市政排水工程中排水管道管材及施工要點

徐漾檬 趙俊伊

(青島市李滄市政工程建設養護有限公司，山東 青島 266100)

排水管道作為市政排水管網的重要組成部分，管道性能與施工質量直接決定著管網總體運行工況。原有市政排水工程經過長時間的運行，管道使用性能下降，排水管網運行期間常出現滲漏、堵塞、變形等故障問題，排水效果并未達到預期要求。因此，應重點分析排水管道管材選用問題，采取科學的管道施工技術，建設高品質市政排水工程，保證管網運行順暢。

1 市政排水管道管材種類及選用方法

1.1 管材種類

1.1.1 混凝土管

混凝土管是在模具內現澆混凝土與綁扎鋼筋，等待混凝土固結成型的一類管道，根據管道內徑或承壓能力來區分種類，可分為大直徑管、中直徑管與小直徑管，也可分為壓力管與低壓管。同時，混凝土管接頭型式呈現出多元化趨勢，具體可配備承插式、平口式、企口式等接頭型式的混凝土管道。根據實際應用情況來看，混凝土管有著成本低廉、易于安裝的優勢，但耐腐蝕性能略有不足，不適用于現場分布鹽堿地帶的市政排水工程，且管道內水流速度緩慢，容易出現細菌滋生、管道堵塞現象。如果最終選用混凝土排水管道，需要沿途每隔20～30m設置一處檢查井，在管網投運使用期間定期開展維護清淤作業[1]。

1.1.2 金屬管

市政排水工程常用的金屬管分為鍍鋅鋼管、鑄鐵管兩種。1)鍍鋅鋼管，以熱鍍鋅鋼管為主，提前做好鋼管清理作業，依次放入氯化銨溶液槽與熱鍍鋅槽內處理，高溫條件下逐漸在鋼管表面形成合金層，有著抗壓能力強、鍍層均勻、耐腐蝕、使用壽命長的優勢，但采購價格較為高昂，當前主要用于特殊場景下的市政排水工程，管內粗糙系數在0.013左右，實際排水速度較慢；2)鑄鐵管，鑄鐵在高溫條件下經過澆鑄成型管道，采購價格較為低廉、抗腐蝕性強，使用壽命長，適用于采取埋地敷設形式的市政排水工程。同時，普通鑄鐵管存在質地脆、抗拉強度低的局限性，優先配置新型球墨鑄鐵管，并采取承插連接方式，以此來提高管道韌性與延伸率。

1.1.3 塑料管

塑料管是以合成樹脂等作為原料，添加多種添加劑，后續采取擠壓工藝制成管道，有著質地輕、無異味、耐腐蝕的優勢，管道使用期間基本不會出現堵塞、積垢現象，但在高溫、低溫條件下容易變形。在市政排水工程，主要使用HDPE高密度聚乙烯管、PVC-U硬聚氯乙烯管兩種塑料管道。1)HDPE管道，采取平滑內壁與環狀波紋外壁結構形式，設置橡膠圈承插接口，有著易于施工、基礎要求寬泛、耐腐蝕性強的優勢，可以適應惡劣環境，主要使用雙壁波紋管，如果排水管道管徑值超過1200mm，則選用結構壁管；2)PVC-U管道，此類管道不但具備常規塑料管道各項特性，還具備密度高、耐腐化的優勢，管徑值普遍不超過600mm，最大管徑值為1200mm，如果對排水管道的抗壓能力有著嚴格要求，不推薦使用此類管道[2]。

1.1.4 復合管

復合管結構由工作層、支承層與保護層三部分組成，以水泥材料或是環氧樹脂作為管道內襯，摻加多種金屬材料制成，具體包括玻璃鋼管、鋼塑復合管、塑覆銅管、鋁塑復合管等種類。以玻璃鋼管為例，由玻璃纖維、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等原材料制成，有著抗腐蝕、高強度、摩擦阻力小、電熱絕緣性好的優勢，適用于設計年限在50年左右的市政排水工程。

