市政管網(wǎng)給水管道系統(tǒng)設計與施工分析

文／卞嘉嘉 中國水利水電第五工程局有限公司 四川成都 610066

引言：

為提高市政管網(wǎng)中給水管道系統(tǒng)的設計與施工質量，發(fā)揮該系統(tǒng)在城市中的作用，有關人員在設計與施工中需嚴格遵循行業(yè)規(guī)范，并考慮城市實際情況及用水需求?，F(xiàn)階段雖陸續(xù)出現(xiàn)了許多新工藝、新技術，但具體應用時常常存在諸多問題，未來需繼續(xù)優(yōu)化工藝技術，為給水管道系統(tǒng)的設計與施工提供技術保障。

1.市政管網(wǎng)給水管道系統(tǒng)設計原則

給水管道系統(tǒng)為市政管網(wǎng)中的一大構成，其負責給生產(chǎn)生活提供水資源，在設計該系統(tǒng)時應遵循以下原則：（1）因地制宜，每個城市都有其各自的發(fā)展特點，給水管道系統(tǒng)的建設要求各有不同，具體的設計中應從實際情況著手，確保系統(tǒng)設計與城市總體規(guī)劃相一致。城市建設規(guī)劃工程的規(guī)模龐大，各類建筑的施工作業(yè)多，此條件下設計給水管道系統(tǒng)時，必須處理給水管道系統(tǒng)與既有交通、建筑、其他管線等之間的關系，不得隨意布置給水管道，影響既有建筑和交通。（2）經(jīng)濟性，設計人員在設計給水管道系統(tǒng)時也需要考慮經(jīng)濟性要求，否則，如在設計中未考慮經(jīng)濟性，后續(xù)施工中可能伴隨著較大的資金投入，如布設給水管道時未考慮經(jīng)濟性，需要大量拆除現(xiàn)有建筑物，或者遷改既有管線，工作量大且協(xié)調工作不易。設計人員遵循經(jīng)濟性要求設計給水管道系統(tǒng)，可最大化利用資源，節(jié)約資金，避免大量拆改影響城市環(huán)境。（3）安全性，設計人員在設計給水管道系統(tǒng)時也需遵循安全性規(guī)定，以降低施工風險，使后續(xù)施工階段各項作業(yè)更為安全，減少安全事故。

2.市政管網(wǎng)給水管道系統(tǒng)設計要點

2.1 給水管材設計

市政管網(wǎng)給水管道系統(tǒng)設計時，對管材質量有嚴格規(guī)定，在前期工作中設計人員必須注重管材設計，保障所選用的管材符合行業(yè)規(guī)定。傳統(tǒng)的給水管道系統(tǒng)中大部分采用的是鍍鋅鋼管，這類型管材的剛性較大，可承受外部作用力，基本能達到給水管道建設中的管材要求。但是，鍍鋅鋼管在經(jīng)歷長時間的使用后，其表面的鍍鋅層易脫落，如未及時處理將發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。為此，當前給水管道系統(tǒng)的設計中有關人員需合理應用鐵管、鑄鐵管等新型管材，這些管材的性能優(yōu)越，使用壽命長。但因為每個城市對給水管道系統(tǒng)的設計要求各有不同，在選擇管材時有關人員需注意對比現(xiàn)有管材的性能、價格。

2.2 管道分布設計

城市內的給水管道分布十分復雜，在設計過程中也需要關注管道布局，需保障各區(qū)域給水管道的合理分布，遵循安全性、經(jīng)濟性要求。為確定管道分布形式，設計人員在前期的工作中必須清晰了解城市內的給水需求，并調查管道所經(jīng)過地區(qū)的地形地勢等基本情況，保障管線分布的合理性，主要關注管線走向、位置等。目前的給水管道系統(tǒng)設計，可選擇樹狀網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)，相比較而言，后者多用在雙向供水中，供水更為可靠和安全，但其造價較高；樹狀網(wǎng)形式的給水管道，主要用在單向供水中，施工中的原材料消耗較少，造價較低，但安全性不足，投入使用后面臨較大的安全風險。在城市的初級建設階段，給水管道多選樹狀網(wǎng)形式，但隨著城市建設的逐步增多，環(huán)網(wǎng)形式的給水管道布局更為適用[1]?？傊诠艿婪植荚O計方面，設計人員必須考慮城市內的實際需求及具體情況，選擇恰當?shù)牟贾眯问剑岣呓o水管道系統(tǒng)的運行安全性。

