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市政工程污水管道施工技术探讨

来源:未知发布时间:2020-09-15

  市政污水管网的建设影响着居民的生活起居,反映着城市生态文明建设水平的高低。随着污水管道施工技术的日渐提高,文章叙述了我国市政污水管道的特点,并总结分析了常用的施工技术和适用范围,对施工质量控制进行了探讨,以供参考。
 
  1概述
 
  随着我国城市化进程和工业的发展,城市人口不断增加,各类生活用水和污水的排放量不断上升,市政污水管网的建设直接影响居民的生活和工作,同时也影响着城市生态环境。市政污水管道的施工技术也在不断改善且日渐成熟,提高了城市污水处理和排放的能力,对于维护城市的正常运行和生态文明建设有重要作用。
 
  2市政污水管道特点
 
  城市污水管网作为市政基础设施的重要组成部分之一,污水管网的规划布置和施工水平是一个城市基础设施发展的重要指标。城市污水管道工程具有以下特点:第一,污水管网线路长、分布广。城市污水管道包括室内外污水管道、污水泵站及压力管道、污水厂、出水口及事故排出口等组成部分[1],沿线管道线路较长、分布广。第二,污水管道管料、规格较多。污水管道有混凝土类管道、金属类管道和化学建材类管道,规格也根据不同使用目的选择,不同的材质规格的管道价格相差较大,对施工成本有较大的影响。第三,污水管道埋深较深。由于污水排放中最为常用的手段,是依靠管道倾斜坡度重力自流,因此污水管道(尤其是污水主干管)埋深较深。第四,工程施工较为复杂。由于地下空间给水、通讯等管线网络纵横交错,施工环境复杂,此外污水管道施工中可能包括降水、沟槽开挖安管或不开槽安管、检查井等砌筑、管道功能性实验等工程,涉及技术较多[2]。
  3市政工程污水管道常用施工技术
 
  市政工程污水管道分为开槽施工和暗挖施工两大类,目前国内外比较常用的是开槽铺设预制污水管的方法,暗挖施工工程常用的施工技术为顶管法、水平导向钻法、盾构法、浅埋暗挖法、夯管法等。
 
  3.1开槽施工技术
 
  开槽施工技术是在地表、道路上进行开挖和支护,在沟槽内进行污水管道安装,该方法在污水压力管道施工中使用较多。该技术包含土方开挖、地基处理、安管、回填等工序。开槽施工适用于管道设计埋深较浅、交通条件允许的工程,开槽施工的优点是开挖和运输开挖土体方便,缺点是地面受损,在道路上施工时,会影响交通通行,对于在道路上开挖还需要恢复开完路面,且施工周期较长,施工容易受天气影响。
 
  3.2顶管施工技术
 
  顶管施工技术需要建工作井,该技术原理是利用千斤顶油缸推动污水管道向前掘进,将管道从始发井推进至接收井的过程[3]。在掘进过程中对管道进行及时的注浆。该技术适用于各种土层的地质条件,使用管径300~4000mm,适合管道设计埋深较深、交通条件繁忙以及管线较长的工程,优点是施工精度较高,开挖土方少,可最大限度地减少对原状土的扰动,减少管道开挖支护的工程量和对周边建筑的影响。但是施工成本高,当穿越构筑物、公路、铁路、重要管线时,应提前制定好保护的措施。在城市改建、扩建污水管道中常采用顶管施工技术。
 
  3.3水平定向钻施工技术
 
  水平定向钻施工技术是油田定向钻进技术和公路打孔技术的结合[4]。该施工方法主要靠水平定向钻机完成,水平定向钻机的组成包括钻机系统、导向系统、动力系统、泥浆系统及相关辅助机具。采用水平定向钻机施工方法进行污水管道穿越施工的技术原理为:严格按照设计的穿越曲线,精准地钻一个导向孔,将导向孔来回进行扩宽孔径,孔径扩宽后牵引待安装的管材沿着已经扩宽的导向孔进行拖拉,穿越地下完成污水管道安装。
 
  水平定向钻施工技术的适用范围为:除了有含水地层和有砂卵石的地层都可以运用,适合在城市道路、铁路和河流等不宜开挖地段的穿越工程中使用,在建筑物底端可以穿越,特别适用于管径300~1000mm且相对距离较短的柔性污水管道施工。该技术的优点为施工速度快周期短,安全性高、环保、成本较低,对地表干扰较少,污水管道变形小。缺点是控制精度相对较低,只适用于柔性管道施工,且在含水地层和砂卵石地层使用有困难。
 
