市政排水工程中排水管道管材及施工要点

徐漾檬 赵俊伊

(青岛市李沧市政工程建设养护有限公司，山东 青岛 266100)

排水管道作为市政排水管网的重要组成部分，管道性能与施工质量直接决定着管网总体运行工况。原有市政排水工程经过长时间的运行，管道使用性能下降，排水管网运行期间常出现渗漏、堵塞、变形等故障问题，排水效果并未达到预期要求。因此，应重点分析排水管道管材选用问题，采取科学的管道施工技术，建设高品质市政排水工程，保证管网运行顺畅。

1 市政排水管道管材种类及选用方法

1.1 管材种类

1.1.1 混凝土管

混凝土管是在模具内现浇混凝土与绑扎钢筋，等待混凝土固结成型的一类管道，根据管道内径或承压能力来区分种类，可分为大直径管、中直径管与小直径管，也可分为压力管与低压管。同时，混凝土管接头型式呈现出多元化趋势，具体可配备承插式、平口式、企口式等接头型式的混凝土管道。根据实际应用情况来看，混凝土管有着成本低廉、易于安装的优势，但耐腐蚀性能略有不足，不适用于现场分布盐碱地带的市政排水工程，且管道内水流速度缓慢，容易出现细菌滋生、管道堵塞现象。如果最终选用混凝土排水管道，需要沿途每隔20～30m设置一处检查井，在管网投运使用期间定期开展维护清淤作业[1]。

1.1.2 金属管

市政排水工程常用的金属管分为镀锌钢管、铸铁管两种。1)镀锌钢管，以热镀锌钢管为主，提前做好钢管清理作业，依次放入氯化铵溶液槽与热镀锌槽内处理，高温条件下逐渐在钢管表面形成合金层，有着抗压能力强、镀层均匀、耐腐蚀、使用寿命长的优势，但采购价格较为高昂，当前主要用于特殊场景下的市政排水工程，管内粗糙系数在0.013左右，实际排水速度较慢；2)铸铁管，铸铁在高温条件下经过浇铸成型管道，采购价格较为低廉、抗腐蚀性强，使用寿命长，适用于采取埋地敷设形式的市政排水工程。同时，普通铸铁管存在质地脆、抗拉强度低的局限性，优先配置新型球墨铸铁管，并采取承插连接方式，以此来提高管道韧性与延伸率。

1.1.3 塑料管

塑料管是以合成树脂等作为原料，添加多种添加剂，后续采取挤压工艺制成管道，有着质地轻、无异味、耐腐蚀的优势，管道使用期间基本不会出现堵塞、积垢现象，但在高温、低温条件下容易变形。在市政排水工程，主要使用HDPE高密度聚乙烯管、PVC-U硬聚氯乙烯管两种塑料管道。1)HDPE管道，采取平滑内壁与环状波纹外壁结构形式，设置橡胶圈承插接口，有着易于施工、基础要求宽泛、耐腐蚀性强的优势，可以适应恶劣环境，主要使用双壁波纹管，如果排水管道管径值超过1200mm，则选用结构壁管；2)PVC-U管道，此类管道不但具备常规塑料管道各项特性，还具备密度高、耐腐化的优势，管径值普遍不超过600mm，最大管径值为1200mm，如果对排水管道的抗压能力有着严格要求，不推荐使用此类管道[2]。

1.1.4 复合管

复合管结构由工作层、支承层与保护层三部分组成，以水泥材料或是环氧树脂作为管道内衬，掺加多种金属材料制成，具体包括玻璃钢管、钢塑复合管、塑覆铜管、铝塑复合管等种类。以玻璃钢管为例，由玻璃纤维、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等原材料制成，有着抗腐蚀、高强度、摩擦阻力小、电热绝缘性好的优势，适用于设计年限在50年左右的市政排水工程。

1.2 管材选择对比分析

1.2.1 水力条件

在相同施工条件下，所选用排水管道的水力条件越好，则市政排水管网的实际排水能力越强，可以在短时间内把城市废水排放至污水处理厂，并在间接层面上起到强化城市洪涝灾害抵御能力的作用。以混凝土管、钢塑复合管两种管道为例，在相同管道规格情况下，两种管道的水力坡度保持一致，钢塑复合管的排水流量、排水流速明显超过混凝土管道，所承受荷载也略大于混凝土管道，有利于强化市政排水管网的排水能力。例如，在两类管道的管径值均为200mm时，水力坡度均为0.8%，混凝土管道的流量与流速分别为1024L/s和0.905m/s，钢塑复合管道的流量与流速值为1303L/s和1.152m/s。

1.2.2 沟槽回填断面

在管道尺寸一致、沟槽内管顶覆土厚度一致的情况下，沟槽开挖量与回填量取决于管道种类，如果盲目选用排水管道，会增加额外工程量与造价成本。以普通混凝土管道和钢塑复合排水管道为例，二者均采取方沟形式，普通混凝土管道的沟槽回填断面面积较大，砂砾垫层换填土方量更多。而钢塑复合管道由于壁厚值较小，可以在相同管径条件下适当减少管道沟槽开挖量与回填量，这有利于控制造价成本与缩短工期时间。

