市政工程輸配水管道施工關(guān)鍵技術(shù)研究

劉 兵

（超勝工程項(xiàng)目管理有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南）

引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，市政工程建設(shè)在城市發(fā)展中的重要性日益凸顯。輸配水管道作為市政工程的重要組成部分，其施工質(zhì)量直接影響到城市的供水安全與可靠性。因此，對輸配水管道施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，對于提高市政工程質(zhì)量具有重要意義[1]。市政管線施工方法和質(zhì)量對管線的抗震能力具有決定性的影響。因此，對市政管線施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行控制，并了解影響管線抗震能力的因素，對于確保市政管線的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。對此，本文對市政工程輸配水管道施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 市政工程項(xiàng)目概況

以某地區(qū)市政輸水配套工程為例，開展對其輸配水管道施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。市政輸水配套工程為新建一座配水廠，每天的配水規(guī)模為10.0 萬m3，占地面積約為2.325 4 km2，其中包含兩座容積為10 000 m3的清水池，一座加壓泵站，辦公樓，輔助用房，以及配水管道工程的配水管網(wǎng)。為了能夠滿足建設(shè)水量水壓要求， 新修建的城市配水管網(wǎng)管徑選用DN600～DN1100 mm，總長度設(shè)置為20.4 km。供水管網(wǎng)的敷設(shè)應(yīng)與規(guī)劃的發(fā)展及道路的建設(shè)同步展開，區(qū)域內(nèi)的一些街道已經(jīng)有了配水干路，但由于線路的制約，只能沿街敷設(shè)。

該地區(qū)具有雨熱同季、四季分明的特點(diǎn)，每個季節(jié)的氣候變化都非常明顯。在夏季，氣溫較高，降水適中，不會過于干燥或潮濕[2]。冬季則氣溫較低，但也不會過于嚴(yán)寒。春秋兩季的氣候較為溫和，既不會太冷也不會太熱。該地區(qū)的日照時間充足，每天的平均日照時間約為3 000 h。此外，該地區(qū)的氣候還有一個特點(diǎn)就是霧況較多，每年霧天數(shù)約為5 d。該地區(qū)的年平均氣溫約為9.8 ℃，最高氣溫和最低氣溫分別為36.9℃和-31 ℃。該地區(qū)的降水量較為適中，每年平均降水量約為700 mm[3]。此外，該地區(qū)的無霜期較長，每年無霜期的時間約為172-188 d。這些特點(diǎn)都表明該地區(qū)的氣候條件非常適宜人類居住和發(fā)展農(nóng)業(yè)。

2 管線敷設(shè)與輸配水管道安裝

該項(xiàng)目是一項(xiàng)市政基礎(chǔ)工程，因此它的質(zhì)量對當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ钣泻艽蟮挠绊?，因此，合理地選用施工方案并保證施工質(zhì)量是非常重要的[4]。綜合考慮，采用地下敷設(shè)的方式進(jìn)行，選用球墨鑄鐵管作為施工管材，按照圖1 所示流程進(jìn)行安裝。

圖1 輸配水管道安裝流程

在溝槽開挖工程開始之前，技術(shù)人員需要仔細(xì)閱讀施工圖紙和相關(guān)的規(guī)范、工藝標(biāo)準(zhǔn)，并親自前往現(xiàn)場進(jìn)行勘察。他們需要對挖槽段的土壤類型、地下水的存在情況、地下構(gòu)筑物的位置和狀況、溝槽周圍的地面建筑以及施工環(huán)境等有一個全面的了解[5]。根據(jù)這些信息，技術(shù)人員需要按照施工規(guī)范來確定合適的挖槽斷面，以確保施工的順利進(jìn)行。當(dāng)需要在原有的道路斷路口挖土?xí)r，技術(shù)人員需要采取導(dǎo)航的措施，以確保交通不中斷。他們可以采取鋪設(shè)臨時道路、設(shè)置臨時交通標(biāo)志等措施來引導(dǎo)車輛和行人繞行，同時也可以與當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T合作，共同維護(hù)交通秩序。總之，技術(shù)人員在溝槽開挖之前需要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，以確保工程的順利進(jìn)行，并盡可能減少對周圍環(huán)境和交通的影響[6]。合理選擇施工機(jī)械，按要求采取相應(yīng)的安全措施，以保證工程的質(zhì)量和安全。在已有的埋地管線開挖時，應(yīng)提前與相關(guān)主管部門溝通，并采取相應(yīng)的處理措施，以避免對管線造成損害。在開挖過程中，為了保證槽底土體的穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)標(biāo)高之上預(yù)留20 cm 進(jìn)行人工清底。