3.市政管網(wǎng)給水管道系統(tǒng)的施工措施

3.1 前期準備

3.1.1 審核圖紙

給水管道系統(tǒng)在城市內具有重要的作用，在施工過程中必須嚴格參考設計圖紙，因此，圖紙質量是關乎施工效果的重要因素。為避免施工中的返工現(xiàn)象，前期準備階段有關人員必須嚴格審核圖紙。由于給水管道圖紙中涉及了很多細節(jié)性內容，一旦某一部位存在問題，據(jù)此圖紙組織的施工作業(yè)將增大給水管道系統(tǒng)的運行風險。為避免圖紙問題影響現(xiàn)場施工，前期施工單位、監(jiān)理單位、設計單位應完成圖紙審核，各自從專業(yè)角度分析圖紙細節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)圖紙中的問題，并綜合各部門意見修改，形成更為安全、實用、經(jīng)濟的施工圖紙。

3.1.2 管線施工現(xiàn)場交底

針對市政管網(wǎng)給水管道系統(tǒng)的施工建設，前期準備涉及了諸多的任務，現(xiàn)場交底也是不可忽視的工作。由于給水管道分布在城市的許多地方，施工期間地下構筑物、其他管線等都會干擾給水管道。結合施工經(jīng)驗，給水管道施工中經(jīng)常遇到電力、燃氣、通信、國防光纜等管線，還有軌道交通等，如施工不當可能造成安全事故和經(jīng)濟損失。因此，正式施工之前工程企業(yè)需向有關單位完成技術交底，使其他相關單位能了解給水管道施工技術、要求等，配合施工單位創(chuàng)造作業(yè)條件，后續(xù)方便施工單位組織規(guī)范化作業(yè)。施工人員需進入現(xiàn)場進行一系列調研，并邀請建設、監(jiān)理、設計單位的專業(yè)人員，做好勘察和交底記錄，分析可能影響給水管道施工的因素，調動各方力量制定對應的策略。另外，現(xiàn)場交底不僅僅是不同單位之間，還應該包含崗位人員之間，使每一人員都熟悉給水管道施工的流程、作業(yè)步驟、操作要點，在后續(xù)施工中加強與其他崗位人員的配合。

3.1.3 材料的選擇

給水管道施工作業(yè)中，前期準備不僅僅體現(xiàn)在審核圖紙與技術交底上，還應該加強材料選擇與質量控制，因為在施工作業(yè)中對材料有嚴格要求，如材料存在質量問題，再規(guī)范的施工作業(yè)下也很難保障給水管道的施工效果。當前行業(yè)發(fā)展的過程中，建材市場上出現(xiàn)了各種類型的管材，每種管材都有其適用條件及施工要求。施工之前有關人員也需要依據(jù)相應的工作標準，合理選擇材料，與可靠的材料廠家建立長期合作關系，保障廠家能提供高質量的材料。依據(jù)當下的市政給水管道施工作業(yè)，K 級球墨鑄鐵管相對常見，但大口徑輸水管道、頂管工藝下的給水管道，主要為鋼管[2]。為避免因材料問題影響施工作業(yè)，在工程企業(yè)內應建立材料驗收制度，施工中所涉及的全部材料，都需要由專人進行嚴格檢查，嚴禁劣質材料進入現(xiàn)場并使用。以球墨鑄鐵管為例，這類型管道在驗收階段，應檢查其厚度、強度、硬度等性能指標，只有當完全符合施工要求后方可進場；在檢驗鋼管時，應分析其外觀尺寸規(guī)格、原材料構成、力學性能、曲性等。由于給水管道與水接觸，出現(xiàn)腐蝕的幾率較高，一些管材在前期必須做好內外防腐處理，為達到最佳的防腐要求，相關人員需檢驗防腐材料的類型及性能。

