5.1 城市给水排水管道工程
5.1 城市给水排水管道工程
1.我国城市排水体制和建设要求
- 分流制
- 合流制。考虑综合成本、实施可行性、工程效益，技术经济比较后
2.城市新型排水体制
- 强调雨水的源头分散控制与末端集中控制相结合，雨水源头控制(雨水下渗、净化、收集回用)，末端集中控制(雨水湿地、塘体、多功能调蓄)
- 超过储存池存储能力的溢流水经过简单处理(旋流分离、沉淀、消毒)后排放
5.1.1 开槽管道施工方法
1.给水排水管道分类
- 受力变形分类:刚性管道、柔性管道
- 管材分类:钢管、球磨铸铁管、钢筋混凝土管、预应力混凝土管、玻璃钢管、聚乙烯管、聚丙烯管、钢塑复合管
- 接口形式分类：平口管、企口管、承插口管
2.开槽施工工艺流程
- 压力管道：测量放线-沟槽开挖-验槽-管道基础-管道安装-检查井砌筑-压力管道管节回填夯实-功能性试验-填土夯实
- 无压管道：测量放线-沟槽开挖-验槽-管道基础-管道安装-检查井砌筑-功能性试验-填土夯实
3.沟槽开挖施工
1.施工方案的主要内容
- 地下水影响土方施工应编制施工降水排水方案
- 沟槽施工平面布置图及开挖断面图
- 沟槽形式、开挖方法、堆土要求
- 无支护沟槽边坡要求、有支护沟槽支撑形式、结构、支拆方法及安全措施
- 施工设备机具的型号、数量及作业要求
- 不良土质地段沟槽设置一定坡度。护坡措施
- 安全、文明施工保证措施、沿线管道及建筑物保护措施
2.沟槽底部开挖宽度确定
- 开挖宽度=管外径+2（工作面宽度+支撑厚度+模板厚度）
- D《500 刚性管道400 柔性 300 金属管道化学建材300
- 500《D《1000 刚性管道500 柔性管道400 金属管道化学建材400
- 1000<D《1500 刚性管道600 柔性管道500 金属管道化学建材500
- 1500<D<=3000 刚性管道800-1000 柔性管道600 金属管道化学建材管道700
3.沟槽边坡确定
- 开挖深度在5m以内。沟槽不设支撑。最陡坡度。
- 坡顶有无荷载、土的类别、静载、动载
- 老黄土、中密的砂土。
4.沟槽开挖与支护施工要点
1.分层开挖及深度
- 人工开挖沟槽深度超过3m分层。每层不超2m
- 人工开挖多层沟槽层间留台宽度。放坡开挖不小于0.8m、直槽0.5、井点设备1.5m
- 机械挖槽。机械性能确定分层深度
2.沟槽开挖要求
- 槽底原状地基不得扰动，预留200-300人工开挖整平
- 槽底不得受水浸泡或受冻。局部扰动。天然级配砂砾石、石灰土回填、湿陷性黄土，地基处理
- 杂填土、腐蚀土、全部挖除进行地基处理
- 槽壁平顺、边坡坡度符合要求
- 沟槽边坡稳定后设置施工人员上下沟槽的安全梯
- 开挖深度大于等于3m或小于3m但槽边有构筑物、管道、杆线时。支护方案经专家论证签字后实施。产权单位认可后实施
3.支撑与支护
- 拉森钢板桩有止水、挡土作用。沟槽较深、地下水丰富、土质较差
- 钢板支撑长度及规格。开挖深度、宽度、土质情况、槽边荷载、计算确定
- 施工工艺
- 测量-拉森钢板桩打设-沟槽开挖和支撑安装-施工管道基础-管道安装-沟槽回填支撑拆除-拉森钢板桩拔除-桩孔回填
- 打设
- 检查长度、厚度。平直、锁扣符合要求
- 竖直、位置准确、锁口顺利咬合、保证止水效果