溝槽開挖檢查通過后，首段經(jīng)設(shè)計(jì)、業(yè)主、勘察、質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)和駐地監(jiān)理共同檢查，通過后才能開始下一步的施工，如不能滿足要求，則應(yīng)與相關(guān)部門進(jìn)行協(xié)商。為防止行人落入溝中，在已有道路的一邊設(shè)置了施工圍籬。挖掘臨時存放土的堆放地點(diǎn)和路徑的選擇，運(yùn)輸期間的覆蓋，時間的選擇，運(yùn)輸機(jī)械的選擇，都要按照相關(guān)的城市規(guī)劃、交通管理、市容衛(wèi)生等相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行，并在建設(shè)單位完成相應(yīng)的手續(xù)之后，才能進(jìn)行后續(xù)施工。如施工地段有良好的地基[7]。沒有地下水的情況下，暫不進(jìn)行地基處理，若土壤松軟，發(fā)現(xiàn)有墳坑、枯井、地質(zhì)不均勻等情況，需更換地基。

管道檢查通過后方能下管。在下管之前，應(yīng)該對管道的到貨進(jìn)行檢測，這涉及文件和實(shí)際檢測。鋼管表面不得有裂縫，凹凸不平等不良現(xiàn)象。檢查管子有無破損，用小鐵錘輕輕敲擊管子，管子表面有裂紋，有裂紋的管子不能使用。對于飛刺或鑄砂，可以使用砂輪進(jìn)行打磨或使用鑷子進(jìn)行剔除。對球墨鑄管進(jìn)行檢驗(yàn)，要保證其內(nèi)外表面光滑，外形清晰，不能有任何影響界面密封的缺陷[8]。若管線在行車道路上，則應(yīng)在晚上下管。在建設(shè)過程中，要有專人負(fù)責(zé)維護(hù)，并且要在工地周圍60 公尺范圍內(nèi)設(shè)立交通標(biāo)志及警示燈。在下管之前，要向工人們做好技術(shù)交底，并對其進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證其軸線及標(biāo)高的誤差最小。采用導(dǎo)鏈安裝的方式施工，如圖2 所示。

圖2 吊鏈安裝施工示意

管子安裝完畢后，一定要保證插座上的第一根白色線條與插座對齊。用測尺量，檢驗(yàn)各膠環(huán)之間的位置是否相同，同時觀察套筒上的環(huán)隙是否一致。對接口處的檢查要有專門的人員進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果要做好記錄。監(jiān)理工程師確認(rèn)后方可進(jìn)入下一步工作。在局部有小角的情況下，可通過角置法來解決。彎頭直徑不超過8°時，可作找角處理。但是要小心，每一個截面的偏折角都不能超過1.5°。為保證安全，應(yīng)在通過檢查的管線頂端貼上警告標(biāo)志條。

3 回填壓實(shí)

采用水撼砂技術(shù)完成對市政工程輸配水管道施工中的回填壓實(shí)工序，在施工前需要確保施工現(xiàn)場安全、清潔。準(zhǔn)備所需的水撼砂材料和設(shè)備，如水泥、砂子、石頭、灌漿機(jī)、振動器等。檢查工具設(shè)備（如攪拌器、振動器）是否處于良好狀態(tài)。在進(jìn)行水撼砂施工前，必須對基礎(chǔ)進(jìn)行處理。如果基礎(chǔ)為軟土，需要進(jìn)行換填等處理，以增加基礎(chǔ)的承載力。使用水泥、砂子、石頭等材料按照一定比例進(jìn)行攪拌，形成水撼砂混合料。將攪拌好的水撼砂混合料灌入管道周圍的空隙中，要保證充實(shí)，但要注意不能破壞管道。將振動器插入到灌漿后的水撼砂混合料中，進(jìn)行振動密實(shí)。振動密實(shí)后，若有需要再次灌漿，直到水撼砂混合料飽滿并密實(shí)。使用壓實(shí)設(shè)備對水撼砂混合料進(jìn)行壓實(shí)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。最后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證水撼砂混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。圖3 為完成溝槽回填后的結(jié)構(gòu)示意。

