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市政道路工程中综合管网雨污同槽施工技术要点探讨
摘要:市政道路工程中,雨水管道、污水管道施工内容较为复杂,涉及开挖沟槽、沟槽支撑、降水、管道安装和闭水试验等内容。根据雨污水分流排水管道施工要求,可能造成综合管网沟槽重复开挖、施工雨水管道和污水管道,造成市政道路综合管网施工工期延误和施工成本大幅增加,通过采用雨污水同槽施工技术可改善综合管网施工面临的难点问题。本文结合某市政道路工程项目,深入研究了综合管网雨污水同槽施工中雨水管道和污水管道施工技术要点,以期为同类工程施工提供有益参考。
在我国市政建设中,市政综合管网施工涉及作业专业多、作业面交叉广、工期短等特点,尤其是市政道路工程中施工范围内敷设诸多地下管道、线缆等设施,如何制定切实可行的施工组织方案,是保证市政道路工程顺利施工的关键。综合管网雨污同槽施工技术是雨水管道与污水管道同槽施工技术,通过应用该技术,可显著降低市政道路工程综合管网雨污管道重复开挖路面可能造成的影响和涉及地下管线难点问题[1],显著降低市政道路工程综合管网施工成本、工期。本文结合某市政道路工程项目,深入研究了综合管网雨污同槽施工技术要点,以期为市政道路工程施工提供有益参考。
1 工程概况
某市政道路工程长度约14.33km,道路宽度160m,工程内容包括高架桥梁、地面道路、跨河桥梁、综合管网、电气工程、绿化与景观工程等。拟建道路工程沿线主要为村庄,沿线河网交错、河塘密布,地面高程3.5~4.5m,地势较平坦,稍起伏。
拟建区段地质自上而下依次为杂填土、粉质黏土、砂质粉土、粉砂。雨水排水以自流为主、强排为辅。自流区雨水管道埋深1.0~2.5m之间,管径为DN400~DN1200,管材为UPVC管和钢筋混凝土管。强排区雨水管道埋深为3.0~4.5m,管径为DN1000~DN1800。
拟规划敷设一条污水总管,埋深6.0~8.0m,管径为DN400~DN1800,其中,DN400污水管为UPVC加筋管,DN600~DN800污水管为玻璃夹砂管,DN1500~DN1800为企口钢筋混凝土管。
由于该工程地下水埋深较浅,且场地河塘密布,地下水位较高,给综合管网雨污同槽施工造成一定困难。为确保现场施工安全,施工单位遵循“先深后浅”、“先主管后支管”的施工顺序施工。施工单位对埋置深度较浅的雨水管(埋深1.0~2.0m)采用挖掘机放坡开挖,沟槽内设置排水槽和集水井,地下涌水、渗水由集水井汇聚后经抽水井排出,确保雨水管道施工干燥。针对局部埋深大于2.0m的雨水管采取浅层井点降水法降水后开挖沟槽,沟槽采用挡土板和顶撑支护。污水管埋置深度较大,待雨水管开挖和降水后,打设挡土板并开挖沟槽,搭设2~3道顶撑支护后敷设管道。
2 雨水管施工技术要点
雨水管施工时,施工工艺流程为:测量放线→沟槽挖土和支护(局部浅层井点降水)→管道基础施工→铺设管道→砖砌窨井→管道闭水试验→管道回填。
2.1 测量放线
雨水管道施工前,施工单位根据施工图测设雨水管道中心线和雨水井中心点位置,设置中心桩,经测量放线复核无误后作为雨水管道施工依据。经确定雨水管道中心线后,施工单位按施工管道直径定出管道控制边线,以管道边线作为沟槽开挖控制线。沟槽外窨井位置两侧设置测量控制桩,记录控制桩至窨井中心点距离,便于窨井施工时测量控制。
2.2 沟槽挖土和支护
由于该工程雨水管埋深较浅,一般为1.5~2.5m。拟建场地浅层土以黏性土为主,局部为粉土,土质较松散,根据现场岩土情况和开挖深度,沟槽开挖采用放坡开挖,沟槽反铲开挖,人工修坡,明排水施工,放坡坡度为1:1。沟槽开挖时,为避免超挖,开挖至设计深度以上20cm位置时,由人工修整坡底,人工清除槽底松散土、淤泥、石块等,并保持槽底沟槽干燥。待人工修整好沟槽底部,并立即开始基础施工。
