基于复杂环境下市政排水管道的设计和施工要点分析
卢志盛
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卢志盛,. 基于复杂环境下市政排水管道的设计和施工要点分析[J]. 环境科学研究,2022.11. DOI:10.12721/ccn.2022.157220.
摘要:
以某城市工程项目为例,探讨复杂环境下市政排水管道的设计与施工,包括排水箱涵的设计与施工以及顶管的施工。案例工程采用2.2m大口径钢顶管,顶管工作为沉井。通过计算和施工实践证明,该方案具有一定的可行性。
关键词: 复杂环境市政工程排水管道
DOI:10.12721/ccn.2022.157220
基金资助:

交通是人们生活出行的基本保障,其中、排水是不容忽视的关键问题。因此,在市政公路建设中,排水管道工程技术占有举足轻重的地位,所以必须根据实际情况对道路及排水相关工序进行充分的分析,以科学的方法制定施工方案。

1.工程概况

某市政工程根据该地区实际地下水和雨水情况进行工程规划,本次计划铺设的新增排水管要求如表1。

表1某市政排水管道铺设基本数据

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为了更好地满足工程要求,本次设计将全市原有的天然地下水收集到最低点,道路设计应考虑布置直径均匀的排水管,自流排水,根据从低到高的原则,所有出水最终排入污水处理厂。

2.排水管道的设计

2.1排水箱涵的设计与施工

排水箱涵由一个或多个正方形或长方形平面组成,在此次大口径排水管道铺设作业中,设计人员在跨度小于4m的断面采用箱涵结构,保证雨水及其它污水的排放。同时,排水管长20m,各段水平垂直交错布置,整条排水管道应直线铺开,这样可以减少排水箱涵造成的变形,保证管道的铺设质量[1]

排水管设计之初就考虑到工程的实际情况,工作人员在大口径管道与排水箱涵的连接处布置了一定数量的检查井,以帮助管道顺利通过。考虑到开挖段绝对标高9m,最大埋深11m,一般排水箱涵成本较高,不适合本工程使用。埋深箱涵设计有两个特定尺寸(见图1和图2),以方便管道的后续深部施工。

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图1I型排水箱涵(单位mm)         图2Ⅱ型排水箱涵(单位mm)

2.2顶管

本次施工实际顶管工程长度为503.4m,由两艘工作井同时从不同方向进行顶管作业。在拐点处,操作人员根据现场实际情况设置不同的工作井,将其加以固定,将使用过的大口径排水管依次输送到相应的出口。由于选用的排水管直径较大,沿线铺开的土层软硬不均匀,造成管道下沉和管道变形基率增加。为减少管材施工质量问题频发情况,施工人员在高地震烈度地区选用性能好、纵向刚度强的特种钢管,并在表面涂刷一定量的防腐漆,以提高整个排水管道的实用性、耐久性。为保证排水管道铺设工作质量,面对砾石土层和淤泥环境,本文采用气压良好的网格式顶管辅助施工。

3.市政工程中道路排水施工的主要问题

3.1管道安装方面问题

在安装时,必须确保管路的质量达到规定的标准,否则会导致在实际使用时出现破损,造成安装困难。当前,供水管道事故屡见不鲜,其原因是管路接头处处理不当。所以,在实际施工中,为了防止渗漏问题,应认真对管道各个连接部位进行接合处理,降低维护工人的工作强度。

3.2施工误差层面问题

在实际工程中,部分工人没有按照设计图进行作业,致使工程质量达不到标准。管道建设一直是一项非常艰巨的任务,虽然现在设计图纸是按一定条件绘制的,但由于内部人力不足,专业水平较低,导致部分施工项目出现质量问题。此外,部分员工无法保证安全状况,无法及时发现和处理问题,导致因小错误影响整个项目的情况也时有发生。在这种情况下,管道中的连接位置很容易出现偏移,从而产生设计问题。

3.3关于回填土层的问题

本文所指的填土设计主要是指在铺设管道后、将所开挖土方埋入管坑。很多团队在施工前期非常用心,做到了高质量,而后期由于重视程度降低,导致工程质量不佳[2]。总的来说,主要存在两个问题:土地质量差以及实际施工不符合建设要求。为了便于工程建设,一些施工单位采取直接测压、背压等方法,给管道的外管壁造成较大的压力,使管道容易发生变形。

3.4坡面塌陷方面的问题

在实际施工中,部分施工队为了降低投资成本,一般会节约使用地面材料。若土壤表层因地下水而造成排水不及时导致土层长期受潮的情况,则会增大管道变形风险。当管道外部的真实气压过高时,便容易发生塌陷故障,从而影响工程顺利进行。

4.市政道路排水管道施工技术要点

4.1施工准备

首先,要确保施工人员对设计图有足够的了解,避免在建造中浪费时间。在设计、施工、监理等各方参与时,应对其进行公开和联合审计。沿着设计图步行到施工现场,在熟悉了全貌、管道走向、管道直径、管道全长、项目现场、地形地貌以及检查井的数量、输气管道的位置等相关特征后,确保达到国家标准后方可进行施工。管道材料的选择在项目前期的准备工作中也很重要。为了确保管道的正常使用,在进行设计时应选用适当的管材,以免对施工带来不必要的损害,禁止将不适当的物料带入工地。原料及施工机械要经过专业技术人员的全面检验,确认合格。所有的进口物料必须按型号和规格入库,并进行统计。