1.2 管材選擇對比分析

1.2.1 水力條件

在相同施工條件下，所選用排水管道的水力條件越好，則市政排水管網的實際排水能力越強，可以在短時間內把城市廢水排放至污水處理廠，并在間接層面上起到強化城市洪澇災害抵御能力的作用。以混凝土管、鋼塑復合管兩種管道為例，在相同管道規格情況下，兩種管道的水力坡度保持一致，鋼塑復合管的排水流量、排水流速明顯超過混凝土管道，所承受荷載也略大于混凝土管道，有利于強化市政排水管網的排水能力。例如，在兩類管道的管徑值均為200mm時，水力坡度均為0.8%，混凝土管道的流量與流速分別為1024L/s和0.905m/s，鋼塑復合管道的流量與流速值為1303L/s和1.152m/s。

1.2.2 溝槽回填斷面

在管道尺寸一致、溝槽內管頂覆土厚度一致的情況下，溝槽開挖量與回填量取決于管道種類，如果盲目選用排水管道，會增加額外工程量與造價成本。以普通混凝土管道和鋼塑復合排水管道為例，二者均采取方溝形式，普通混凝土管道的溝槽回填斷面面積較大，砂礫墊層換填土方量更多。而鋼塑復合管道由于壁厚值較小，可以在相同管徑條件下適當減少管道溝槽開挖量與回填量，這有利于控制造價成本與縮短工期時間。

1.2.3 施工難易程度

不同種類排水管道的施工難度存在差異，普通混凝土管道由于自重量較大，需要配備專用運輸工具把管道轉運入場，并采取起吊安裝方式把管道平穩放置在管道基礎結構上，整體工序流程較為繁瑣，中途容易出現管道碰撞、開裂、破損問題。而鑄鐵管、鍍鋅鋼管等金屬管道同樣存在自重大的問題，管道不易安裝，還需要增設管道除銹、預變形等額外步驟。在不考慮管道使用壽命、采購成本、力學性能等其他因素的前提下，優先選用自重較輕、易于安裝的塑料管道。同時，確定管道管材后，盡量配備圓形排水管道，圓形管道具備直接下管敷設條件，可以進一步降低施工難度。

1.2.4 造價成本

不同種類、不同管徑的排水管道采購價格有所不同，需要結合市政排水工程實際情況，以管道管徑要求作為管材選擇依據。例如，在排水管道管徑值不足DN400時，普通混凝土管道的采購成本最為低廉，但由于此類工程建設規模較小，也可選用HDPE等其他管材，總體造價成本不會發生明顯變化。而在排水管道管徑值超過DN400時，在管道鋪設長度小于1km時選用PE鋼肋復合纏繞管，鋪設長度超過1km時優先選用普通混凝土管道。如果工程設計使用年限較長，或是對管道力學性能提出嚴格要求，再挑選其他種類管道。簡單來講，需要綜合考慮各類排水管道的總體使用成本，包括運輸費用、安裝費用、基礎鋪設費用、后期維護費用等[3]。再結合管道使用年限，在滿足市政排水工程建設標準、設計要求的前提下，配備平均使用成本最低的排水管道。

2 市政排水工程中的排水管道施工要點

2.1 開挖施工技術

2.1.1 溝槽開挖

在溝槽開挖環節，提前確定排水管道敷設位置，在現場標記溝槽開挖軸線與邊線，探明地質情況與地下水位，如果分布地下基礎設施，對既有設施進行遷移處理，或是調整排水管線路徑。而在地下水位偏高、周邊匯集地面積水時，則開展降排水作業，溝槽邊線外側設置臨時排水設施，沿開挖軸線兩側對稱設置若干座輕型降水井點，抽采地下水與攔截地表徑流。前期準備完成后，采取機械開挖方式，分層向下開挖溝槽，定期檢查開挖深度與開挖邊坡坡度是否達標，開挖至底部設計標高上方0.2m后，切換人工開挖方式。最后，清理溝槽底部，保持槽壁垂直、槽底平整狀態，檢查開挖深度與底部壓實度是否達標，如果存在超挖、欠挖問題，分別采取人工補挖與回填夯實處理措施。如果開挖期間遇到不良地質問題，暫時停止開挖作業，判斷既定施工方案是否適用，重新確定方案后，再繼續開挖溝槽，并在開挖完畢后立即進入管道基礎施工工序，避免因溝槽長時間暴露出現各類問題。