沟槽开挖时,为确保现场施工安全,防止沟槽边坡堆土滑坡造成施工安全,槽边堆土内侧距离不小于1.5m,堆土高度小于1.5m。施工机具距沟槽距离不小于1.0m。管道沟槽开挖深度大于2.0m时,采用明沟排水法施工,槽底设置排水沟,将槽底渗水、地表水汇流至排水沟内,经排水沟汇入集水井内,并通过水泵抽出沟槽至附近排水明沟,保持沟槽施工界面干燥[2]。排水沟深度较槽底深200mm,集水井较排水沟深500~800mm,并保持排水通畅。
针对交叉路口局部深度3.0~4.5m的沟槽区域,施工单位先将1.5m厚浅层土开挖后,按1.5坡度放坡。按雨水管径布置两排降水井点,井点管距坑壁距离不小于1.0m(如图1所示),按间距0.8~1.0m布设井点。降水井点滤管埋深较槽底深0.9~1.2m,井点降水2~3d后开挖沟槽,并按“边开挖边支护”原则施工。沟槽支护采用组合钢支撑支护,组合钢撑板厚6cm,宽16~20cm,长度3.0~4.0m,横向布置。钢支撑竖撑采用20×20cm木方支撑,撑柱采用φ63.5mm×6mm钢管支撑。
2.3 管道基础施工
雨水管道基础施工时,UPVC管基础为碎石垫层,钢筋混凝土管基础为混凝土基础。碎石垫层粒径为25~38mm且小于60mm,防止硌伤UPVC管。
待沟槽开挖完成后,槽口上方间距20~30cm设置龙门板,龙门板稳定放置,龙门板上设置中心钉。由施工人员根据挖土深度、垫层、混凝土基础标高和龙门板上中心钉位置测量、复核管道基础和管道中心线位置。
碎石垫层铺设时,根据设计要求弹出碎石垫层铺设标高控制线,并根据标高控制线铺设碎石,碎石最大粒径小于7cm。碎石垫层分层回填至设计标高。碎石回填时,先回填100mm厚中粗砂垫层(局部软土区域铺设150mm厚5~40mm碎石),待中粗砂回填夯实后,摊铺50mm厚中粗砂垫层并夯实密实,确保砂垫层管道基础密实度不小于90%。
混凝土管道基础施工时,在碎石垫层基础上安装侧向模板,施工单位沿横向拉设控制线,并与管道中心线相交,按“十字线”法确定侧向模板间距和位置。模板选用定型钢模并牢固支撑。现浇混凝土基础时,施工单位委托商品混凝土搅拌站搅拌混凝土,由专用车辆运输至施工现场,人工摊铺,采用插入式振捣棒和平板振捣器振捣。现浇混凝土浇筑7d内标准养护,待混凝土强度达到2.5MPa时方可拆模[3]。
2.4 管道堆放与吊装
雨水管进场后集中堆放,堆放高度不大于3层。管道吊装时,钢丝绳采用插辫绑扎法吊装,每扣≥7花便于卸扣,钢丝绳长≥3.5倍管径+1.2H(如图3所示),不得穿管心吊装,防止吊装方法不当造成管道破裂、造成施工安全事故。
现场吊装施工时,施工单位根据管节重量选择12t和20t汽车吊吊装施工。管节吊装时,现场放管轻放、缓慢下落,在现场专人指挥下吊装施工,防止发生意外事故。
2.5 管道铺设
该工程中,管道铺设时采用吊机下管、稳管方式施工。管道敷设按逆流方式铺设,承口朝向上游、插口朝向下游,避免承插口方向错误。承插后对准前,为避免承插口内存在异物影响管道连接质量,现场铺设管道前使用清水仔细清理管道承插后。
管道排管前,施工单位仔细复核混凝土基础标高、轴线,清理管道基础表面杂物、积水,在管道基础上定出管道中心线,并复核确认无误后方可排管。稳管时,为便于管道承插连接,相邻管节承插口端面预留10mm间隙[4]。管道对准连接时,借助汽车吊和手摇葫芦调节对准管节,将插口插入承口内。经检查管道安装线形、标高和接口质量无误后方可进行下道工序施工。雨水管道安装质量检查时,管道中心线偏差≤20mm,管道底标高偏差为-10~20mm,承插口标高偏差≤9mm。