3.2 溝槽開挖施工

給水管道施工作業(yè)中，開挖溝槽為關鍵步驟。為防止出現(xiàn)施工問題，開挖之前每一施工人員都必須熟悉施工圖紙，掌握溝槽開挖的相關技術及施工要求。一般來說，溝槽開挖包含混合槽開挖、梯形槽開挖、直槽開挖幾種，具體的工作中應根據(jù)施工要求來選擇開挖方式，增強開挖作業(yè)的安全性。一些給水管道的施工區(qū)域，分布的建筑物、管線等較多，且現(xiàn)場環(huán)境較為復雜，開挖時易發(fā)生事故。因此，管理人員在施工現(xiàn)場必須做好協(xié)調工作，根據(jù)實際情況制定最為科學的施工動態(tài)監(jiān)測方案，密切關注管槽寬度、深度等，避免超挖、欠挖[3]。開挖溝槽時施工企業(yè)必須安排專業(yè)人員，這些人員需熟悉施工圖紙中的各項規(guī)定，并具有豐富的施工經(jīng)驗，能在開挖時妥善處理各種問題，避免問題處理不及時導致的損失與事故。

3.3 管道安裝施工

市政管網(wǎng)的給水管道施工中，安裝工作十分重要。由于管道分布區(qū)域的環(huán)境條件各有不同，再加上管材質量有一定差異，施工人員在安裝管道時必須著力考慮這些方面，規(guī)范安裝步驟，減少安裝問題。給水管道的安裝工作量龐大，正式安裝之前施工人員必須制定合理的安裝方案，在該方案中明確指出安裝進度、要求、注意事項、技術等，指導后續(xù)的施工作業(yè)。開始安裝給水管道時，施工人員需核對溝槽管基、地基性能，當這些完全符合施工要求后再開始安裝，將給水管道放在溝槽內。安裝作業(yè)期間底層混凝土強度應符合施工要求。而對于管道接頭的處理，則需要采取恰當?shù)倪B接工藝，并將接頭縫隙控制在正常范圍，避免縫隙過寬或者過窄。管道兩側位置則需要施工人員遵循施工規(guī)范完成澆筑作業(yè)，預防管道偏移，但在施工中要避免澆筑作業(yè)過度擠壓管道。

3.4 溝槽回填施工

當按照要求在每一區(qū)域安裝好管道后，施工人員需立即回填溝槽，通過回填來保護管道?；靥顪喜燮陂g，除了需選擇恰當?shù)幕靥畈牧贤猓€需保障回填工藝的正確性，并確保操作的規(guī)范性。正式回填之前，施工單位應安排專人檢查管道安裝情況，在無任何異常的情況下進入回填環(huán)節(jié)。為提高回填質量，施工人員需熟悉圖紙內容，遵循相應的操作規(guī)范，選擇回填材料。在管頂上部、管道兩端等特殊部位，應采用人工回填法。另外，回填施工中需開展水壓試驗，為保障此項試驗的順利進行，在管道接頭兩側需預留20cm 左右的空間，當此預留工作結束后，再在其他部位繼續(xù)回填[4]。在現(xiàn)場水壓試驗確定了水壓后，判定其水壓是否與標準情況相符合，只有符合要求后才能進入其他施工流程。另外，因為管溝回填的要求較高，為減少施工問題，有關人員需制定科學的管溝回填方案，構建科學的管理體系，將方案、制度體系與市政管道建設要求相結合，保障溝槽回填作業(yè)的順利進行，引導每一部門、崗位人員切實履行其工作責任，一旦溝槽回填中出現(xiàn)問題，在立即制定處理方案后，還需追究相關人員的崗位責任，通過責任劃分與落實來提高每個人員的責任意識，使各自在崗位上做好工作，達到溝槽回填的施工要求。