- 桩位与管道基础间安全距离足够、避免拔桩管道接口受损
- 沟槽开挖和支撑安装
- 安装钢支撑、钢支撑端头设置活络头、钢支撑采用吊机拼装、吊装并施加预应力、采取防坠落措施。
- 沟槽回填和支撑体系拆除：分层、分段拆除、沟槽回填一定高度后，方可拆除相应支撑
- 拔除
- 土质情况、拔桩前靠桩边灌入清水、减少摩阻力
- 拔出摆放整齐，坚实地面，不超1m。槽边保证安全距离
- 回填：立即灌砂、注浆。
- 支撑与支护的一般要求
- 支护体系、规格尺寸满足设计要求
- 先撑后挖
- 对支撑体系受力、沟槽及周边建筑物变形进行检测。雨期及春季解冻加大监测频率
- 支撑经常检查、及时处理
- 拆除支撑前。沟槽两侧建筑物、构筑物、槽壁进行安全检查、制定拆除支撑的作业要求和安全措施
- 施工人员由安全梯上下沟槽、不得攀登支撑
- 拆除支撑配合回填交替进行
- 拔除后及时回填桩孔，灌砂回填，非湿陷性黄土地区可冲水助沉。有沉降要求。边拔桩边注浆
5.管道基础和地基基础
1.管道基础
- 砂石基础、混凝土基础、原状土基础
2.地基基础
- 天然地基强度不能满足按要求加固
- 槽底局部超挖或地基承载力不足，超挖不超150mm。原土回填，压实度不低于原地基土密实度。槽底土壤含水率较大，不适压实，采取换填手段
- 排水不良造成扰动。深度100mm。天然级配砂石、砂砾处理。300mm卵石块石。砾石填充
- 设计要求换填时。先清槽。检查合格。回填材料符合要求
- 柔性管道地基处理宜搅拌桩、砂桩
- 灰土地基、砂石地基、粉煤灰地基
- 岩石地基超挖。基底碎渣清除。回填低强度等级混凝土或回填粒径10-15mm的砂石
- 原状地基为岩石或坚硬土层。应铺砂垫层。d<=500 柔 >=100 500<D<=1000 柔大于等于150mm d>1000 柔 大于等于200mm、刚性管道150-200mm
- 非永冻地区，管道不得铺设在冻结的地基上，防止地基冻胀
6.管道安装
- 管节、管件下沟前，外观质量检查
- 法兰或胶圈接口。严格控制上下游管道长度、中心位移偏差、管节接缝宽度和深度
- 焊接接口。环向焊缝齐平、内壁错边量不超壁厚20%。且不大于2mm
- 电熔连接、热熔连接。当日温度较低或接近最低时进行。温度控制、时间控制。接头处平滑对称内外翻边。内翻边铲平
- 金属管道进行内外防腐处理和施作阴极保护工程
7.附属构筑物施工要点
1.检查井施工要点
- 现浇钢筋混凝土结构、水泥混凝土模块砌筑结构、装配式混凝土结构
- 现浇钢筋混凝土结构基础应与管道基础同时浇筑。管口外缘与井内壁平齐
- 排水检查井底部墙体与水泥混凝土基础连接处的井内、外用C25细石混凝土浇成50*50倒角
- 预制装配式井室，装配位置和尺寸应正确、安装牢固
- 现浇钢筋混凝土结构同时安装踏步，未到抗压强度不得踩踏
- 给水排水井盖宜复合材料井盖，行业标志明显，道路上的适用重型井盖。装配稳固
2.支墩施工要点
- 管节接口做完、管节位置固定后修筑
- 支墩地基承载力满足设计要求。宜采用原状土地基。采用砌筑支墩时。原状土与支墩之间用砂浆填塞
- 管节安装中的临时固定支架。支墩的砌筑砂浆或混凝土达到规定强度后拆除
- 管道及管件支墩施工完毕并达到强度后进行水压试验
3.雨水口施工要点
- 雨水口砌筑，管端应露出井内壁不大于20mm.
