金崇德　黃世業(yè)　

摘要:城市地下輸水管網(wǎng)工程的施工直接影響到城市的發(fā)展規(guī)劃與城市形象,因此必須采用合理先進(jìn)的輸水管網(wǎng)施工技術(shù),以確保輸水管網(wǎng)工程的施工質(zhì)量。文章結(jié)合城市地下輸水管網(wǎng)非開挖技術(shù),對輸水管網(wǎng)的施工技術(shù)問題進(jìn)行了探討,在介紹幾種常用的非開挖管網(wǎng)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對地下輸水管網(wǎng)施工的工藝流程和其中的技術(shù)問題進(jìn)行了分析討論,對于進(jìn)一步提高城市地下輸水管網(wǎng)工程的施工技術(shù)應(yīng)用及施工質(zhì)量具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞:輸水管網(wǎng);施工問題;施工工藝;非開挖管網(wǎng)施工技術(shù)

中圖分類號:TU328

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)19-0151-02

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)和提高,城市輸水管網(wǎng)工程日趨向大系統(tǒng)、高參數(shù)的方向迅猛發(fā)展。由于輸水管網(wǎng)工程規(guī)模大、造價(jià)高,而且影響面廣,涉及城市規(guī)劃建設(shè)和環(huán)境美化,這就要求輸水管網(wǎng)在設(shè)計(jì)、施工和調(diào)節(jié)中選擇最優(yōu)方案、進(jìn)行最佳施工。因此,對城市輸水管網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)、施工、維修和運(yùn)行管理的要求也就越來越高。要想使管網(wǎng)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗運(yùn)行的目的,除要有合理的設(shè)計(jì)方案外,管網(wǎng)系統(tǒng)安裝質(zhì)量的優(yōu)劣將會對日后的使用產(chǎn)生極大的影響。

為了確保管網(wǎng)在使用過程中充分發(fā)揮其安全穩(wěn)定、高效的作用,本論文將對輸水管網(wǎng)施工過程中的技術(shù)問題進(jìn)行探討,以期和同行分享。

一、城市地下輸水管網(wǎng)施工技術(shù)概述

(一)城市輸水管網(wǎng)非開挖技術(shù)介紹

在地下輸水管網(wǎng)工程施工中,通常有開挖施工與非開挖施工兩種施工方法。在以往管道施工中,由于受施工條件、施工設(shè)備、技術(shù)影響,絕大多數(shù)采用開挖施工。新鋪設(shè)的管道大多位于繁華地段,或是居民比較集中地區(qū),開挖路面鋪設(shè)管道勢必對人們的出行造成障礙,嚴(yán)重影響交通,同時(shí)塵土飛揚(yáng)污染環(huán)境,不利于環(huán)保,回填后易產(chǎn)生地面沉降,鋪完瀝青后與原路面不能無界痕結(jié)合,痕跡醒目,道路的外觀和結(jié)合受到破壞,降低了使用壽命。在繁華路段車流量較大,開挖路面困難重重;在穿越鐵路、河流等時(shí),開挖施工危險(xiǎn)加大,工藝復(fù)雜,這時(shí)非開挖技術(shù)的應(yīng)用顯得十分重要。非開挖工程技術(shù)是指在不開挖地表的條件下探測、檢查、修復(fù)、更換和鋪設(shè)各種地下公用設(shè)施(管道和電纜)的任何一種技術(shù)和方法。與開挖施工法相比,非開挖施工技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合施工成本低、社會效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。

非開挖施工按其用途可分為管線鋪設(shè)、管線更換和管線修復(fù)三大類。管線鋪設(shè)包括的施工方法主要有頂管法、隧道施工法、導(dǎo)向鉆進(jìn)等;管線更換包括碎管法、脹管法、吃管法和抽管法;管線修復(fù)包括內(nèi)襯法、軟襯法、纏繞法、噴涂法和灌漿法等。

(二)幾種常用的管網(wǎng)非開挖施工技術(shù)分析

1.手掘式工具管頂管。手掘式工具管頂管適用于粘土層或較穩(wěn)定的砂性土層,管徑一般在800mm以上,工人直接進(jìn)入工作面挖掘,具有操作簡便、設(shè)備少、造價(jià)低、高程和方向便于控制等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是效率低、不安全、易發(fā)生涌水涌土現(xiàn)象,特別是碰到流砂土?xí)r易發(fā)生嚴(yán)重的塌方和路面沉陷。單段頂距一般控制在60～200m之間。

2.擠壓式工具管頂管。擠壓式工具管頂管適用于較軟的可壓縮粘土層、砂土層,特別適用于淤泥質(zhì)土層,管徑一般在600mm以上。工具管的胸板留有一喇叭形的錐筒,當(dāng)土質(zhì)壓縮性較大時(shí)可把工具管胸板上的錐筒封住,不用出土。該工藝具有設(shè)備簡單、安全、效率高(出土量小)等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是容易造成地面隆起,不適用于地面變形要求嚴(yán)格的路段。單段頂距一般控制在60～150m之間。