2.1.2 管基施工

在管道基礎施工環節，提前做好地質勘察工作，判斷溝槽底部天然地基承載性能是否達標，對底部進行夯實處理，如果存在軟弱地基等不良地質問題，則根據地層種類采取恰當的軟基處理方式。隨后，在溝槽底部標記管道基礎位置，采取混凝土基礎型式，支設模板與現澆混凝土，使用強度等級超過C25的混凝土材料。待混凝土澆筑、振搗完畢后，開展養護作業，以保持混凝土濕潤狀態、控制混凝土內表溫差作為養護重點，到達養護時間后檢測試塊強度，強度達標后即可拆除模板，檢查混凝土基礎外觀質量與修補破損部位。最后，為改善管道受力狀態，在基礎結構成型后，沿管道安裝軸線在基礎上鋪設中粗砂墊層，墊層厚度控制在0.2m左右，把墊層夯實整平，墊層壓實度不得低于90%。

2.1.3 管道安裝連接

1)在排水管道安裝環節，提前檢查管道外觀質量與規格尺寸，清理壁面附著物與內部掉入異物，涂刷防腐保護漆層，修補砂眼、裂縫等破損部位。對于金屬管道，額外采取防銹處理措施，清除殘留銹跡與涂刷防銹漆層。隨后，重復檢查管道基礎結構，以基礎結構位置、墊層厚度、溝槽底部與結構頂部標高作為檢查內容，確定無誤后，即可正式安裝管道。最后，采取起吊安裝方法，設置吊索吊具，在各處吊點位置加鋪橡膠墊層等緩沖防撞材料，各節段管道上設置數量不少于2個的吊點，把管道起吊至溝槽上方后平穩下落在基礎結構上，調整管道水平位置與高程，檢查安裝偏差是否超標，保持管道中心點與軸線重合狀態。以DN1000排水管道為例，要求高程偏差不超過±10mm[4]。

2)在排水管道連接環節，根據管道材質來選擇連接方法，包括卡箍連接、柔性機械連接、焊接、粘接為例。以卡箍連接為例，適用于金屬管道，提前對準相鄰節段管道管口，清理管道內外層，保持管道表面潔凈狀態，在接口下面直管位置套設卡箍，把卡箍上半部向下翻轉，再把直管插入橡膠密封套內部，調整位置后復位橡膠密封圈，外側設置卡箍，保持卡箍螺栓交替鎖緊狀態。待管道連接完畢后，管道頂部覆土，控制覆土厚度，用于臨時固定管道位置，避免后續在溝槽回填期間出現偏位、錯位情況。

2.1.4 閉水試驗

在閉水試驗環節，提前完成檢查井清理與修補缺陷、檢查沖水閥門與排水閥門、設置水位觀測標尺、封堵全部預留孔洞、清理溝槽內部積水等準備工作。在管徑值不足700mm時全段開展閉水試驗，管徑值超過700mm時挑選1/3以上管段開展試驗[5]。隨后，向管道內部注滿水，關閉全部閥門，分級把管道水壓提升至工作壓力，持續12h，同步記錄管道滲水量，始終保持試驗水頭恒定狀態，最終把補水量、管段長度、觀測時間等數據導入計算公式，求解管道實測滲水量，再根據管道種類來判斷試驗質量是否合格。如果未通過閉水試驗，則找出滲漏點，分析滲漏原因，修補管道滲漏部位。