- 坐落在道路基层内的雨水口，连管，C25混凝土全包封。达到75%方可进行基层、面层施工
8.沟槽回填
1.一般要求
- 压力管道水压试验前，除接口外，管道两侧及管顶以上回填高度不小于0.5M.合格后回填。无压管道闭气闭水合格后及时回填。第三方电视检测或管道检测潜望镜检测合格。
- 沟槽内杂物清理干净、无积水、不得带水回填。回填密实、压实度符合要求
- 井室、雨水口、其他附属设施周围回填同时进行。不便同时，在沟槽距离井室不小于400mm处留台阶形接槎。井室周围回填夯实沿井室中心对称、分层进行。回填材料与井壁紧贴
- 回填土的含水量。最佳含水量±2%
- 回填材料符合设计要求。回填材料质量检查。分别取样检测
- 回填应达到设计高程，表面平整
- 每层回填虚铺厚度。回填压实遍数、压实度要求、夯压机具、虚铺厚度、含水量、现场试验
- 木夯、铁夯 《=200mm 轻型压实机具 200-250 压路机200-300 振动压路机 《=400
2.刚性管道
- 管道两侧和管顶以上500mm内采用轻型压实机具。两侧高差不大于300mm
- 分段回填压实，接槎留台阶形。夯夯相连，碾压重叠宽度不小于200mm
3.柔性管道
- 回填前，检查管道无损伤或变形，损伤的修复或更换
- 管内径大于800mm的柔性管道，预防变形措施。
- 有效支撑角范围中粗砂回填振捣密实。与管壁密贴。回填时防止管道上浮、位移
- 官底基础部位开始到管顶以上500mm。必须人工回填。管顶以上500mm机械两侧同时夯实，每层回填高度不大于200mm
- 回填到设计高程，12-24h检测变形率。钢管球墨铸铁管变形率不超2% 化学建材管不超3%
5.1.2 不开槽管道施工方法
1.方法选择与设备选型一般要求
- 工程设计文件和项目合同
- 工程详勘资料
- 可供借鉴的施工经验和可靠的技术数据
2.施工方法与适用条件
- 盾构法：土压平衡、泥水平衡
- 顶管法：人工顶管、钻顶法、机械顶管（土压平衡、泥水平衡）
- 密闭式顶管：施工精度高、施工成本高、给水排水、综合管廊、0.3-4m、不大于正负50mm、较长、各种土层
- 盾构：施工精度高、施工成本高、给水排水综合管廊、3m、不大于50mm、长、硬岩外地质相对均质
- 浅埋暗挖法：适应性强、施工速度慢、成本高、给水排水综合管道、1m、不大于30mm、较长、各种土层
- 水平定向钻：施工速度快、精度控制低、钢管PE管、0.3-1.2M、不超0.5倍管道内径、较短、砂卵石不适用
- 夯管：施工成本低、速度快、控制精度低、钢管、0.2-1.8m、不可控、短、含税地层砂卵石地层
3.施工方法与设备选择的有关要求
- 顶管顶进方法的选择、根据工程设计要求、工程水文地质条件、周围环境、现场环境、技术经济比较
- 要求控制地层变形或无降水条件时，采用封闭式土压平衡或泥水平衡顶管机施工。
- 穿越建筑物、铁路、公路、重要管线、防汛墙。制定保护措施。
- 小口径的金属管道。无地层变形控制要求且顶力满足施工要求时，可采用一次顶进的挤密土层顶管法
- 保证管顶覆土厚度、预防顶管上浮出现漏水安全质量事故
- 盾构选型。根据工程设计要求、工程水文地质条件、施工现场、周围环境安全要求。技术经济比较。3m以上。给水排水
- 浅埋暗挖法。工程设计、水文地质、施工现场、周围环境安全要求、技术经济比较。地下障碍物复杂地段。
- 夯管法锤击力根据管径、管道长度、钢管力学性能、留一定安全储备。城镇区域下穿较窄道路的地下管道施工
- 水平定向钻适用燃气、给水。
4.顶管施工法
1.施工工艺流程
- 施工放样复核-工作井接收井施工-止水洞口后背基坑导轨安装-搭建平台吊架-顶进设备安装-泥水循环系统安装-顶管机井上组装试转-下井就位安装-开洞顶进-吊放首节管与机头连接-初始顶进-正常顶进-机头进入接收井-拆设备吊机头-检查井施工
2.顶进工作井、接收工作井施工
- 明挖法、倒挂井壁法、沉井法。
- 沉井组成部分：井筒、刃脚、隔墙、梁、底板
- 基坑准备
- 地基与垫层施工
- 地基足够承载力。刃脚垫层采用砂垫层上铺垫木或素混凝土
- 砖模，底模和斜面部分可采用砂浆、砖砌筑。每隔适当距离砌成垂直缝。砖模表面采用水泥砂浆抹面。涂脱模剂
- 沉井预制
- 钢筋、混凝土、模板符合设计要求。对称、均匀、水平连续分层浇筑。防止偏斜
- 混凝土强度达到设计强度75%可拆模浇筑后节混凝土
- 下沉施工:排水下沉、不排水下沉