3.擠密式鋼管頂管。擠密式鋼管頂管適用于較軟的粘土、砂性土層,管徑一般在500mm以下。第一段管子作為工具管使用,可做成錐形狀或直接用鋼板焊死。該技術(shù)具有設(shè)備簡單、效率高、對工作井長度要求不高等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是高程、方向不易控制,土質(zhì)較硬時(shí)會造成地面隆起。單段頂距一般控制在80m以下,一般多用于過路預(yù)留支管的頂管施工。

4.牽引管。牽引管適用于較硬的粘土、砂粘土性土層,管徑一般在600mm以下。首先利用機(jī)械進(jìn)行鉆孔,接著用擴(kuò)孔器擴(kuò)大孔道,待孔道形成后再利用鉆桿在前方牽引管道、直至貫通。該工藝具有設(shè)備簡單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是孔道容易塌陷、對管材強(qiáng)度要求很高、高程和方向不易控制等。單段牽引距離一般在60～200m之間,多用于對管道高程要求不嚴(yán)格的管道施工。

二、地下輸水管網(wǎng)施工技術(shù)探討

(一)城市輸水管網(wǎng)施非開挖施工技術(shù)分析

輸水管道的敷設(shè)施工,可利用非開挖技術(shù)安裝的鋼管作為套管,從中穿越敷設(shè),因而這里介紹一下用得較多且技術(shù)比較先進(jìn)的導(dǎo)向鉆道新管敷設(shè)技術(shù)。

導(dǎo)向鉆道敷設(shè)技術(shù)全套設(shè)備由導(dǎo)向鉆機(jī)、液壓系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、鉆進(jìn)鉆具及定向?qū)Ш较到y(tǒng)組成,主要用于非開挖穿越公路、鐵路、河流、魚塘和建筑物等,可適用于長距離敷設(shè)管道。

施工時(shí),轉(zhuǎn)向鉆頭以10°～15°的角度鉆進(jìn)地面,沿設(shè)計(jì)的軌跡鉆出直徑約為90mm導(dǎo)向孔,然后,卸下鉆頭,換裝適當(dāng)尺寸和特殊類型的回程擴(kuò)孔器,使之在回拉鉆桿的同時(shí)將孔擴(kuò)大至所需的直徑,并將需敷設(shè)的管線同時(shí)返程牽回鉆孔入口處。在回程擴(kuò)孔時(shí),泥漿混和泵會向孔內(nèi)提供足夠的鉆進(jìn)泥漿液,泥漿液會在松動(dòng)的孔壁表面迅速形成一層護(hù)壁泥漿層,以保證新管不會由于空間不足或鉆層的摩擦而受到損壞。

泥漿系統(tǒng)由一臺泥漿泵和一臺泥漿攪拌器組成。攪拌器完成泥漿配制后,通過泥漿泵把泥漿液經(jīng)水龍頭、鉆桿送入噴射頭,直接沖蝕孔底。另外泥漿可起擴(kuò)孔及潤滑的作用。鉆孔的方向既可依據(jù)偏壓導(dǎo)向原理進(jìn)行控制,也可由高壓射流的單向沖蝕作用予以改變。當(dāng)鉆頭處于勻速回轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí),由于鉆頭噴嘴中射出的高壓泥漿流休對鉆孔四周的泥土進(jìn)行沖蝕破碎,此時(shí),鉆頭在鉆桿的推動(dòng)下直線前行。當(dāng)鉆頭不回轉(zhuǎn)時(shí),高壓射流僅沖蝕破碎孔內(nèi)一個(gè)方向的泥土,此時(shí)鉆頭在鉆桿的推動(dòng)下即沿一個(gè)方向延伸,從而使鉆孔方向發(fā)生改變。

導(dǎo)向鉆非開挖敷管技術(shù)最顯著的特點(diǎn)是鉆孔方向可控,敷管精度高,尤其是在城市管網(wǎng)極為復(fù)雜的地區(qū),可精確控制要敷管線的位置,從而實(shí)現(xiàn)城市地下輸水管網(wǎng)敷設(shè)的良好布局與施工。