2.1.5 溝槽回填

在溝槽回填環節，為避免管道一側承受過多土壓力而偏位，要求施工人員沿軸線兩側對稱、同步回填溝槽，提前清理溝槽內部積水，檢查回填土質量，篩除直徑超過40mm塊石，對含水量超標的回填土進行翻曬晾干處理。隨后，分層回填溝槽，單層回填高度控制在0.2m以內，同步開展夯實作業，檢測回填層壓實度達標，再重復上述操作，直至回填層頂面標高到達設計標高。同時，搭配采取機械回填與人工回填方法，以排水管道基礎兩側、管道頂部上方0.5m以內區域作為人工回填范圍，剩余區域作為機械回填范圍。

2.1.6 質量通病防治處理

在排水管道施工期間，難免出現管道偏位、檢查井變形、管道滲漏等質量通病，施工人員需要了解問題成因，提前采取防治處理措施，并在問題出現后立即進行返工處理，避免遺留質量隱患。以管道偏位為例，形成原因包括管道基礎沉降、測量誤差、外力碰撞管道、溝槽單側回填，需要采取保護測量成果、復核檢查、檢驗管道基礎質量、兩側對稱回填溝槽等防治處理。如果仍舊出現管道偏位情況，則重新開挖溝槽，把管道復位校正后，再行回填夯實溝槽。

2.2 導向鉆進施工技術

早期市政排水工程采取管道開挖敷設技術，在工程現場開挖溝槽、制作管道基礎與鋪設管道，再把溝槽進行回填處理，土方開挖與回填量較大，還會對市政道路橋梁等基礎設施造成影響，存在工程量大、工期時間緊張、造價成本高昂的局限性。對此，在敷設小管徑排水管道，或是排水管道對標高水頭、流向無特殊要求時，可以應用導向鉆施工技術，在現場地層內鉆設孔道與回拉管材，在管道周邊注漿嵌填，即可在不開挖情況下順利完成排水管道施工作業。

2.2.1 工作井及出入土坑施工

測量人員參照施工圖紙，在現場標記導向軌跡、出入土坑與工作井位置，對測量成果進行復核檢查。隨后，對工作井、出入土坑位置的現場地面或是道路路面進行開挖破鑿處理，采取人工挖孔方式來分層開挖土方，定期檢查井底、坑底標高值。確定出入土坑與工作井的開挖深度到達排水管道底部標高下方0.5m處，即可結束開挖作業，清理坑內雜質異物，保持坑底平整、硬化與干燥狀態，禁止匯集積水[6]。

2.2.2 鉆機就位

在鉆機就位環節，施工人員把鉆機轉運布置在現場指定位置，檢查鉆機水平位置偏差是否超標，鉆機底部墊設墊塊來維持平穩狀態，并把鉆機垂直度偏差控制在0.5%以內，布置就位后進行調試檢查。隨后，根據現場地質條件來選擇鉆頭品種。例如，在現場分布粗粒砂層時，選用硬質合金鉆頭，此類鉆頭具備耐磨性，使用壽命較長，導向鉆進期間基本不會出現鉆頭破損、掉落情況。而在工程現場分布致密砂層時，配備小尺寸錐形鉆頭，此類鉆頭可以維持較高推進速度，有利于控制導向鉆進方向。

2.2.3 泥漿制備

在泥漿制備環節，根據市政排水工程現場情況、施工要求來確定泥漿性能指標。正常情況下，要求泥漿pH值保持在8～10以內，泥漿在一般地層中的0.5h失水量不超過15ml，泥漿在易坍塌松軟地層中的0.5h失水量不得超過5ml。確定泥漿性能質量達標后，施工人員在導向鉆進期間持續向孔道注入泥漿，根據擴孔階段來調整注漿壓力與泥漿流量，通過循環注漿來清理鉆屑，在孔道表面形成保護性泥皮，預防孔道坍塌等施工問題出現。同時，為節省泥漿耗用量，在現場修筑泥漿沉淀池，把廢棄泥漿輸入沉淀池內靜置一段時間來恢復狀態、去除鉆渣，處理后的泥漿再次投入使用[7]。