- 沉井封底:干封底、水下封底
3.顶管技术
- 顶进设备安装
- 已知的控制点准确无误的测放进出洞门的标高和顶管轴线，测放设备和安装位置。
- 顶管进出工作井根据工程地质、水文地质条件、埋设深度、周围环境、顶进方法、技术经济比较。要求
- 保证顶管进出工作井和顶进过程中洞圈周围的土体稳定。
- 考虑顶管机的切削能力
- 含地下水时，采取降水措施，或注浆加固。拆除封门，顶管机外壁与工作井洞圈之间设洞口止水装置。
- 钢板桩工作井，可拔起或切割。采取措施防止洞口上方的钢板桩下落
- 沉井法。先拆除洞圈内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封板或其他封填物
- 不稳定土层，封门拆除后立即顶入土层
- 拆除封门后，顶管机连续顶进，直至洞门及止水装置发挥作用为止。
- 管道顶进
- 根据地质条件、周围环境控制要求、顶进方法、各项顶进参数、监控数据、顶管机性能。确定顶进、开挖、出土的顺序和调整顶进参数
- 严格监测、实施信息化施工，确保土体稳定和土压力平衡。控制顶进速度、挖土和出土量。减少土体扰动和地层变形
- 勤测量、勤纠偏、微纠偏。控制方向和姿态。
- 严格控制顶进的速度和方向
- 软土层。防止管节飘移。3-5节与顶管机连成一体。为增强顶管机的纠偏能力。采用多铰接式顶管机、或顶管机尾部增设活络节。
- 接口橡胶圈正确就位及管端衬垫安装到位。接口焊接完成后，近防腐层补口施工。焊接及防腐层检验合格方可顶进。
- 严格控制管道线形。柔性接口管道。相邻管间转角不得大于管材的允许转角
- 管道外围压注触变泥浆。同步注浆：矢水性小、黏度较高、稳定性好的材料。补浆材料宜黏滞小、流动性好
- 同步注浆与补浆结合、先注后顶、随顶随注、及时补浆
- 中继间位置。顶管允许顶推力、总阻力、顶管安全系数。焊接部位100%无损检测
- 中继间的安装、运行、拆除
- 中继间壳体有足够的刚度，千斤顶的数量根据施工长度的顶力计算确定、周长均匀分布安装，伸缩行程满足施工和中继间结构受力的要求
- 中继间外壳在伸缩时，滑动部分具有止水性能和耐磨性，滑动无阻滞
- 中继间安装前应检查，合格后安装，完毕后试运转检验
- 拆除中继间，具有对接接头的措施。中继间外壳若不拆除，应在安装前进行防腐处理。
- 施工测量要求
- 管道的水平轴线和高程、顶管机姿态测量。
- 基准点进行复核。发生工作井位移、沉降、变形时及时对基准点复核
- 顶进300mm测量不少于1次。正常顶进每顶进1000mm测量不少于1次
- 进入接收工作井前30m增加测量频次，每顶进300mm测量不少于1次
- 全段顶完后，每个管节接口处测量水平轴线和高程，错口时，应测出相对高差。
- 纠偏量较大或频繁纠偏应增加测量次数
- 测量记录应完整、清洗
- 触变泥浆注浆工艺要求
- 注浆工艺方案内容
- 泥浆配合比、注浆量及压力
- 制备和输送泥浆的设备及其安装
- 注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置
- 确保顶进时管外壁和土体之间间隙形成稳定、连续的泥浆套
- 泥浆材料的选择、组成和技术指标要求。试验确定。同步注浆材料:黏度较高、失水量小、稳定性好的材料。补浆粘滞小、流动性好
- 触变泥浆搅拌均匀，性能要求
- 输送和注浆中呈现胶凝状液体，相对的流动性
- 注浆后经一定的静置呈胶凝状、具有一定的固结强度
- 管道顶进时。触变泥浆被扰动后胶凝结构被破坏，但应呈胶凝体
- 触变泥浆材料对环境无危害
- 顶管机尾部的后续几道管节应连续设置注浆孔
- 同步注浆与补浆结合。先注后顶、随顶随注、及时补浆
- 黏度、重力密度、PH值、注浆流量、注浆压力
- 注浆工艺方案内容
- 顶管纠偏要求
- 绘制顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图、掌握顶进方向和趋势
- 及时纠偏
- 小角度纠偏
- 纠偏时开挖土体稳定，挖土纠偏，超挖量复核地层变形控制和施工设计要求
- 刀盘式顶管机有纠正顶管机旋转的措施。
- 顶管施工根据工程具体情况技术措施
- 大于100m一次顶进，采用中继间
- 砂砾层或卵石层顶管，采用外表面熔蜡、触变泥浆减阻措施。和稳定周围土体
- 长距离顶管采用激光定向测量控制技术
- 计算施工顶力。考虑管节材质、顶进工作井后背允许最大荷载、顶进设备能力、施工技术措施。