2.6 砖砌窨井
砖砌窨井施工时,排水管检查井内流槽与井壁同步砌筑,流槽应与雨水管道底部顺接,井底基础与相邻管道基础同时浇筑,确保检查井与管道基础浇筑条件一致,尽量避免和减少接缝,防止因浇筑接缝出现不均匀沉降问题。
检查井内踏步应随砌随安,待踏步安装完成且未达到砌筑条件前不得上人踩踏。检查井内预留支管随砌随安,预留管直径、安装方向与标高应符合工程设计且与井壁严密衔接,预留支管口采用防水砂浆抹平处理。
2.7 闭水试验
由于该工程雨水管为无压力管道,管道严密性试验可采用闭水试验方法。现场试验时,施工单位封堵管道敞口及两端口,养护3~4d确保堵板承载力大于闭水试验水压力后,自管道区段顶点处注水,观察管道顶点水头下降情况,且闭水试验时间≥24h,确保灌水段管道充分浸湿、浸透。灌水后观察水头下降情况直至闭水试验结束,测试期间及时补充水头损失。观测间隔≤30min,根据管道长度计算渗水允许值,以实际渗水值小于技术规范要求为标准。
3.9 管道回填
雨水管道回填时,管道两侧采用中粗砂两侧对称、分层回填至管顶并夯实,分层厚度为100~150mm,回填压实度≥90%。待回填至管顶后,采用原土回填至设计标高,管顶土分层厚度为150~200mm,回填土密实度≥90%,确保管道土回填密实度满足市政道路路基压实度要求。
3 污水管道施工
污水管道施工时,雨水管与污水管间距≤2.0m设置,采用雨污水同槽施工。为防止污水管施工时碰撞、影响已施工完成雨水管,施工单位沿雨水管一侧施工污水管,防止交错施工影响雨水管。污水管施工工艺流程为:测量放线→布设井点降水→打设槽钢板桩→沟槽开挖与支护→管道基础施工→管道铺设→污水井施工→闭水试验→管道回填→沟槽回填。
3.1 测量放线
污水管施工前,施工单位根据已施工完成雨水管中心线、雨水管与污水管间距、污水管管径确定污水管中心线和控制边线,并根据控制边线撒白灰划线控制,沟槽外检查井位置两侧设置控制桩,记录控制桩至检查井中心位置,便于校核检查井位置。
3.2 井点降水
相较于雨水管,污水管埋深较深,施工单位在雨水管开挖放坡基础上开挖土方至1.5m,放坡坡度为1.5,边坡堆土高度≤1.5m,堆土距边坡距离≥1.5m。
由于污水管埋深≥5.0m,局部埋深达8.0m,为防止地下水渗透、涌水造成沟槽土液化或管涌,施工单位采用井点降水和板桩密排支护。
井点降水时,现场测量放线确定井点位置,钻孔至管道基础标高以下1.2m处,安装井点管并填充砂砾填料,待井点安装完成后与集水总管连接,利用抽水泵抽水降水。工程中,施工单位配备5.5KW真空泵1台、2.8KW离心式抽水泵1台和气分分离器1台组成井点降水设备组合,每套井点设备抽水距离60m,降水深度为6~8m,可满足污水管敷设降水要求。
为防止井点降水施工影响已施工完成雨水管,施工单位沿污水管外侧单侧布置降水井点,布设间距为1.0~1.2m,距沟槽边线1.0m。井点管下端滤管长度为1.0~1.5m,滤管外侧包扎一层细滤网和粗钢丝网,滤除地下水渗水内杂物。井点集水管按沿抽水流方向上仰坡度0.25~0.5%设置,集水管与井点管可靠密封连接防止漏气,抽水时启动真空泵排气,启动离心抽水泵抽水。井点降水时,为防止断电造成滤管堵塞,现场配备双电源,确保井点降水连续不断。现场观察降水情况时,正常出水规律为先大后小,抽水3~5d趋于稳定。如长时间不上水或长期浑浊时,及时检查井点管有无堵塞问题。
3.3 打设槽钢板桩
