料外表面進(jìn)行清理以達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3.2 管道的吊裝與放管

墊層驗(yàn)收后就可進(jìn)行吊裝管材施工，采用輪胎吊機(jī)吊裝和人工安裝相結(jié)合的方式，自下游往上游放管，以設(shè)計(jì)水流方向?yàn)閰⒄障?，放管時(shí)要使所放置的各玻璃纖維管從承接口到插口的方向與上述一致。具體放管流程為，先確定好吊車與溝槽之間的安全距離不少于1 m，然后將管材逐一平穩(wěn)放到溝槽內(nèi)，同時(shí)人工協(xié)同將材料平移到各自對應(yīng)的接口處，然后微調(diào)至設(shè)計(jì)標(biāo)高和軸線重合處，要注意避免過程中管材與溝槽墻壁的碰撞。

3.3 管道的安裝與對接

⑴每連接2個(gè)管道時(shí)，對承接口跟對應(yīng)接口位置要認(rèn)真檢查，打壓嘴裝設(shè)在承接口上，然后使用液體潤滑劑涂勻承接口內(nèi)部，然后在插口上裝設(shè)“O”型橡膠墊圈2只后，同樣涂勻潤滑劑。

⑵“O”型橡膠墊圈屬于柔性接頭連接，將要連接的玻璃鋼管承接口與插口調(diào)平到同一高度、對中、靠近，兩端之間留有一定空間，以便進(jìn)行清理、再次檢查。用濕布清理接頭、環(huán)槽以及承插口的部分，并涂上相應(yīng)的溶劑。然后將橡膠圈涂上溶劑，從插口下面往里套，直到完全進(jìn)入槽口為止，之后上拉使橡膠墊圈完全彈入槽口內(nèi)。

⑶劃標(biāo)記點(diǎn)、撞口。以承接口的試壓孔中心量取Lx值，從插口兩橡膠圈中心到插口的標(biāo)志環(huán)方向，均勻劃標(biāo)記點(diǎn)。采用葫蘆拉鏈連接的方法安裝，將承接口緩慢推入插口，待承接口端線與標(biāo)記點(diǎn)重合，即安裝到位。尤其需要注意的是在頂入的過程中要保證兩根管在同一水平位置，不得出現(xiàn)傾斜角度，防止接口處出現(xiàn)崩角損壞。

⑷ 安裝到位后，用鋼板尺（200 mm×15 mm×0.4 mm）探測標(biāo)記點(diǎn)到最近密封圈槽外壁的距離，L0與Lx之差控制在±3 mm 以內(nèi)即為符合規(guī)范要求。

⑸管道連接時(shí)采用合適的機(jī)械輔助設(shè)備，安裝的專用工具有:手扳葫蘆、手拉葫蘆、特殊的潤滑液及相應(yīng)的溶劑、吊機(jī)。

4 GRP管道水壓試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)情況介紹

管道安裝完成之后，在回填土前必須進(jìn)行管道水密性試驗(yàn)，以確保管道完全閉合，無漏水現(xiàn)象。本工程采用閉水加壓的施工方法，水壓試驗(yàn)端頭設(shè)備如圖2 所示。根據(jù)卡塔爾施工技術(shù)規(guī)范-2014（英標(biāo)）要求，管道水壓測試長度不宜大于400 m。玻璃纖維管安裝驗(yàn)收完成后，安裝兩端封頭閥門和壓力表等水壓設(shè)備，堆放混凝土擋塊，GRP管上方回填10～20 mm的碎石高過管頂250 mm，接頭位置500 mm 范圍內(nèi)不覆蓋碎石。

圖2 水壓試驗(yàn)端頭設(shè)備Fig.2 Thrust Blocking Pipe Ends and Site Pressure Test Up

在試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作:向玻璃纖維管道內(nèi)灌滿約80%左右的水，排除管道內(nèi)大部分氣體。試驗(yàn)開始后持續(xù)向管內(nèi)灌水至飽和，然后在不大于工作壓力（見表2）條件下充分浸泡管材尤其是管接口處。再進(jìn)行緩慢加壓，主要是將管道內(nèi)和水中的氣體排除。水壓每升高1 bar 時(shí)，保持此時(shí)壓力值10 min，期間檢查接口、管身及封頭等易破損區(qū)域，是否有無破損及漏水現(xiàn)象，若無上述現(xiàn)象繼續(xù)逐步加壓至設(shè)計(jì)壓力，當(dāng)升至設(shè)計(jì)壓力9 bar 時(shí)，保持恒壓2 h，2 h 后若壓力值一直保持在9 bar，且無漏水、破損、混凝土支撐移動(dòng)等現(xiàn)象發(fā)生，則管道強(qiáng)度水壓測試為合格。

4.2 水壓試驗(yàn)的特點(diǎn)分析

表2 不同管徑的GRP管對應(yīng)不同工作壓力值Tab.2 GRP Pipes with Different Diameters Correspond to Different Working Pressure Values

中水系統(tǒng)的玻璃纖維管水壓試驗(yàn)需要大量的前期準(zhǔn)備工作，另外受管線形狀、長度、管徑、彎曲度等等的影響，而且用于水壓試驗(yàn)的封頭的進(jìn)水孔徑較小，導(dǎo)致注水效率低。若出現(xiàn)漏水、混凝土支撐移動(dòng)、管材損壞等現(xiàn)象（見圖3、圖4），則水壓試驗(yàn)失敗，這對后期的返工是影響比較大的。需要使用特定水汽檢測儀探測出漏水部位，清理干凈已回填的碎石料，然后將損壞的部位管材進(jìn)行切除、打磨端口，重新安裝一節(jié)特殊長度的管材（需要定制），重點(diǎn)要檢查接口處的密封情況，再將碎石回填包封管材，然后進(jìn)行二次的水壓試驗(yàn)，直到成功為止。由于中水系統(tǒng)的管道長，有時(shí)不確定具體的損壞點(diǎn)，且后期處理耗時(shí)長、難度大，影響全場的管道驗(yàn)收竣工，這就需要保證每次水壓試驗(yàn)成功，避免返工。

圖3 設(shè)備端頭移動(dòng)、滲水Fig.3 Equipment Ends Moving and the Water Seepag

圖4 管材破損、滲水處Fig.4 Damaged and Leaking Pipes

5 結(jié)論

⑴通過結(jié)合多哈東部高速道路項(xiàng)目道路中水系統(tǒng)施工經(jīng)驗(yàn)，探討道路給排水管道的施工工藝細(xì)節(jié)，表明了以借此確保管道施工的質(zhì)量和工期的重要性。

⑵多哈東部高速道路項(xiàng)目的中水系統(tǒng)管道工程施工貫穿于項(xiàng)目全程，與其他管線交叉作業(yè)面復(fù)雜，且施工涉及到的技術(shù)規(guī)范采用歐美標(biāo)準(zhǔn)，這就加大了現(xiàn)場施工管理和技術(shù)操作難度，若某處施工操作不當(dāng)，會對后續(xù)作業(yè)造成影響。

⑶本文基于概述項(xiàng)目中水系統(tǒng)的施工工序、工藝技術(shù)，總結(jié)凝練現(xiàn)場管道施工經(jīng)驗(yàn)及特點(diǎn)，為類似工程施工提供相應(yīng)參考。