- 施工最大顶力超过允许顶力，采取减少顶进阻力、增设中继间技术措施
- 顶进阻力计算按当地的经验公式、经过计算确定。
- 顶进连续作业，停止顶进，及时处理，的情况
- 顶管机前方遇到障碍
- 后背墙变形严重
- 顶铁发生扭曲现象
- 管位偏差过大且纠偏无效
- 顶力超过管材的允许顶力
- 油泵、油路发生异常现象
- 管节接缝、中继间渗漏泥水、泥浆
- 周围环境的变形量超过控制允许值
- 穿越铁路遵守规定
- 顶管管道贯通后下列工作
- 工作井中的管端处理
- 接收工作井顶管机和管端下部设枕垫
- 管道两端露出不小于0.5m。且不得有接口
- 露出的混凝土管道及时浇筑混凝土基础。
- 触变泥浆置换措施
- 水泥砂浆、粉煤灰水泥砂浆易于固结或稳定性较好的浆液置换泥浆，填充管外侧超挖、塌落等原因的空隙
- 拆除注浆管路后，注浆孔封闭严密
- 全部注浆设备清洗干净。
- 钢筋混凝土管顶进结束后，管道内的管节接口缝隙按要求处理。弹性密封膏抹平，不得凸出管内
- 工作井中的管端处理
5.1.3 给水排水管道功能性试验
1.水压试验
1.基本要求
- 压力管道主试验和预试验。允许压力降值和允许渗水量值。选择一种或两项
- 实际渗水量测定，宜采用注水法进行
- 两种以上管材，分别试验，不具备分别试验条件的，采用最严的标准进行试验
- 大口径球磨铸铁管、玻璃钢管、预应力钢筒混凝土管、预应力混凝土管。单口试验合格。可免去预试验
- 水压试验不超1km
- 无法分段试验，根据工程具体情况确定
- 给水管道必须水压试验合格。并网前冲洗、消毒、水质达标。
2.管道试验方案与准备工作
- 试验方案
- 后背及堵板的设计、进水管路、排气孔及排水孔设计、加压设备、压力计、排水疏导、试验管段稳定措施和安全措施
- 准备工作
- 所有敞口封闭，不得渗漏现场。开槽施工除管接口外回填不少于0.5m。
- 不得用闸阀做堵板，不得含有消防栓、水锤消声器、安全阀
- 水压试验前清除管道内的杂物
- 做好水源引接、排水等疏导方案
- 注水与浸泡
- 从下游缓慢注入。上游管顶及管段中的高点设置排气阀
- 注满水后，在不大于工作压力的条件下充分浸泡后再进行水压试验。
- 球墨铸铁管、钢管、化学建材管。24h
- 不大于1000mm内径的现浇混凝土管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管不少于48h
- 大于1000mm 不小于72h
3.试验要求与合格判定
- 预试验阶段
- 缓慢上升道规定的试验压力并稳压30min.可注水补压。
- 检查无渗漏、损坏。有损坏停止试压，采取措施重新试压
- 主试验阶段
- 停止注水补压，稳定15min。试验压力
- 讲到工作压力30min。外观检查不漏水。
2.严密性试验
1.基本要求
- 湿陷土、膨胀土、流砂地区的雨水管路、污水管道、必须经过严密性试验合格
- 闭水试验和闭气试验。
- 全断面整体现浇混凝土无压管道处于地下水位以下，或不开槽施工内径大于等于1500mm的钢筋混凝土结构管道。强度等级和抗渗等级检验合格。可采用内渗法检测渗水量。可不必进行闭水试验
- 地下水位高于管道顶部时。可采用内渗法测渗水量。
- 试验长度
- 带井试验，井距分隔。一次不超5个连续井段
- 内径大于700mm。抽取1/3试验。不合格加倍进行
2.管道试验方案与准备工作
- 闭水试验准备工作
- 管道及检查井外观质量已验收合格
- 开槽施工管道未回填土且沟槽无积水
- 全部预留孔应封堵、不得渗水
- 管道两端堵板承载力核算应大于水压力的合力。除预留进水管外，应封堵坚固、不得渗水
- 顶管施工注浆孔封堵与管口按设计要求处理完毕。地下水位于官底以下
- 做好水源引接、排水疏导方案
- 闭气试验准备工作
- 适用于混凝土类的无压管道再回填土前进行严密性试验
- 地下水位低于管外底150mm。环境温度-15-50°
- 下雨时不得进行闭气试验
- 管道内注水与浸泡不少于24h
3.试验要求与合格判定
- 闭水试验
- 试验段上游设计水头不超过管顶内壁，试验水头以试验段上游管顶内壁加2m。超过管顶内壁。以设计水头**+2m**。计算出的试验水头小于10m。但超过检查井井口。应以检查井口高度为准
- 不断向试验管段内补水。保持试验水头恒定。渗水量观测不少于30min。
- 闭气试验
- 排水管道两端用管堵密封，管道内填充空气。
- 达到2000pa计时