4.2道路挖掘和修复城市道路排水系统

建设过程中不可避免地包括城市道路的开挖和改造。市政道路开挖前,为保证管道施工中的安全和切割质量,必须根据设计图纸和施工方案计算开孔宽度,并在两侧画上灰线。根据地面、边坡或板支护等实际情况,采用不同的施工方法,如果不能满足实际要求,应增设相应的机械和人力。为了保证工程的安全性和经济性,应合理进行土方工程施工。

此外,在市政公路中可以剪刀切割的方法,使用挖掘机来挖掘市政公路的混凝土结构和砂砾外形,并进行挖掘测量、检验各沟的深度,并确保不能在沟渠上方进行土方作业,对于地基不佳的施工点,要事先进行加固,在开挖后要合理堆砌垫层,以便以后使用。在管道的装配和水压测试结束后,要对管道进行密封,并对管内进行手工灌浆,并在灌浆后清理残余物;同时保证填料的水分含量接近于理想值。

4.3管道回填

若管道在进行回填之前有密封的水质试验,则应进行封闭的水质试验,检测通过后才能进行充填。在挖沟时,应清除砖块、木块等残渣。回填时,首先选自原土回填,管顶500mm以内的回填区,砌筑物中的砖、石等,均不可超过50mm。根据所采用的碾碎机,回填土层的含水量应该保持在接近理想含水量的范围内。各层回填土的厚度取决于所采用的压紧设备及要求。根据压实程度、压实工具、桩的铺设厚度以及含水率等因素,对各层压实的压实程度进行实地测试。在管的两边和距离管子顶端50cm之内的充填物料应按两条沟槽的形式均匀地插入到沟槽中,而不要将其直接投入到管路中。如果采用重载碾压设备进行碾压或在回填时,应在管道顶端设置一层压实回填层。最大的施工厚度要按压实设备的要求及管道的承载量来决定。

4.4管道安装

管道在进场前必须认真检测管道是否有泄漏、孔洞或裂纹,发现问题要立即进行替换或修补。在下钻孔之前,要认真检查基础的边缘、中心线和底部的外形,确保管道的大小与设计的一致,并在两根管子上设置连接时,要注意管子的内壁有无由于压力造成的弯曲。此外,要设想如果断面变窄,会不会对水流和排水造成不利影响,以及出现杂物聚集、堵塞情况[3]

为了防止由于破裂引起的管路碰撞,在确认接头的关键位置后,要将管子轻轻地抬起来。有时候,因为地理条件的原因,无法使用机械的管线。为了使混凝土混合料强度符合要求,毡制混凝土应按照所需的位置进行剪切,并精确地测量。胶合时,管子连接处必须用竹子做支承,并将水泥浆完全插进管子内,并进行分层,以避免水流回流。为了防止木材、砖块、泥土等异物通过管子时,裂缝的宽度一定要一致。在地面上浇注的水泥与管道的墙壁保持密切的联系,从而保证管道和灌装的粗沙的粘合。

4.5质量检测

在市政排水管道施工中,为了便于施工,首先需要在施工中对管线的定位、长度、空间的定位等进行综合分析。在工程建设中应加强对工程质量的管理,并在施工工地实施“盲”检查。然后,每个施工过程都经过仔细检查,下一阶段的施工必须等到一定的质量符合测试标准。施工期间,负责监督管理的部门应当组织承包商进行开工前技术交底,确保所有施工人员达到施工技术和工程质量要求。如果地下井刚打完,必须用混凝土将井完全围起来,并在井周围设置围栏或拆除警告标志,以防止人员失误造成安全事故。还需要在刚刚建成的消防设施周围设置警示标志或障碍物,避免施工期间运输车辆与消火栓发生碰撞。

4.6预防管道渗漏

在市政排水管道施工中,应着重做好管道渗漏治理工作,有关部门应结合实际,制定相应的预防对策。首先要强化对管线的质量管理,挑选出满足工程需求的管材,并在进场前进行质量检验,彻底消除产品的质量风险。其次,管道的装载要合理,因为城市建设对管材的要求比较高,管道材料应妥善存放,避免雨淋或日晒。再次,要对土层进行科学的研究,因为土层的优劣直接关系到管道的质量,可以通过分析土壤状况来了解工程建设质量。在土方工程开挖过程中,要综合考虑各种降水因素,合理开发设计排水沟渠。最后,要加强施工质量控制,在完成上述工作后,还要对管道安装质量进行进一步管理,防止管道在安装和收卷过程中被划伤,影响管道质量[4]

4.7预防检查井变形

如上所述,在城市排水工程中,检测井会产生较大的变形,对其进行全面的检测是非常必要的。另外,在使用时,要对井口进行多次的稳定检测;并对其进行综合、精确的辨识。

5. 结语

综上所述,本文所选案例的周边环境和地质条件较为复杂,通过对排水管道设计进行分析,总结出管道安装方面以及施工误差层面等问题,并提出道路开挖和修复城市道路排等相应措施,希望为我国复杂环境下城市排水管道设计和施工提供参考。

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