3.5 給水管道連接

管道連接關乎給水的安全性，如市政給水管道中存在連接不當?shù)那闆r，將導致給水管道系統(tǒng)運行中的水資源浪費嚴重，且會造成其他事故。為此，任何給水管道的施工中，都需根據(jù)要求完成連接處理。結合當下的技術發(fā)展情況，比較常用的連接方法主要有以下幾種：（1）機械連接法，許多給水管道的口徑較大，在連接時應通過機械連接法來處理。但連接處理中有卡箍式與卡壓式兩種。許多給水管道均為PE（聚乙烯）管，這類型管道如能合理采用機械連接工藝，即可達到預期的連接效果，其施工中的成本較低，操作簡單，絕大多數(shù)情況下均能采用該連接方式[5]。（2）電熔連接法，大部分給水管道處于相對復雜的環(huán)境下，在這些環(huán)境下如繼續(xù)采用機械連接法，將很難達到預期的連接效果，管道密封性不足，此時可選擇采用電熔連接法，就是通過電加熱，促進PE 管的連接，一般需配備電容鞍型和電容承插型。根據(jù)施工經(jīng)驗，電熔連接的技術要求高，操作難度大，管材連接質量控制相對困難，且成本偏高，一般不常采用此連接技術，只有在有特殊連接要求的情況下才可采用此技術。（3）熱熔連接法，給水管道中的PE管，此連接方法相對有效，通過熱熔斷，能確保管道連接部位較高的強度，且在操作過程中給水管道的直徑不受影響，連接操作簡單且應用方便。

3.6 管道功能試驗

功能試驗是為了檢驗管道的質量，施工單位在前期按照規(guī)定完成了管道安裝后，應立即由專人根據(jù)要求進行嚴密性、強度試驗，并在試驗過程中記錄有關數(shù)值。通常情況下，施工人員需根據(jù)水壓試驗法檢測管道施工是否與質量要求相一致，為得到相對準確的試驗結果，施工人員需將管道沖洗干凈，在此階段對城市自來水的消耗較大，在沖洗的過程中可清除管道內的雜物與污水，但需控制沖刷速度，一般保持在1m/s 左右，以確保沖刷效果。另外，試驗期間相關人員也需要做好管道的消毒處理，利用氯離子清洗水浸泡管道，該清洗水濃度應為20m/L，浸泡時間保持在1h 左右。在多次沖洗和消毒后，如水質達到相應標準，才能使管道系統(tǒng)投入使用。

管道功能性試驗對現(xiàn)場作業(yè)的影響較大，相關人員可依據(jù)這些數(shù)據(jù)判定管道施工是否達到了相應規(guī)定，如試驗結果表明相關結果不符合要求，應立即分析引起此現(xiàn)象的原因，再由專人進入現(xiàn)場來進行施工處理。如管道采用兩種或兩種以上的管材，需分開試驗，如現(xiàn)場不具備分開試驗條件只能組合試驗，又無特殊要求時，可采用不同管材管段中試驗控制最嚴格的標準來組織試驗。正式試驗之前，施工人員需檢查管道附屬設備，確保這些設備的緊固與錨固符合要求，且管件支墩、錨固設施的混凝土強度與相應標準相一致。對于未設置支墩、錨固設施的管件，則需及時加固再試驗。有關人員做好安裝檢查且壓力管道水壓試驗之前，除了在接口部位，管道兩側、管頂以上的回填高度都需在0.5m 以上，水壓試驗通過后，回填溝槽的其他部分。管道頂部回填土應預留接口位置，以方便在后續(xù)檢查滲漏位置。

3.7 合理應用新技術

由于給水管道的施工要求高、風險大，在當前的管道施工中非開挖技術廣受關注，合理利用該項技術可大大提高施工效率，保障施工效果。市政給水管道施工中有關人員需結合施工要求和現(xiàn)場情況合理采用新技術，主要可選擇以下幾種技術類型：

