自来水管道工程施工的通病与防治分析

潘 栋

（梅州市梅江区水利工程建设管理中心,广东 梅州 514000）

城北镇隶属于广东省梅江区,与多个小镇接壤,全镇总面积118.5 km2,下辖20 个村、5 个社区。梅江区城北镇村村通自来水工程中,自来水管道工程施工质量关系到居民日后的用水安全,所以必须要了解自来水管道工程施工的通病,并做好防治工作。自来水管道工程施工过程中,很容易出现一些常见通病,这些通病严重影响居民饮水与用水安全,所以需要及时做好防治工作,将通病扼杀在摇篮中。随着现代科学技术及管理理念的发展,对于自来水管道工程施工的通病与防治得到不断发展,自来水管道工程施工的整体质量得到极大提升。

1 工程概况

根据城北镇供水现状及存在的问题,本次工程的任务为解决城北镇新田、上村、扎下、杨文、三村、塔下、银营、扎上、干光、干才、群益、岭上、玉西共13 个行政村的部分村组饮水问题,共计20 个工程,涉及受益人口12608 人。城北镇村村通自来水工程全部为自流供水,不需要建设泵站,因此本工程不涉及水泵设备选择。本工程涉及的机电设备主要是一体化净水设备,对居民相对集中,施工条件较为便利,管理相对到位的村组,拟采用自动化相对较高的一体化水处理器与清水池配套的方案。本工程总投资为2752.99万元,包括建筑工程费1968.14万元,金属结构及安装工程费253.0万元,临时工程费71.89万元,独立费用295.24万元,基本预备费129.41万元,水土保持工程费30.15万元,环境保护工程费5.17万元。

2 自来水管道工程施工的通病

该项目工程中施工通病主要体现在材料、施工技术方面,如果对这两个方面的通病发现不及时,或者防治不合理,会严重影响自来水管道工程质量,无法保证居民用水安全。

2.1 材料方面的通病

为保证项目工程的顺利进行,一般都会在施工过程中对施工设备、材料等进行检验,确保设备、材料的数量、质量等符合要求。但是在本项目中,由于缺乏对材料的有效检验,材料一旦出现质量问题,会严重影响整个管道工程施工的质量与进度。

2.2 施工技术方面的通病

在本项目工程施工过程中,存在的质量通病主要表现为沟槽开挖与回填问题。在施工过程中,未能按照地基承载力与施工图纸进行操作,导致开挖深度不符合要求[1]。当发生设计变更时,未能及时与设计单位协商就对设计进行更改,难以保障管道基座处在规定范围内的承载面上。同时由于当地雨水较多,当施工在雨季时未能做好基坑排水工作,也会发生基坑沉陷的情况,而且在实际管道铺设与安装过程中,未能按照相关工艺流程进行操作。

3 自来水管道工程施工通病的防治

3.1 材料通病的防治

3.1.1 材料进场质量控制

一是对材料供应商的资质、财务状况及产品质量等进行综合评价,确保供应商综合实力符合本项目施工要求[2]。二是由材料供应商提供产品合格证、质量证书等质量合格证明文件及检测报告。应符合国家规范标准或设计要求,并经监理工程师核查确认。三是材料使用前,由监理工程师见证取样,送往有资质的检测单位检测,出具合格报告后方可使用。四是采购计划由采购部门制定,材料按批次进场。质量管理人员、采购人员与监理需同时在场对材料进行抽检,符合要求的进场存储,不符合要求的立即清退。进场材料质量控制流程见图1。

图1 进场材料质量控制流程

3.1.2 管材及管径选择

大口径管道在该项目工程中的成本占比较高,所以需做好成本控制工作,经过计算最终确定选择直径为600 mm～1600 mm的PE管道。管材见表1。

表1 常见管材

当供水流量、压力与水头损失参数相同时,不同管材的管径有所不同。哈森·威廉斯公式可以方便不同管材管径之间的比较,并能为最终的管径确定提供支持。公式如下：

在该公式中hf、L、Q、d、c分别为管道沿程水头损失、管道通过流量、管内径、沿程摩擦系数。

在供水流量、压力与水头损失相同的条件下,确定预应力钢筒混凝土管；钢管、球墨铸铁管；玻璃钢夹砂管、聚乙烯管分别为d1、d2、d3,得出三者之间的关系为：d1=1.0372d2=1.167d3。

3.2 施工技术通病的防治

（1）沟槽开挖质量控制

沟槽在开挖或者开挖之后,会存在边坡塌方、槽底泡水的问题,这两个问题会影响施工的有序进行,严重时会对周围建筑物产生危害。槽基在泡水之后,地基土质变软,严重影响其承载力。首先,坡塌方的防治[3]。需针对当地土壤情况,合理确定槽帮坡度,具体可以分为实施支撑的直槽操帮与打开槽的槽帮坡度两种,前一种采用1∶0.05,后一种见表2。当沟槽塌方后,需及时清除塌方,并做好支撑加固工作。

表2 大开槽槽帮坡度

其次,需做好槽底泡水的防治。在预防该问题发生过程中,当遇到雨季时,需做好排水工作。治理期间,对已经泡水的沟槽,需对降水设备进行及时检查,对排水沟进行疏通,将水排干净[4]。地基的扰动在10 cm以内时,及时挖出扰动土,填入级配砂石并夯实。如果扰动深度在30 cm,但是下部坚硬时,需挖出扰动土,并将大卵石填换进行,空隙使用砾石填充[5]。

