市政排水管道施工中常见质量问题分析

厦门火炬集团开发建设有限公司 陈世武

随着我国国民经济持续快速的发展，市政建设的规模也在不断扩大，作为城市重要的基础设施——市政排水管网，也得到了极大完善。排水系统是市政工程中重要设施之一，如何确保其施工质量至关重要。

1 市政排水管道施工中常见质量问题

1.1 常见质量问题

近年来，屡屡见诸报端的道路下沉、开裂，乃至于“天坑”等，多是因为市政排水管道出现问题。这是笔者参与建设的某市政工程项目，从下图我们可以看出在这个检查井周边出现了两次下沉，第一次沿井边四周下沉，采取治理措施：切隔沥青路面，挖去不密实的填筑材料后，重新用C15砼填筑，后再重铺沥青；第二次，在井下游（即图中积水处）出现大面积的沉降，这个部位位于管道与检查井衔接位置。

1.2 出现“下沉”等质量问题的原因

为什么在这个井屡屡出现下沉问题？我们查阅了设计资料、当时的施工日记，并下到井里，仔细检查雨水管道和检查井，终于发现了原因：此项目雨水管道为直径 800mm的硬聚氯乙烯PVC-U螺旋单层缠绕管，在管和井衔接处，缠绕管发生开裂，裂口约2cm，在水流冲刷下，导致管道周边回填砂被掏空而出现下沉。那么究竟是什么原因导致这一质量问题的产生？我们推究，可能导致此问题的原因主要有：第一，管材的选用是否存在不合格产品，管材安装时是否开裂；第二，管道安装时，是否按照规范要求施工；第三，检查井施工是否存在质量问题；第四，管道回填材料是否符合设计及规范要求。

2 预防出现“下沉”质量问题的具体措施

2.1 管材选用是预防出现“下沉”质量问题的前提条件

现在市场上排水管材主要有传统的钢筋砼管和以塑料管（如UPVC管、PVC-U管、HDPE管）、玻璃钢夹砂管等为代表的新型管材。近年来，市政排水管道新型管材管得到广泛应用，此种管具有密闭性好、抗渗漏能力强、使用寿命长、耐腐蚀、重量轻、便于搬运安装等优点，传统的混凝土和钢筋混凝土管由于管材重、定尺较短、运输施工不便等原因常被取而代之。那如何才能控制到场的管材质量，使之能够满足我们的设计及相关规范要求呢？本人认为，管材的使用上应该要求：①所用管材要有质量部门提供合格证和力学试验报告等资料。②管材外观质量要求表面平整无松散露骨和蜂窝麻面形象，硬物轻敲管壁时响声清脆悦耳。③安装前再次逐节检查，对已发现或有质量疑问的应弃之不用或经有效处理后方可使用。

这里要特别提醒的一个指标就是“环刚度”，环刚度是塑料埋地排水管（新型管材均可认为是塑料排水管）抗外压负载能力的综合参数，为了保证塑料埋地排水管在外压负载下安全工作，环刚度的选择是设计中的关键之一。如果管材的环刚度太小，管材可能发生过大变形或出现压屈失稳破坏。反之，如果环刚度选择得太高，必然采用过大的截面惯性矩，将造成用材料太多，成本过高。

外压负载比较复杂，主要包括土壤重量和地面产生的静负载，以及运输车辆经过时产生的动负载。塑料埋地排水管承受负载的机理也比较复杂，因为塑料管属于柔性管，在外压负载下，管材和周围的土壤（回填材料）产生“管土共同作用”。换句话说，是管材和周围土壤（回填材料）共同来承受外压负载。决定塑料埋地排水管铺设后能否正常工作的“负载”、“管材”和“土壤（回填）”三个参数都很重要，而且相互影响。所以环刚度的选择不仅取决于外压负载的情况，还取决于铺设后管道周围土壤（回填材料）的情况。根据世界各国的经验，塑料埋地排水管在外压负载下是否能够安全使用的因素中，铺设情况是最主要的。如果铺设情况比较好，环刚度较低的管材也不会有很大变形；反之，如果铺设情况不好，即使用环刚度比较高的管材也可能变形过大和出现压屈失稳。但是，要保证铺设情况良好并不是都能做到的事，而且也是需要成本的。