2.2.4 管道連接

在管道連接環節，優先選用HDPE高密度聚乙烯材質的排水管道，檢查管道密度、短期彈性模量、抗拉強度、環向剛度等性能是否達到設計要求，并清理管道表面灰塵污漬與毛刺，保持管道切割斷面平整、光滑狀態。隨后，采取熱熔連接方式，保持相鄰節段管道接口對準狀態，使用夾具固定接口位置，把管道保持在相同軸線上，錯邊量控制在3mm以內、不得超過10%管道壁厚值，對管道接口進行加熱處理，高溫條件下出現熔化現象，勻速把熔化狀態的接觸面相互粘結，采取翻邊措施來形成凸球。最后，靜置一段時間等待管道接觸面自然冷卻至室溫，檢查連接部位是否存在氣孔、裂縫、鼓泡等質量通病，重復上述操作連接剩余節段排水管道。同時，對排水管道的連接部位力學性能進行檢測，隨機抽取少數連接點作為樣品，排水管道接頭數量低于200個時挑選1組接頭進行檢測，排水管道接頭數量較多時從每200個接頭挑選1組進行檢測。

2.2.5 導向鉆進

在導向鉆進環節，提前做好檢查電源、盒內裝入探頭、鉆桿上固定安裝探頭盒、清理鉆頭噴嘴內部堵塞物等準備工作，把鉆頭頂角與深度調整就位，根據現場情況采取回轉鉆進或是造斜頂進方式，沿途標記若干測點來顯示鉆進軌跡。隨后，把鉆頭鉆進至設計深度，調整鉆頭鉆桿水平位置與朝向角度，調節完畢后開展水平鉆進作業，嚴格控制鉆進速度，分段依次完成鉆孔作業。如果鉆進距離較長，需要中途加接鉆桿，加接完畢后重復測量調整鉆頭鉆桿位置。最后，待導向鉆進完畢后，取出鉆桿鉆頭，停止輸送鉆進液，檢查成孔質量是否達標，立即進入下道工序，避免因工序銜接不到位而出現塌孔等施工問題。

2.2.6 分級擴孔與管道回拉

在分級擴孔環節，根據孔道直徑要求來確定擴孔遍數，施工人員卸除導向鉆頭，更換反擴鉆頭與安裝分動器，以孔內鉆桿、擴孔鉆頭、分動器、后續鉆桿作為連接方式。待首次擴孔結束后，施工人員卸除反擴鉆頭與分動器，把鉆機鉆桿和后續鉆桿相互連接，重復開展擴孔作業。最后，完成全部擴孔作業后，保持鉆桿與擴孔器、反擴鉆頭連接狀態，通過分動器連接排水管道，在孔道內朝指定方向拖動管道，直至全部管道鋪設就位后，測量調整管道水平位置與管底標高，保持管道中心點與安裝軸線重合狀態，即可拆除鉆桿，回填工作井與出入土坑，結束排水管道施工作業。正常情況下，使用全站儀、水準儀等儀器設備來檢測管道安裝質量，要求排水管道中線平面位移偏差值不超過100mm，管道內底標高偏差控制在-80mm到40mm以內。

3 結語

綜上所述，為保障市政排水工程順利交付，盡量預防管道滲漏、變形破裂等質量通病出現，使得市政排水管網發揮出應有作用。施工單位必須提高對排水管道施工活動的重視程度，根據工程建設標準、設計要求來選擇管道種類，掌握開挖施工、導向鉆進施工兩項技術的正確工藝做法，全程把控排水管道現場施工質量，樹立質量預防意識，編制面向典型質量通病的防治處理方案，為工程建設質量提供技術保障。