圖3 溝槽回填后的結(jié)構(gòu)示意

其中，每層砂的厚度是影響水撼砂效果的關(guān)鍵因素，也就是決定最終回填密實(shí)度的重要參數(shù)。此外，每層砂回填的厚度還會直接關(guān)系到管材所承受的壓力，因此，找到一個科學(xué)、合適的厚度值顯得尤為重要。可通過下述公式計(jì)算得出回填土每坯不同回填厚度時的沉降量率：

式中：v 代表沉降量率；Δh 代表土體的最大沉降值；h代表土體原有厚度。通過該公式的運(yùn)算分析得出，隨著每層砂厚度的變化，沉降率逐漸減小。然而，在實(shí)際工程中，考慮到施工速度和效率等因素，每層回填砂的厚度并非越薄越好。綜合考慮現(xiàn)場因素和回填密實(shí)度要求，當(dāng)每層砂的厚度為20 cm 時，能夠滿足當(dāng)?shù)厥姓艿阑靥畹南嚓P(guān)控制要求。因此，建議該項(xiàng)目的管道回填厚度為20 cm。

在振動作用下，飽和松砂中的高勢位不穩(wěn)定平衡狀態(tài)的土粒，如圖4 所示，顆粒A 極容易發(fā)生滑動或滾動，并向低勢位穩(wěn)定平衡的位置移動。

圖4 砂性土骨架示意

在此過程中，土體骨架發(fā)生振動，密實(shí)，強(qiáng)度下降，土顆粒之間的有效應(yīng)力發(fā)生變化。初始時，土體中的有效應(yīng)力主要是由土體的骨架來承受，然后逐步轉(zhuǎn)化成孔壓。在長期的振動作用下，孔隙水得不到很好地排除，從而使土體中的有效應(yīng)力不斷下降，同時孔壓增大。對散料施加振動作用后，散料骨架上的顆粒會受到不同程度的慣性力干擾，進(jìn)而在顆粒接觸點(diǎn)上形成新的應(yīng)力，此時在共同作用力下原有骨架結(jié)構(gòu)會受到破壞，進(jìn)而使得散料顆粒重新排列。根據(jù)上述分析可以為實(shí)際工程提供指導(dǎo)。

4 輸配水管道施工效果分析

為進(jìn)一步分析上述設(shè)計(jì)的施工方案在實(shí)際應(yīng)用中的施工效果，對輸配水管道在地震作用下的變形進(jìn)行分析。將半個視波長內(nèi)管道允許軸向變形位移寫作：

表1 管口連接發(fā)生最大相對位移記錄

采用上述施工關(guān)鍵技術(shù)后，發(fā)現(xiàn)各個管口連接位置的最大相對位移均未超過2.400 mm。這一數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)的應(yīng)用在有效縮小管口最大相對位移方面發(fā)揮了積極作用。

在地震等自然災(zāi)害發(fā)生時，管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性對其功能的正常發(fā)揮至關(guān)重要。相對位移的大小直接影響到管道的抗震能力，位移過大可能導(dǎo)致管道破裂、損壞，進(jìn)而影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，通過應(yīng)用這種技術(shù)，能夠提高管道的抗震能力，確保其在遭受外部擾動時仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，施工質(zhì)量的保障也是工程建設(shè)中不可忽視的一環(huán)。通過采用這種技術(shù)，能夠確保各個管口連接位置的相對位移在可接受的范圍內(nèi)，從而提高整體施工質(zhì)量。這不僅有助于保證工程的安全性，也有利于維護(hù)企業(yè)的聲譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，應(yīng)用上述施工關(guān)鍵技術(shù)可以有效提高管道的抗震能力和施工質(zhì)量，對于保障工程的安全性和穩(wěn)定性具有重要意義。

5 結(jié)論

輸配水管道施工關(guān)鍵技術(shù)的研究對于提高市政工程質(zhì)量具有重要意義。在施工過程中，需要充分準(zhǔn)備，嚴(yán)格遵照圖紙要求進(jìn)行施工，確保溝槽開挖與基礎(chǔ)處理、管道安裝與連接、管道防腐與保溫等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。同時，進(jìn)行功能性試驗(yàn)和驗(yàn)收也是保證輸配水管道施工質(zhì)量的重要措施。通過不斷研究和改進(jìn)施工技術(shù)，可以提高市政工程的建設(shè)質(zhì)量，為城市的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。