结合以往施工及设计经验，我们建议在设计塑料埋地排水管时尽量选择较高的环刚度。

2.2 管道安装是预防出现“下沉”质量问题的有力保障

管道安装我们分为沟槽基础、下管和接口安装三部分来简单阐述。

首先，沟槽基础条件不良将导致管道和基础出现不均匀沉陷,一般造成局部积水,严重时会出现管道断裂或接口开裂。主要预防措施:（1）认真按设计要求施工，确保管道基础的强度和稳定。当地基地质水文条件不良时，应进行换土改良处治，以提高基槽底部的承载力；（2）如果槽底土壤被扰动或受水浸泡，应先挖除松软土层后和超挖部分用砂或碎石等稳定性好的材料回填密实；（3）地下水位以下开挖土方时，应采取有效措施做好坑槽底部排水降水工作，确保干槽开挖，必要时可在槽坑底预留 20cm厚土层，待后续工序施工时随挖随封闭。

其次，下管可用人工和起重机进行：采用人工下管时，可由地面人员将管材传递给沟槽施工人员；对放坡开挖的沟槽，也可用非金属绳索系住管身两端，保持管身平衡均匀溜放至沟槽内，严禁将管材由槽顶滚至沟槽内；采用起重机下管时，应用非金属绳索系住，不得穿心吊装，以防管道因吊装而出现破损。

最后，管材接口安装应遵循几个方面：（1）承插接口时，承插口管应将插口顺水流方向，承口逆水流方向，同时，插口外侧和承口内侧应擦拭干净。（2）PVC-U管材粘接剂，主要成分是聚氯乙烯的溶剂，其粘接原理是先将粘接剂涂抹在承口内表面和插口外表面，将PVC-U管表面溶胀或溶解，借助承插时的挤压力，将两个溶胀的表面挤压成一体。粘接剂中的溶剂极易挥发，挥发后使溶解的浅层表面重新成为硬质固体，基本不影响母体的强度，而又使粘接强度达到承压要求。特别注意：胶粘剂的用量不宜过多或过少，少了不能保证严密或强度，多了则在承插后顺管材内壁或外壁流淌，腐蚀管材，使管材外壁或内壁变软，送水或升压时易从该处破裂。

这里还要特别注意，当雨季施工时，应采取防止管材漂浮措施。管道安装尚未回填，一旦遭到水淹，应进行管中心线、管底标高复测和外观检查，如发生位移、漂浮或拔口现象，应返工处理。

2.3 检查井施工是预防出现“下沉”质量问题的重要基础

第一，检查井基础施工不良易导致变形、下沉，其主要防治措施有：（1）认真做好检查井的基层和垫层，规范流槽的做法，防止井体下沉。（2）检查井砌筑质量应控制好井室和井口中心位置及其高度，防止井体变形。

第二，检查井是否渗漏，井壁与其连接管的结合处是否渗漏主要靠闭水试验。闭水试验应做好试验前的准备工作和具体的试验方案；试验前，需将灌水的检查井内支管管口和试验段两端的管口，用水泥砂浆砌砖堵死，并抹面密封，待养护3～4d达到一定强度后，在上游井内灌水，当水头达到要求高度时，检查砖堵、管身、井身有无漏水，如有严重渗漏要进行封堵，待浸泡24h后，再观察渗水量，测定时间不应小于 30min；同时应正确计算渗水量，在闭水试验中要真实记录各种数据，并根据数量准确计算渗水量。避免发生渗漏应注意做好以下几点：一是砌堵前应把管口0.5m左右范围内的管内壁清洗干净，涂刷水泥原浆，同时把所用的砖块润湿备用。二是砌堵砂浆标号应不低于M7.5，且具良好的稠度。三是勾缝和抹面用的水泥砂浆标号不低于M15。管径较大时应内外双面勾缝或抹面管径较小时只做外单面勾缝或抹面。四是条件允许时可在检查井砌筑之前进行封砌，以保证质量。五是预设排水孔应在管内底处，以便排干和试验时检查。