(二)城市輸水管網(wǎng)施工工藝分析

1.管道安裝施工工藝。(1)安裝應(yīng)遵循先裝大口徑、總管、立管,后裝小口徑、支管的原則。安裝過程中應(yīng)按連接順序連續(xù)安裝,以免出現(xiàn)段與段之間連接困難和影響管路整體性能。(2)管道接頭兩端應(yīng)設(shè)支撐點(diǎn),以保證接口牢固。(3) 準(zhǔn)備好符合要求的溝槽管段、配件和附件。鋼管端面不得有毛刺。(4)檢查橡膠密封圈是否損傷,將其套上一根鋼管的端部。(5)將另一根鋼管靠近已套上橡膠密封圈的鋼管端部,兩端間應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求留有一定間隙。(6)將橡膠密封圈套上另一根鋼管端部,使橡膠密封圈位于接口中間部位,并在其周邊涂抹潤滑劑(洗潔精或肥皂水)。潤滑劑涂抹應(yīng)均勻。(7)檢查兩端管道中軸線,應(yīng)使其盡量保持一致。(8)在接口位置橡膠密封圈外側(cè)將金屬卡箍上、下接頭凸邊卡進(jìn)溝槽內(nèi)。(9)壓緊上、下接頭的耳部,并用木榔頭槌緊接頭凸緣處,將上、下接頭靠緊。(10)在接頭螺孔位置穿上螺栓,并均勻輪換擰緊螺母,以防止橡膠密封圈起皺。收緊力矩應(yīng)適中,嚴(yán)禁用大扳手上緊小螺栓,以免收緊力過大,螺栓受損傷。檢查確認(rèn)卡箍接頭凸邊全圓周卡進(jìn)溝槽內(nèi)。

2.技術(shù)措施。(1)給水管道安裝。管道安裝部分應(yīng)作好以下工作:管道支架在加工場地預(yù)制,支架上的孔眼要用臺鉆,經(jīng)油漆后才準(zhǔn)安裝。按先裝大管徑干管、立管,后裝小口徑支管的原則。完畢或安裝中斷的敞口處,也要作封閉或臨時(shí)封閉,以防止雜物進(jìn)入管腔內(nèi)。(2)給水系統(tǒng)沖洗調(diào)試。沖洗順序應(yīng)先室外,后室內(nèi);先地下,后地上。室內(nèi)部分的沖洗應(yīng)按配水干管、配水管、配水支管的順序進(jìn)行。沖洗前應(yīng)對系統(tǒng)的儀表及設(shè)備采取保護(hù)措施,必要時(shí)將其隔離或拆除。對不能經(jīng)受沖洗的設(shè)備和沖洗后可能存留臟物、雜物的管段要進(jìn)行清理。沖洗工作結(jié)束后,應(yīng)及時(shí)復(fù)位。管網(wǎng)沖洗的水流速度,可按設(shè)計(jì)流量進(jìn)行,設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)可用流速不小于1.0m/s的自來水連續(xù)沖洗,直至出水口處濁度、色度與入水口處相同為止。管網(wǎng)沖洗的水流方向原則應(yīng)與系統(tǒng)工作水流方向一致。如果系統(tǒng)管網(wǎng)因現(xiàn)場環(huán)境及水源關(guān)系無法按系統(tǒng)工作水流方向沖洗時(shí),應(yīng)做好保護(hù)措施,用反沖洗的方法進(jìn)行。沖洗時(shí)應(yīng)保證排水管路暢通。排水管的截面面積不得少于被沖洗管道截面面積的60%。給水管道在使用前要進(jìn)行消毒處理,采用含量不低于20mg/L氯離子濃度的清潔水灌滿管道進(jìn)行消毒,并在管道中留置24小時(shí)以上。消毒完后,再用飲用水沖洗,直至水質(zhì)管理部門取樣化驗(yàn)合格后方可交工使用。

3.排水管道安裝。排水管道系統(tǒng)包括污水和廢水系統(tǒng),污水包括廁所沖洗水和生活污水,廢水主要是車站沖洗水,消防廢水,車站結(jié)構(gòu)滲漏水及雨水等。排水管道站內(nèi)無壓管材采用UPVC管,站內(nèi)承壓管采用熱鍍鋅鋼管。排水管道安裝應(yīng)作好如下工作:管道支架在加工場地預(yù)制,支架上的孔眼要用臺鉆,經(jīng)油漆后才準(zhǔn)安裝。室內(nèi)排水管的衛(wèi)生器具、地漏及有隔絕臭氣要求的器具,其排水管上均應(yīng)設(shè)置存水彎,以隔絕臭氣。污水管的拐彎處、分叉處及立管底端均應(yīng)使用45°零件。污水管上按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求安裝伸縮節(jié),設(shè)置檢查口和清掃口。

三、結(jié)語

城市輸水管網(wǎng)工程的施工建設(shè),直接影響到城市的發(fā)展規(guī)劃,因此,城市輸水管網(wǎng)建設(shè)不僅需要合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì),更需要先進(jìn)的施工技術(shù),以確保輸水管網(wǎng)的正常服務(wù)周期,不至于重復(fù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工。作為管網(wǎng)施工技術(shù)人員,只有不斷學(xué)習(xí)探索先進(jìn)的管網(wǎng)施工技術(shù),并在實(shí)際施工中加以實(shí)踐和探索,才能夠逐步發(fā)展并形成適合城市發(fā)展的管網(wǎng)施工技術(shù),同時(shí)要加強(qiáng)管網(wǎng)施工人才隊(duì)伍的培養(yǎng)和建設(shè),以真正適應(yīng)城市的快速發(fā)展。

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作者簡介:金崇德(1975-),男,浙江永嘉人,供職于溫州水務(wù)集團(tuán)公司,研究方向:給水工程。