自來水管道工程施工的通病與防治分析

潘 棟

（梅州市梅江區水利工程建設管理中心,廣東 梅州 514000）

城北鎮隸屬于廣東省梅江區,與多個小鎮接壤,全鎮總面積118.5 km2,下轄20 個村、5 個社區。梅江區城北鎮村村通自來水工程中,自來水管道工程施工質量關系到居民日后的用水安全,所以必須要了解自來水管道工程施工的通病,并做好防治工作。自來水管道工程施工過程中,很容易出現一些常見通病,這些通病嚴重影響居民飲水與用水安全,所以需要及時做好防治工作,將通病扼殺在搖籃中。隨著現代科學技術及管理理念的發展,對于自來水管道工程施工的通病與防治得到不斷發展,自來水管道工程施工的整體質量得到極大提升。

1 工程概況

根據城北鎮供水現狀及存在的問題,本次工程的任務為解決城北鎮新田、上村、扎下、楊文、三村、塔下、銀營、扎上、干光、干才、群益、嶺上、玉西共13 個行政村的部分村組飲水問題,共計20 個工程,涉及受益人口12608 人。城北鎮村村通自來水工程全部為自流供水,不需要建設泵站,因此本工程不涉及水泵設備選擇。本工程涉及的機電設備主要是一體化凈水設備,對居民相對集中,施工條件較為便利,管理相對到位的村組,擬采用自動化相對較高的一體化水處理器與清水池配套的方案。本工程總投資為2752.99萬元,包括建筑工程費1968.14萬元,金屬結構及安裝工程費253.0萬元,臨時工程費71.89萬元,獨立費用295.24萬元,基本預備費129.41萬元,水土保持工程費30.15萬元,環境保護工程費5.17萬元。

2 自來水管道工程施工的通病

該項目工程中施工通病主要體現在材料、施工技術方面,如果對這兩個方面的通病發現不及時,或者防治不合理,會嚴重影響自來水管道工程質量,無法保證居民用水安全。

2.1 材料方面的通病

為保證項目工程的順利進行,一般都會在施工過程中對施工設備、材料等進行檢驗,確保設備、材料的數量、質量等符合要求。但是在本項目中,由于缺乏對材料的有效檢驗,材料一旦出現質量問題,會嚴重影響整個管道工程施工的質量與進度。

2.2 施工技術方面的通病

在本項目工程施工過程中,存在的質量通病主要表現為溝槽開挖與回填問題。在施工過程中,未能按照地基承載力與施工圖紙進行操作,導致開挖深度不符合要求[1]。當發生設計變更時,未能及時與設計單位協商就對設計進行更改,難以保障管道基座處在規定范圍內的承載面上。同時由于當地雨水較多,當施工在雨季時未能做好基坑排水工作,也會發生基坑沉陷的情況,而且在實際管道鋪設與安裝過程中,未能按照相關工藝流程進行操作。

3 自來水管道工程施工通病的防治

3.1 材料通病的防治

3.1.1 材料進場質量控制

一是對材料供應商的資質、財務狀況及產品質量等進行綜合評價,確保供應商綜合實力符合本項目施工要求[2]。二是由材料供應商提供產品合格證、質量證書等質量合格證明文件及檢測報告。應符合國家規范標準或設計要求,并經監理工程師核查確認。三是材料使用前,由監理工程師見證取樣,送往有資質的檢測單位檢測,出具合格報告后方可使用。四是采購計劃由采購部門制定,材料按批次進場。質量管理人員、采購人員與監理需同時在場對材料進行抽檢,符合要求的進場存儲,不符合要求的立即清退。進場材料質量控制流程見圖1。

圖1 進場材料質量控制流程

3.1.2 管材及管徑選擇

大口徑管道在該項目工程中的成本占比較高,所以需做好成本控制工作,經過計算最終確定選擇直徑為600 mm～1600 mm的PE管道。管材見表1。

表1 常見管材

當供水流量、壓力與水頭損失參數相同時,不同管材的管徑有所不同。哈森·威廉斯公式可以方便不同管材管徑之間的比較,并能為最終的管徑確定提供支持。公式如下：

在該公式中hf、L、Q、d、c分別為管道沿程水頭損失、管道通過流量、管內徑、沿程摩擦系數。

在供水流量、壓力與水頭損失相同的條件下,確定預應力鋼筒混凝土管；鋼管、球墨鑄鐵管；玻璃鋼夾砂管、聚乙烯管分別為d1、d2、d3,得出三者之間的關系為：d1=1.0372d2=1.167d3。

3.2 施工技術通病的防治

（1）溝槽開挖質量控制

溝槽在開挖或者開挖之后,會存在邊坡塌方、槽底泡水的問題,這兩個問題會影響施工的有序進行,嚴重時會對周圍建筑物產生危害。槽基在泡水之后,地基土質變軟,嚴重影響其承載力。首先,坡塌方的防治[3]。需針對當地土壤情況,合理確定槽幫坡度,具體可以分為實施支撐的直槽操幫與打開槽的槽幫坡度兩種,前一種采用1∶0.05,后一種見表2。當溝槽塌方后,需及時清除塌方,并做好支撐加固工作。

表2 大開槽槽幫坡度

其次,需做好槽底泡水的防治。在預防該問題發生過程中,當遇到雨季時,需做好排水工作。治理期間,對已經泡水的溝槽,需對降水設備進行及時檢查,對排水溝進行疏通,將水排干凈[4]。地基的擾動在10 cm以內時,及時挖出擾動土,填入級配砂石并夯實。如果擾動深度在30 cm,但是下部堅硬時,需挖出擾動土,并將大卵石填換進行,空隙使用礫石填充[5]。

