地下管线施工技术在永乐北三街道路工程及管线工程中的应用研究

张 迪

（北京市政路桥股份有限公司，北京 100000）

0 引言

城市地下管线是城市规划设计、建设、施工、管理的重要基础资料，为了更好地掌握不同项目工程地下管线施工状况，就需要分析并明确国内外关于地下管线施工的要点[1]。非开挖施工技术是在20 世纪80 年代在发达国家兴起并且逐渐走向成熟的施工技术，其也是地下管线施工技术的革命，凭借独特的优势、广阔的市场前景受到施工企业的重视。为了更好地推动这一技术的普及和发展，1986 年伦敦成立非开挖技术协会，并且逐渐发展成全新的产业。

根据权威部门统计，发达国家非开挖设备制造商、材料供应商超过400 多家，并且工程承包商超过了4 000 余家，最近几年发达国家非开挖地下管线施工量占据整个施工的10%，我国非开挖施工技术、设备研究都相对较晚，但是整体应用效果较为明显[2]。为了更好地促进在永乐北三街道路工程及管线工程中顺利进行，本文改变了传统的研究思路，将地下管线施工技术在项目中的应用进行分析，并总结如下。

1 工程概述

永乐北三街，规划为城市次干路，道路西起怀丰公路，东至雁栖东七路，道路定线全长1 894.33m。道路断面采用两幅路形式，采用双向2 条机动车道+非机动车道断面。永乐北三街上跨规划一支渠，规划一支渠采用生态护砌的梯形断面，规划河底宽为4m，河深约4m。新建桥梁采用1 孔净跨径10m 闭合框架，闭合框架总宽32.028m，整个桥梁共分2 段，桥梁总面积约403.6m2。具体机动车道道路结构断面示意图，如图1所示。

图1 机动车道道路结构断面示意图

自怀丰公路至雁栖东二路，沿永乐北三街永中南13.5m 新建1 条D=500～1 200mm 的雨水管道，自雁栖东二路至青年路，设计沿永乐北三街永中南13.5m 新建1 条D=500～2 000mm 的雨水管道，自青年路至雁栖东七路，设计沿永乐北三街永中南13.5m 新建1 条D=500～1 000mm 的雨水管道，雨水管自东向西或自西向东分别排入雁栖东二路、青年路、雁栖东五路及雁栖东六路拟建雨水管，最终下游排入雁栖河或沙河牤牛河。自怀丰公路至雁栖东七路，设计沿永乐北三街永中北13.0m 新建1 条D=400mm 的污水管道，污水管自西向东或自东向西分别接入雁栖东二路、雁栖东三路、青年路、雁栖东五路及雁栖东六路拟建污水管道，最终排入庙城再生水厂。

2 市政施工中地下管线施工流程及要求

2.1 市政施工地下管线施工流程

2.1.1 设计参数

土基及新埋设管道管顶以上回填土（包括肥槽内填土）必须达到土基最低压实度及路基填料最小强度要求（CBR）的要求。土路床设计回弹模量土基E0=30Mpa，相应设计弯沉值（0.01mm）=258.77。路床填料最小强度要求如表1 所示，路床压实度要求则如表2 所示。

表1 路床填料最小强度要求

表2 路床压实度要求表

2.1.2 主要施工工艺流程

施工准备→清表→基底处理→开挖/回填土方→碾压夯实→检查报验→路基整修。

（1）施工准备

施工前，根据工程地质勘察报告，对路基土进行天然含水量、液塑限、标准击实、CBR 等试验；施工前，根据周边环境条件，规划好施工场地和临时道路，临时道路满足施工机械调运和行车安全；完成新建道路范围内的地下管线施工工作；做好施工排水方案，确定排水措施。

（2）清表

路基施工前，将现状地面上的积水排除或者疏干，将树根坑、废弃井室、土包等地上物进行清除，将地面整平。清表厚度按0.3m 计算。

（3）基底处理

道路路面结构基层底层多为人工填土层，为保证路基压实度要求，防止路基不均匀沉降，需要对车行道进行基础处理，处理方式为挖除现况人工填土层层后，换填级配碎石。

（4）碾压

路基土方修平后，采用18T 压路机碾压成型。压路机在路基全宽内进行碾压。直线段由两侧向中心碾压。碾压时后轮重叠1/2 轮宽，压路机的碾压速度控制在4km/h 之内，碾压不到之处，用小型机械配合夯实。后轮压完路面全宽时，即为一遍。

2.2 给水工程及地下管线施工

本工程设计给水管线南起祥瑞路，北至前进路，干线全长1 302.6m，设计干管管径为DN600mm，按规划条件在各地块和路口预留支线，支线管径DN200～300mm，支管长度共194.6m。