待井点降水施工后,施工单位在开挖矩形槽外侧10cm处测量放出支护钢板桩控制线。槽钢板桩采用[25a槽钢。沟槽深度<7.0m时,板桩入土深度为0.5L(L为沟槽深度);沟槽深度为7.0~8.0m时,板桩入土深度为0.65L。板桩采用咬口连接,借助履带式挖掘机沉桩锤锤击入土,板桩打设时垂直度偏差≤1.5%。
3.4 沟槽开挖与支护
污水管沟槽开挖时,由于开挖工程量较大,且该工程工期较紧,施工单位采用机械开挖施工方式,局部深度较大沟槽采用2台挖掘机传土施工。沟槽开挖至深度2.0m时,距地面0.8m处设置头道支撑,管顶一道支撑与管顶净距≥200mm。待开挖至管道基础标高以上200mm处时,增设一道临时支撑(如图4所示)。沟槽开挖过程中,随挖随安装支撑,防止沟槽失稳坍塌。为确保沟槽开挖施工安全,施工单位采用后退时开挖方式,禁止挖掘机进入未设置支撑区域。
沟槽开挖堆土临时堆放在距坡顶1.5m处临时堆场,堆土高度≤1.5m,确保边坡土体稳定。
3.5 管道基础施工
污水管管道基础施工时,由于污水管管径较大,工程设计采用C25钢筋混凝土基础,横向配筋为8@200mm双层配筋,纵向配筋为10@200mm双层配筋。管道基础分层夯实回填至设计标高后撒铺厚度≥500mm中粗砂垫层,分层夯实后现浇施工管道基础。
3.6 管道铺设
工程中,企口式钢筋混凝土采用Q型橡胶圈接口连接方式,承插口钢筋混凝土管采用齿形橡胶圈接口连接方式。管道铺设时,先安装橡胶密封圈,待管道接口对准后,外翻橡胶密封圈,确保橡胶密封圈严密包裹承插口。待所有管道就位且经闭水试验检查合格后,污水管道接口位置包裹2层800mm宽土工布,土工布搭接宽度≥200mm。
3.7 检查井施工
工程中,污水管检查井与管道基础同步浇筑施工,确保检查井与相接管道基础同时浇筑,基础浇筑条件一致,减少接缝和避免不均匀沉降。检查井内流槽与井壁同步砌筑,确保检查井流槽与污水管线顺接。
3.8 闭水试验
污水管闭水试验时,根据技术规范要求以2个检查井内污水管道为区段进行闭水试验,经闭水试验合格后方可回填。闭水试验前,检查管道接缝砂浆及混凝土基础强度应达到设计要求,经确认无误后,自顶点检查井内向污水管道灌水,灌水24h观察水头损失情况。
闭水试验时,观察水头检验段2.0m水头,水头高度<2.0m时向污水管道内注水。观察24h内污水管道接口渗漏情况,对渗水接口修补密封处理。
3.9 管道回填与沟槽回填
污水管管道回填与雨水管回填施工方法一致。沟槽回填时,为降低竖向土回填压力强度对管道荷载的影响,施工单位遵循“中松侧实”回填原则,管顶土回填分层200mm回填,采用手扶式振动夯机械夯实。待回填至管顶800mm以上高度时,采用大型压力机械压实。
4 结语
市政道路工程中,由于埋设地下管线种类多,且受地下水和软土地质影响较大,采用雨污管同槽施工方法,可显著降低沟槽重复开挖施工工序、工时,降低市政综合管网施工成本和对市政道路通行影响,有利于缩短市政道路工程施工工期,技术效益和经济效益良好。
参考文献:
[1]刘清源,唐松泽. 市政道路排水工程施工技术分析[J]. 中国水运,2022,(07):152-155.
[2]王强,都晓宁. 复杂环境中大口径市政排水管道的设计和施工要点[J]. 工程建设与设计,2022,(10):95-97.
[3]陈林. 市政排水管道安装施工关键技术[J]. 四川建筑,2022,42(02):319-320.
[4]杨宝刚. 市政道路排水施工技术与质量控制措施研究[J]. 交通世界,2022,(12):90-91.
作者简介:南飞,1995年1月28日出生,男,甘肃庆阳人,汉族,本科毕业,工程师,从事高速公路养护维修方面的工作。