  3.4盾构法施工技术
 
  盾构法是需要在始发端和接收端建立至少两个工作井,然后在始发井内将盾构机安装就位,依靠盾构千斤顶的推力,将盾构机从始发井沿着设计轴线推进,沿着推进一边不断出土和安装污水管道,同時及时向管道背后与土层孔隙注浆,固定管道的位置。该技术适用于管径3000mm以上污水管道施工,尤其适用于在穿越地面障碍、埋深较深以及长距离的的污水主干管道工程。优点是不受天气影响,能减少对施工范围的居民振动和噪音影响,施工速度快,周期短,在含水地层可用。缺点是施工成本高,不适合在覆土太浅的地方使用,且对管道上方一定范围内的地表沉降难以完全防止,技术要求较高。
 
  3.5夯管法施工技术
 
  夯管施工技术是指利用夯管锤按照设计轴线将钢管道直接夯入地层,其工作原理为在压缩空气或液压油驱动下而产生一定冲击力的夯管锤,直接作用于钢管尾端,通过前端的钢质切削管头切入土体,钢管内暂时留有土芯,待管道按照要求夯入目标位置后,拆除切削管头,再用螺旋钻杆、高压水射流、压缩空气、人工陶土等方法将土芯去除,实现管道安装[5]。
 
  夯管法适用于200~1800mm的钢管污水管道安装施工,尤其适用于城镇区域下穿较窄道路的污水管道施工,在含水层和砂卵石底层施工较为困难。其优点是设备较简单、操作维修方面、成本低、施工速度快,缺点是由于管材需要承受较大的锤击力,所以仅限钢制污水管道施工,且一般要求使用无缝钢管,其施工距离相对于其他方法最短,一般在80~150m。
 
  4市政工程污水管道施工質量控制
 
  4.1原材料质量控制
 
  由于市政污水管网施工是地下隐蔽工程,因此管材等原材料的质量是保证污水管道工程质量的基础,管直接影响工程质量,对于管道的质量若把控不严,在后续投入使用中容易发生变形、渗漏等问题[6]。首先,管材应在正规厂家进行采购,进场时审核三证,按照验收标准仔细检查管材外观质量,排除缺陷,再委托具有资质的第三方检测机构抽样复检。管材按照不同材料的要求进行存放。
 
  4.2施工监控测量控制
 
  测量人员必须是持证上岗,测量设备应在有效期内。对污水管道沿线施工范围内的地下管线和地表等建筑物设置观测点,进行监控两侧。在施工过程中,为保证每个水准点的准确性,进行三级复测,同时随着施工的进行应对水准点进行校对,监控量测的信息及时反馈指导施工,发现问题及时进行处理,做好测量记录并保存好。
 
  4.3管道安装质量控制
 
  根据不同的施工技术和不同污水管道材料,对有降水要求的工程提前进行降水工作。在开槽施工中,做好放坡或支护工作,当沟槽的深度大于3m时应分层开挖,每层开挖深度不应超过2m,支撑应随着开挖及时进行安装,并经常进行支撑检查。采用机械开挖沟槽时,沟槽底应预留200~300mm土层,人工继续开挖到设计高程,地基不符合设计要求应该进行加固等措施进行改良。在不开槽的管道安装中,施工设备、辅助系统等安装完成后,需要提前进行试运行操作和安全性检测,合格后才能进行后续掘进工序。相关设备操作人员应该经过培训,持证上岗,在使用起重设备或者垂直运输系统进行土方外运时,应该提前进行其中荷载计算。暗挖施工所有使用的设备在施工中应该进行定期检查。
 
  4.4闭水试验质量控制
 
  污水管道必须进行闭水试验合格后方可投入使用。闭水试验在管道和检查井外观质量验收合格后、为回填土时进行,试验管段抽样选取,带井试验,每次试验不超过5个连续井段。在闭水试验开始后,观测管道的渗水情况,同时不断向试验污水管道内补水,维持试验水头的稳定,观测渗水情况的时间应大于30分钟。如果试验不合格,应该及时进行整改,然后再次进行闭水试验,直到试验合格。
 
  4.5开槽施工回填质量控制
 
  污水管道在进行闭水试验合格后应该及时进行回填,清理杂物,在管顶500mm以下必须进行人工分层回填,分层高度不得好过200mm。在沟槽基础150~500mm之间宜采用中粗砂进行回填压实,超过的部分再用原土进行回填压实,避免管道出现变形、破裂等情况[7]。
 
  5结束语
 
  市政污水管道是城镇基础设施之一,该工程关乎民生,也是加强城市环境保护、生态文明建设的一项重要工程。由于市政污水管网的施工属于地下隐蔽工程,且较多集中分布于市区,施工环境较为复杂,受地下管线、交通、天气等影响,因此应该根据具体情况选择不同的施工技术,然后做好各工序的质量管理,提高工程质量。
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