给水管线位于道路永中以西15.0m 处，给水管道管顶覆土一般在1～3m 之间。给水管线采用球墨铸铁管，T 型胶圈接口。

球墨铸铁管管材采用K9 级，T 型胶圈接口，管道壁厚详见结构专业设计。球墨铸铁管管材、管件及胶圈的性能、技术要求及检验应符合国标《水及燃气管用球墨铸铁管、管件和附件》（GB/T 13295-2019）的规定。材质应为铁素体基体的球墨铸铁管，在组织中应有一定数量的球状石墨。球墨铸铁管及管件抗拉强度Rm ≥420MPa，屈服强度RP0.2 ≥300MPa，球墨铸铁管伸长率≥10%，管件伸长率≥5%。球墨铸铁管及管件应易于切割、钻孔和机械加工，直管布氏硬度不得大于230HBW，管件布氏硬度不得大于250HBW。

2.2.1 再生水工程

设计再生水管线南起祥瑞路，北至前进路，干线全长1289m，设计干管管径为DN400mm，按规划条件在各地块和路口预留支线，支线管径DN150～200mm，支线长度229m，绿化支线管径DN100～200mm，长度86.6m。

再生水位置位于道路永中以东6.0m 处。管顶覆土一般在1～3m 之间。再生水管线施工平面示意图如图2 所示。再生水管线采用球墨铸铁管，T 型胶圈接口，管道材质要求同给水管线。

图2 再生水管线施工平面示意图

2.2.2 施工工艺流程

球墨铸铁管道施工工艺流程：测量放线→沟槽开挖、验槽→管道垫层及工作坑→下管、稳管→对口→检查井施工→水压试验→沟槽回填。

2.2.3 主要施工内容

（1）沟槽开挖

开槽前先清除地表渣土、腐殖土。测量放线报监理验线合格后，写出书面开工报告，报驻地监理，监理审批后，方可开槽。开槽时施工员向挖掘机司机、测量员、施工人员进行技术、安全交底，对地下障碍物仔细核查，必要时人工挖探坑，探明各种障碍物的走向、管径、结构尺寸、高程等项，距障碍物1.5m处，由人工开挖，并采取必要的保护措施。沟槽采用放坡开挖，边坡坡度为1:1，槽底两侧各留0.5m 施工作业面。

机械开挖时，有测量人员跟设备，随挖随测，防止出现槽底超挖。槽底留20cm 人工清槽。人工清槽自检合格后，报甲方、设计、监理、地质勘察部门联合验槽。如遇地基承载力不够时，根据前面地基处理方法进行换填。

（2）管道垫层及工作坑

管道垫层：直埋段管道铺设砂垫层，砂垫层的平整度、高程、厚度、宽度、密实度应符合设计要求；工作坑：砂垫层检查合格后，人工挖管道接口工作坑，对管工作坑每个接口设一个。

（3）下管

吊装：采用两点法吊装，平起平放。吊具与管子内衬接触应垫缓冲垫，以防吊具将内衬损伤。起吊时吊绳长度要足够，吊点处绳间夹角小于60°为宜。运输：管底部要有弧形垫木，垫木与管子之间垫有橡胶垫，同时用钢丝绳将管子固定在车厢上，用紧线器或手拉倒链将钢丝绳拉紧，防止运输途中管子移动。

管材的存放：管子运到施工现场后，应将管材存放在施工便道外侧和下管吊车旋转半径范围之内，单根顺槽码放，管下垫150mm×150mm 的两根方木。管材摆放时承插口的位置相对而放，留有间距。曲线段存放管材，平面布置同直线段，只是管的间距不同，按管存放在曲线内侧或外侧而定。

胶圈：橡胶圈应放在室内（干燥、阴凉、避光处）保存，保存时应避免扭曲。从包装取出后尽快使用，未使用的一定要及时用原包装包好，防止胶圈粘土上油或其他腐蚀性溶剂等。

螺栓：从包装中取出的螺栓、螺母不得直接放在地上，必须放在指定的容器中搬运保存。螺栓、螺母应轻拿轻放，禁止丢放，以免丝扣和涂层损伤。

管材检测：检查内外防腐层是否有损伤，是否有明显变形，对存在的问题应做好详细记录，并在管体上标记，以备修补和调整；用专用伸缩尺测量承口内径，若内径误差范围超出0～4时应逐根做好记录，以供配管时选用公差组合最小的管节组连接；材调整插口呈椭圆变形时，采取双头丝杆进行调整。对于局部变形的管材，采用液压千斤顶调整。无论采用哪种调整方式，机具与管内衬接缝处均应加胶垫以防内防腐层损坏；凡是距管子承口端约0.5m 处有宽50mm 白线标记的管材，都能作为切管使用；切管的最小长度根据施工条件和经济性而定，原则上为不小于管直径；切管原则上必须使用专用工具。切管时注意不要将管内衬损伤，最好只切铸铁部分，内衬待铸铁部分切开后，在管内侧用铲和锤子打通。切口应与管子轴线垂直。异形管不能切管；应用砂轮机将切口毛刺磨平，修补剂补平，最后切口端面用外防腐剂涂刷一遍。