（2）回填质量控制

①超厚回填的治理。做好技术人员的培训工作,提升技术人员的操作技能及综合能力。同时也要开展技术较低,严格规范操作流程。②倾斜碾压的治理。利用水平分层方法在路基总宽度内进行填筑。当横坡与陡坡为1∶5 时,需作台阶[6]。

3.3 配水管网节能设计

本工程设计从设计理念、工程布置、设备选型、施工组织、运行管理等多个方面遵循国家的节能政策、法律、法规及行业的用能标准,选用符合国家政策的节能设备,节能措施科学、有效,符合我国节能要求[7]。

在选择管材时需科学合理,确保管材的安全性与可靠性,避免发生漏水问题。同时在管道设计时,尽量走直线,减少管配件的使用。

3.4 输水管道的布置原则及要求

（1）输水管道的布置要以供水安全为基本原则,线路要尽量保持最短,做好造价控制,并能便于后期的维护与检修,避免占用农田；

（2）输水管线的走向、高程等设计与规划需科学,沿着当前道路建设；

（3）避免出现交叉作业,比如与公路、河流等产生交叉,管线设置要尽量避开塌方、沼泽等区域。如果有穿越这些区域的管线段,一定要做好防护措施；

（4）坚持绿色施工,为节约能源,需减少水头损失,且转角拐弯一定要少；

（5）要与当地规划相结合,满足长期发展需求；

（6）利用好地形优势,重力输水优先考虑。

3.5 管道连接

操作人员在管道连接过程中,需严格按照工艺标准及参数进行操作,同时也要针对现场环境及天气状况进行适当调整。

（1）管道检查。在连接前要对管材进行检查,确保管材规格、压力等级等符合要求,同时也要检查管材表面,当发现有划伤等问题时需及时进行处理；

（2）清洁。使用干净的布对管道进行清洁,尤其是管道两端的异物一定要清理干净；

（3）紧固。在机架卡内放置管材,不在管材机架内端伸出的部分使用支撑托支撑,确保管材轴线与机架中心线高度一致,利用卡瓦紧固好；

（4）切屑。合拢管材两端后打开铣刀电源开关,适当加压,两端连续切屑,且切屑厚度为0.8 mm左右时,不用再施压,片刻后退开活动架,将铣刀电源关闭。将铣刀取出,两管端需合拢,对齐情况进行检查,管材两端的错位量需合理控制,一般要控制在壁厚的10%以内；

（5）检查加热板。清除干净加热板表面的杂物,对加热板温度进行检查,确保温度符合设定值。加热板温度符合要求后放入到机架；

（6）活动架推开后将加热板取出,将两管端合拢,在冷却之后开始卸压,松开卡瓦,将连接完成的管材取出；

（7）完成加热工作之后,对接加热板应迅速脱离待连接件,连接面对接需顶紧,并保持光滑。确保卷边凸缘宽度、高度分别为5 mm～8 mm与3 mm～5 mm。

3.6 管道敷设

PE自来水管道敷设期间,要考虑管道的使用寿命与铺设质量,同时也要确保管道辐射全过程的安全性、便捷性与经济性。同时,当管道穿越行车道时,也要做好敷设工作,具体见图1。在此基础上需关注以下几个要点：

（1）管材直径不同敷设方法不同,当≤315 mm时,选择人工配合吊车的方法,当＞315 mm时,选择人工方法；

（2）沟底标高和管沟地基质量合格之后,才可以对PE管道进行敷设；

（3）温度应力在PE管道敷设期间可以通过自身的柔性克服,但是弯曲度需控制在允许弯曲半径之内；

（4）在敷设过程中,避免对PE管道造成损伤。

图2 Z0+180稳定计算结果

3.7 管道试验

（1）后背安装。预留一段沟槽不挖将其作为后备。按照土质和试验压力对后背墙支撑面积进行确定,一般情况下土质的承压为15 t/m2。后背墙面垂直于管道中心线,将一排枋木横放在后背墙,避免二者之间产生空隙,如出现空隙,可利用砂子填实。将3～4 根较大的枋木放置在横木之前,为保证其牢固性,需使用千斤顶支撑。为防止发生偏心受压而产生事故,试压用的千斤需保证支稳。

（2）排气。排气门均要设置在高点,满足排气要求。两端管堵应有上下两孔,上孔与下孔的作用是排气、进水和排水。做好排气工作能确保管道的安全性,保证良好的试压效果。

（3）试压。按照分段试压的方式进行,每段超度需控制在1000 m以内,压力一般需确定为1.1 MPa；专职人员监视两端管堵的试压,确保试压过程的合理性；试压期间需逐步升压避免发生事故。

4 结语

在我国社会经济快速发展过程中,饮水、用水工程成为重要的民生项目,自来水管道工程施工中存在一些通病,如何做好这些通病的防治,避免管道在运行期间出现安全与质量问题,成为人们关注的重点。做好材料、沟槽开挖与回填质量控制,开展配水管网节能设计,明确输水管道的布置原则及要求,做好沉井施工质量控制等,能有效预防各类管道施工通病,确保自来水管道工程的有效开展,以及在后期运行中的安全性与可靠性。