（2）回填質量控制

①超厚回填的治理。做好技術人員的培訓工作,提升技術人員的操作技能及綜合能力。同時也要開展技術較低,嚴格規范操作流程。②傾斜碾壓的治理。利用水平分層方法在路基總寬度內進行填筑。當橫坡與陡坡為1∶5 時,需作臺階[6]。

3.3 配水管網節能設計

本工程設計從設計理念、工程布置、設備選型、施工組織、運行管理等多個方面遵循國家的節能政策、法律、法規及行業的用能標準,選用符合國家政策的節能設備,節能措施科學、有效,符合我國節能要求[7]。

在選擇管材時需科學合理,確保管材的安全性與可靠性,避免發生漏水問題。同時在管道設計時,盡量走直線,減少管配件的使用。

3.4 輸水管道的布置原則及要求

（1）輸水管道的布置要以供水安全為基本原則,線路要盡量保持最短,做好造價控制,并能便于后期的維護與檢修,避免占用農田；

（2）輸水管線的走向、高程等設計與規劃需科學,沿著當前道路建設；

（3）避免出現交叉作業,比如與公路、河流等產生交叉,管線設置要盡量避開塌方、沼澤等區域。如果有穿越這些區域的管線段,一定要做好防護措施；

（4）堅持綠色施工,為節約能源,需減少水頭損失,且轉角拐彎一定要少；

（5）要與當地規劃相結合,滿足長期發展需求；

（6）利用好地形優勢,重力輸水優先考慮。

3.5 管道連接

操作人員在管道連接過程中,需嚴格按照工藝標準及參數進行操作,同時也要針對現場環境及天氣狀況進行適當調整。

（1）管道檢查。在連接前要對管材進行檢查,確保管材規格、壓力等級等符合要求,同時也要檢查管材表面,當發現有劃傷等問題時需及時進行處理；

（2）清潔。使用干凈的布對管道進行清潔,尤其是管道兩端的異物一定要清理干凈；

（3）緊固。在機架卡內放置管材,不在管材機架內端伸出的部分使用支撐托支撐,確保管材軸線與機架中心線高度一致,利用卡瓦緊固好；

（4）切屑。合攏管材兩端后打開銑刀電源開關,適當加壓,兩端連續切屑,且切屑厚度為0.8 mm左右時,不用再施壓,片刻后退開活動架,將銑刀電源關閉。將銑刀取出,兩管端需合攏,對齊情況進行檢查,管材兩端的錯位量需合理控制,一般要控制在壁厚的10%以內；

（5）檢查加熱板。清除干凈加熱板表面的雜物,對加熱板溫度進行檢查,確保溫度符合設定值。加熱板溫度符合要求后放入到機架；

（6）活動架推開后將加熱板取出,將兩管端合攏,在冷卻之后開始卸壓,松開卡瓦,將連接完成的管材取出；

（7）完成加熱工作之后,對接加熱板應迅速脫離待連接件,連接面對接需頂緊,并保持光滑。確保卷邊凸緣寬度、高度分別為5 mm～8 mm與3 mm～5 mm。

3.6 管道敷設

PE自來水管道敷設期間,要考慮管道的使用壽命與鋪設質量,同時也要確保管道輻射全過程的安全性、便捷性與經濟性。同時,當管道穿越行車道時,也要做好敷設工作,具體見圖1。在此基礎上需關注以下幾個要點：

（1）管材直徑不同敷設方法不同,當≤315 mm時,選擇人工配合吊車的方法,當＞315 mm時,選擇人工方法；

（2）溝底標高和管溝地基質量合格之后,才可以對PE管道進行敷設；

（3）溫度應力在PE管道敷設期間可以通過自身的柔性克服,但是彎曲度需控制在允許彎曲半徑之內；

（4）在敷設過程中,避免對PE管道造成損傷。

圖2 Z0+180穩定計算結果

3.7 管道試驗

（1）后背安裝。預留一段溝槽不挖將其作為后備。按照土質和試驗壓力對后背墻支撐面積進行確定,一般情況下土質的承壓為15 t/m2。后背墻面垂直于管道中心線,將一排枋木橫放在后背墻,避免二者之間產生空隙,如出現空隙,可利用砂子填實。將3～4 根較大的枋木放置在橫木之前,為保證其牢固性,需使用千斤頂支撐。為防止發生偏心受壓而產生事故,試壓用的千斤需保證支穩。

（2）排氣。排氣門均要設置在高點,滿足排氣要求。兩端管堵應有上下兩孔,上孔與下孔的作用是排氣、進水和排水。做好排氣工作能確保管道的安全性,保證良好的試壓效果。

（3）試壓。按照分段試壓的方式進行,每段超度需控制在1000 m以內,壓力一般需確定為1.1 MPa；專職人員監視兩端管堵的試壓,確保試壓過程的合理性；試壓期間需逐步升壓避免發生事故。

4 結語

在我國社會經濟快速發展過程中,飲水、用水工程成為重要的民生項目,自來水管道工程施工中存在一些通病,如何做好這些通病的防治,避免管道在運行期間出現安全與質量問題,成為人們關注的重點。做好材料、溝槽開挖與回填質量控制,開展配水管網節能設計,明確輸水管道的布置原則及要求,做好沉井施工質量控制等,能有效預防各類管道施工通病,確保自來水管道工程的有效開展,以及在后期運行中的安全性與可靠性。