3.7.1 頂管法

頂管法是非開挖技術的典型代表，該技術在當前的管道工程中應用較多。在利用頂管法時對現(xiàn)場土質有嚴格要求，一般需要現(xiàn)場為黏性土，進入施工操作后，有關人員需根據(jù)現(xiàn)場情況確定敷設端，當按照要求開挖好工作坑后，在坑底應進行澆筑作業(yè)，為導軌推進創(chuàng)造良好條件。依據(jù)當下頂管法的發(fā)展情況，土壓平衡式、泥水平衡式等的應用較多，施工人員需做好對比，選擇最優(yōu)技術。由于頂管法的特殊原理，施工人員應綜合現(xiàn)場的諸多因素確定導軌推力，如可分析坡度、土質、高程等，使頂管穩(wěn)步向前推進。在不同的地質條件下，工作井所用工藝也存在明顯差異，為此，前期的工作中相關人員需進入現(xiàn)場進行調查，在獲得完整且準確的地質資料后再選擇施工方法、制定作業(yè)方案。

3.7.2 水平定向鉆進法

如在市政給水管道施工中選擇非開挖工藝，水平定向鉆進法也是一種可選方式，此方式下同樣對土質有要求，現(xiàn)場應以黏性土為主，當直徑不超70cm 的情況下，利用水平定向鉆進法能取得良好的施工效果。給水管道施工作業(yè)中水平定向鉆進法有其特殊的適用條件，PVC 管、鋼管等均適用，對管線類型無明確要求。水平定向鉆進法進行給水管道施工時，施工效率高且不受其他因素的影響，其作業(yè)流程的重點為：導向孔施工，此施工作業(yè)期間相關人員需進入現(xiàn)場，勘察穿線路徑情況，分析可能存在的影響因素，當每根鉆桿的鉆孔任務結束后，由專人進行檢測并糾正位置，確保鉆進效果；依據(jù)給水管道施工標準，控制導向孔數(shù)量，在施工作業(yè)期間合理利用這些導向孔；擴孔作業(yè)，綜合分析現(xiàn)場地質情況、鉆機設備型號、功能等，選擇最為合適的擴孔工藝，完成管線回拖。

3.7.3 在線管道修復工藝

給水管道施工中如采用在線管道修復技術，為達到最佳的施工效果，工程人員需首先確定待修復管道的直徑大小，利用直徑略小的PE 管，將其送入原管道。正式施工中，因為可能存在一定的阻力，為降低此阻力的影響，施工人員需適當增設擴管頭，利用其錐形特點，在拉繩的牽引下，促進內襯管通過。拉繩動力由卷揚機提供，在推進期間可能因操作而損傷PE 管，為預防這一現(xiàn)象，需為管道安裝保護圈。此外，在構成了內嵌結構后，施工人員還需在縫隙內填充泥漿，此時的泥漿兼具潤滑與固定作用。

3.7.4 在線管道更新工藝

市政管網(wǎng)施工的難度較大，特別是給水管道施工作業(yè)，經(jīng)常因施工而引起老舊水管的破裂，針對此現(xiàn)象，利用在線管道更新工藝十分重要，但在利用該技術時，施工人員必須確保新管道的直徑符合要求，參考原管道直徑，選擇符合施工要求的新管道。在管道破裂部位，施工人員應操作卷揚機等專業(yè)設備來破碎處理管道，并同步使用大管徑擴管頭的壓力作用使破碎后的管道被埋入土層，用新管道替代舊管道。

結語：

給水管道系統(tǒng)的設計與施工關乎市政管網(wǎng)的運行效率與安全，在當下人們對給水管道提出新要求的過程中，設計與施工人員必須遵循行業(yè)規(guī)范，立足實際情況優(yōu)化設計與施工工藝，保障給水管道系統(tǒng)的設計水平、施工效果。