第三，检查井施工应注意的一些问题：一是严格控制检查井基础的质量，不能带水浇筑垫层和基础，要保证基础的几何尺寸和高程符合设计要求，待混凝土达到一定强度时才能砌砖；二是流槽采用与井墙一次砌筑的砖砌流槽，如改用C10砼时，浇筑前应先将检查井之井基、井墙洗刷干净，以保证共同受力；三是严格控制井身的砌筑质量，井壁必须竖直,不得有通缝；砂浆要饱满，勾缝全面不遗漏；抹面前清洁和湿润表面，抹面时及时压光收浆并养护；遇有地下水时,抹面和勾缝应随砌筑及时完成，不可在回填以后再进行内抹面或内勾缝。四是与检查井连接的管外表面应先湿润且均匀刷一层水泥原浆，并座浆就位后再做好内外抹面，以防渗漏。

2.4 管道回填及井边回填是预防出现“下沉”质量问题的科学依据

在城市规划中，由于受用地条件限制，排水管道大多被布置在机动车道下，随着时间推移，以及种种因素影响，管道或检查井周边会出现不均匀沉降，严重影响道路使用功能。其中，绝大多数路面下沉或井边下沉是因为回填问题引起的。因此，这里着重阐述一下回填中应注意的事项：

首先，排水管道管沟的回填前，应检查管道有无损伤或变形，有损伤的管道应修复或更换；管道回填应从管道两侧平衡进行，沟内不得有积水，不得使用腐植土，垃圾土和淤泥等。其次，在土的回填时，要严格控制回填土土质，回填土中不得含有碎砖、石块、混凝土碎块及大于 10cm的硬土块；填土含水量以接近最佳含水量为宜。 同时，严格控制回填土压实度，由专职实验人员采用核子密度仪测录其压实度，以保证回填土压实度达到刚性管道或柔性管道沟槽回填土的质量标准。《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17：2000规定，“回填土时先将管下支撑角范围内的肋角部分用砂砾土回填密实，其高度不得小于0.2dn。然后用砂土或符合要求的原土回填管道两侧，每次回填密实后的厚度不宜小于 100mm，不得大于 200mm，且必须从管两侧同时回填，夯实后再回填一层，直到回填至管顶0.3m 处……”如果不按规程进行，随便将土尤其是冻土一次性填于管沟中，既不在支撑角内填砂料或填符合规定的原土，也不分层夯实，有如下后果：一是无法保证地基平实，造成管道局部弯曲。如果地基上有硬物，在管道送水或运行中因流速变化或气体存在而使管道产生振动，硬物（如石块等）会与管子发生撞击，使管子破裂或逐渐磨穿。二是无法保证管道两侧土壤密实，在管道振动或有热膨胀时，易发生侧移，造成管道弯曲，接头受力，导致管材或管件因承受巨大应力而破裂。因此，对管道回填土工作应予以高度重视，严格按规程要求进行，防止管道局部集中受力（管道接头是管材较薄弱部位，如回填质量不高，极易造成土荷载、水的重力荷载及其它荷载集中作用于承口部位，导致接口开裂）。还应注意管沟两侧外负荷的不均匀（车辆、堆置物等）而引起地基下沉，必要时予以适当处理。最后，管道回填时还应注意，管道半径以下回填时应采取防止管道上浮、位移的措施。

根据多年施工经验，塑料管道施工时先用砂袋间隔压住管道，再两侧平衡回填中粗砂，而后灌水振捣密实，有效地防止了管道上浮及发生位移。管槽回填从管底基础部位开始到管顶以上500mm范围内，必须采用人工回填；管顶500mm以上部位，可用机械碾压密实。目前，本地区排水管道的坑槽回填通常都用中粗砂，管槽从胸腔部位填至管顶 500mm回填砂，灌水振捣密实，实践证明效果很好。管槽较窄时可采用微型压路机填压或人工和蛙式打夯机夯填。不同的填料，不同的填筑厚度应选用不同的夯压器具，以取得最经济的压实效果。沟槽顶 500mm以上填料中的淤泥、树根、草皮及其腐植物既影响压实效果，又会在土中干缩、腐烂形成孔洞，这些材料均不可作为填料，以免引起沉陷。遇地下水或雨后施工必须先排干水，再分层随填随压密实；杜绝带水回填或水夯法施工。

总之，排水管道工程属于隐蔽工程，必须严格控制进场管材质量，要求施工单位按设计图纸及规范要求进行施工，在施工过程中要努力克服各种通病，保证工程质量最大限度地减少道路病害，延长道路的使用寿命。

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