（4）对口方法

填料：刚性接口填料应符合设计要求，填料配制为石棉水泥应在填打前拌和，石棉水泥的重量配合比应为石棉30%，水泥70%，水灰比宜小于或等于0.2；拌好的石棉水泥应在初凝前用完；填打后的接口应及时潮湿养护。管道接口，刚性接口填打后，管道不得碰撞及扭转。采用油麻石棉水泥刚性接口时，稳管距已完成的刚性连接接口最近距离为3 个接口；采用胶圈石棉水泥接口时稳管距已完成的刚性接口最近距离为2 个接口。

油麻嵌缝：油麻填打时，需将麻拧成麻辫，其麻辫直径约为接口环向间隙的1.5 倍，长度有50～100mm 的环向搭接，然后用特制的麻錾打入。套管（揣袖）接口填打油麻时，一般比普通接口多，填1～2 圈麻辫。第一圈麻辫宜稍粗，不用捶打，将麻塞填至距插口端约10mm 处为宜，以防跳井（掉入管口内），第二圈麻填打时不宜用力过大。

橡胶圈嵌缝：采用圆形截面胶圈作为接口嵌缝材料可称为半柔性接口。胶圈压缩率可取34%～40%。在管子插入承口前，先将胶圈套在插口上，插入管子并测量对口间隙，然后用铁牙将接口下方环形间隙扩大，填入胶圈，然后自上而下移动铁牙，用錾子将胶圈全部填入承口，第一遍先打入承口水线，再分2～3 遍打至插口小台，每遍不宜使胶圈滚入太多，以免出现“闷鼻”“凹兜”等现象。

（5）管道试压

本段给水、再生水管道试压标准采用1.0MPa，使用工作压力0.45MPa，试压时管道端头采取加固措施以保证安全。管道试压按《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）等有关规范、规程执行。球墨铸铁管管道水压试验的管段长度不宜大于1 000m。整条管线一起进行试压，试压堵板设计：水压试验时，管道两端设堵板封口，堵板应有足够的强度，保证实验过程中堵板本身不变形，如果试压后背为混凝土支撑，则堵板件可用装上法兰堵板的短管与管道用刚性接口连接；如果后背为方木或型钢等支撑材料时，为了消除支撑材料和土壁产生的压缩变形对接口严密性的影响，堵板件与管端的连接用柔性橡胶圈连接。后背：用方木纵横交错排列紧贴于土壁上，用千斤顶支撑在堵头上。对于大型管道可用厚钢板或型钢作后背撑板。千斤顶的数量可根据堵头外推力的大小，选用一个或多个千斤顶支撑。后背必须紧贴后座墙，如有空隙用砂子填实。当后背土壤松软时，可采取加大后背受力面积，浇筑混凝土墙、板桩、换土夯实的方法进行加固。也可采用钢板桩支撑方式。

管道水压试验前灌满水后，有水泥砂浆衬里的，对管段进行浸泡48h 以上，没有水泥砂浆衬里的浸泡24h 以上。浸泡的水压不超过管道的工作压力。

强度试验：管道强度试验在水压升至试验压力后，保持恒压10min，检查接口，管身，无破损及漏水现象时，管道强度试验确认合格。

严密性试验：试验管体及接口不得有漏水现象，并可采用放水法或注水法试验测渗水量。当铸铁管管径≤400mm，且管道的试验管段长度≤1km，在试验压力下，10min 降压≤0.05Mpa 时，且无漏水现象，可视为严密性合格。

（6）冲洗消毒

管道冲洗与消毒前编制实施方案；施工单位在建设单位、管理单位的配合下进行冲洗与消毒；冲洗时，使用市政给水管网自来水，避开用水高峰，冲洗流速不小于1.0m/s，连续冲洗；管道第一次冲洗至出水口水样浊度小于3NTU 为止，冲洗流速达1.0m/s；管道第二次冲洗在第一次冲洗后，用有效氯离子含量不低于20mg/L 的清水浸泡24h 后，再用清水进行第二次冲洗直至水质检测、管理部门取样化验合格为止。

2.2.4 沟槽回填

回填土料的要求：回填土料优先选用基槽内挖出的土，回填土中不含有有机杂质，不采用淤泥或淤泥质土作为填料。回填土料符合设计及施工规范要求，并通过试验确定最佳含水率。

回填顺序：沟槽底至管顶以上500mm 的范围均采用人工还土，超过管顶500mm 以上采用机械还土，还土时分层铺设夯实。

夯实：回填土的夯实采用人工夯实和机械夯实两种方法。夯实时，管道两侧同时进行，夯实时不损伤管道或使管道位移。回填压实应逐层进行，管道两侧和管顶以上500mm 范围内采用薄铺轻夯夯实，管道两侧夯实面的高差不大于300mm，管顶500mm 以上回填应分层整平和夯实。夯实时，应夯夯相连，机械夯实时，碾压的重叠宽度大于200mm。

3 结论

本文以永乐北三街道路工程及管线工程为例来概述地下管线施工要点、流程，地下管线施工是项目施工中的重要构成，并对市政施工地下管线施工流程、给水工程及地下管线施工等工作要点进行概述，按照行业规范标准和施工作业标准开展相关工作后，能够保证顺利完工的同时还能够提升工程施工质量，为类似项目的开展提供指导和参考。