1.2.3 施工难易程度

不同种类排水管道的施工难度存在差异，普通混凝土管道由于自重量较大，需要配备专用运输工具把管道转运入场，并采取起吊安装方式把管道平稳放置在管道基础结构上，整体工序流程较为繁琐，中途容易出现管道碰撞、开裂、破损问题。而铸铁管、镀锌钢管等金属管道同样存在自重大的问题，管道不易安装，还需要增设管道除锈、预变形等额外步骤。在不考虑管道使用寿命、采购成本、力学性能等其他因素的前提下，优先选用自重较轻、易于安装的塑料管道。同时，确定管道管材后，尽量配备圆形排水管道，圆形管道具备直接下管敷设条件，可以进一步降低施工难度。

1.2.4 造价成本

不同种类、不同管径的排水管道采购价格有所不同，需要结合市政排水工程实际情况，以管道管径要求作为管材选择依据。例如，在排水管道管径值不足DN400时，普通混凝土管道的采购成本最为低廉，但由于此类工程建设规模较小，也可选用HDPE等其他管材，总体造价成本不会发生明显变化。而在排水管道管径值超过DN400时，在管道铺设长度小于1km时选用PE钢肋复合缠绕管，铺设长度超过1km时优先选用普通混凝土管道。如果工程设计使用年限较长，或是对管道力学性能提出严格要求，再挑选其他种类管道。简单来讲，需要综合考虑各类排水管道的总体使用成本，包括运输费用、安装费用、基础铺设费用、后期维护费用等[3]。再结合管道使用年限，在满足市政排水工程建设标准、设计要求的前提下，配备平均使用成本最低的排水管道。

2 市政排水工程中的排水管道施工要点

2.1 开挖施工技术

2.1.1 沟槽开挖

在沟槽开挖环节，提前确定排水管道敷设位置，在现场标记沟槽开挖轴线与边线，探明地质情况与地下水位，如果分布地下基础设施，对既有设施进行迁移处理，或是调整排水管线路径。而在地下水位偏高、周边汇集地面积水时，则开展降排水作业，沟槽边线外侧设置临时排水设施，沿开挖轴线两侧对称设置若干座轻型降水井点，抽采地下水与拦截地表径流。前期准备完成后，采取机械开挖方式，分层向下开挖沟槽，定期检查开挖深度与开挖边坡坡度是否达标，开挖至底部设计标高上方0.2m后，切换人工开挖方式。最后，清理沟槽底部，保持槽壁垂直、槽底平整状态，检查开挖深度与底部压实度是否达标，如果存在超挖、欠挖问题，分别采取人工补挖与回填夯实处理措施。如果开挖期间遇到不良地质问题，暂时停止开挖作业，判断既定施工方案是否适用，重新确定方案后，再继续开挖沟槽，并在开挖完毕后立即进入管道基础施工工序，避免因沟槽长时间暴露出现各类问题。

2.1.2 管基施工

在管道基础施工环节，提前做好地质勘察工作，判断沟槽底部天然地基承载性能是否达标，对底部进行夯实处理，如果存在软弱地基等不良地质问题，则根据地层种类采取恰当的软基处理方式。随后，在沟槽底部标记管道基础位置，采取混凝土基础型式，支设模板与现浇混凝土，使用强度等级超过C25的混凝土材料。待混凝土浇筑、振捣完毕后，开展养护作业，以保持混凝土湿润状态、控制混凝土内表温差作为养护重点，到达养护时间后检测试块强度，强度达标后即可拆除模板，检查混凝土基础外观质量与修补破损部位。最后，为改善管道受力状态，在基础结构成型后，沿管道安装轴线在基础上铺设中粗砂垫层，垫层厚度控制在0.2m左右，把垫层夯实整平，垫层压实度不得低于90%。

2.1.3 管道安装连接

1)在排水管道安装环节，提前检查管道外观质量与规格尺寸，清理壁面附着物与内部掉入异物，涂刷防腐保护漆层，修补砂眼、裂缝等破损部位。对于金属管道，额外采取防锈处理措施，清除残留锈迹与涂刷防锈漆层。随后，重复检查管道基础结构，以基础结构位置、垫层厚度、沟槽底部与结构顶部标高作为检查内容，确定无误后，即可正式安装管道。最后，采取起吊安装方法，设置吊索吊具，在各处吊点位置加铺橡胶垫层等缓冲防撞材料，各节段管道上设置数量不少于2个的吊点，把管道起吊至沟槽上方后平稳下落在基础结构上，调整管道水平位置与高程，检查安装偏差是否超标，保持管道中心点与轴线重合状态。以DN1000排水管道为例，要求高程偏差不超过±10mm[4]。

2)在排水管道连接环节，根据管道材质来选择连接方法，包括卡箍连接、柔性机械连接、焊接、粘接为例。以卡箍连接为例，适用于金属管道，提前对准相邻节段管道管口，清理管道内外层，保持管道表面洁净状态，在接口下面直管位置套设卡箍，把卡箍上半部向下翻转，再把直管插入橡胶密封套内部，调整位置后复位橡胶密封圈，外侧设置卡箍，保持卡箍螺栓交替锁紧状态。待管道连接完毕后，管道顶部覆土，控制覆土厚度，用于临时固定管道位置，避免后续在沟槽回填期间出现偏位、错位情况。

2.1.4 闭水试验

在闭水试验环节，提前完成检查井清理与修补缺陷、检查冲水阀门与排水阀门、设置水位观测标尺、封堵全部预留孔洞、清理沟槽内部积水等准备工作。在管径值不足700mm时全段开展闭水试验，管径值超过700mm时挑选1/3以上管段开展试验[5]。随后，向管道内部注满水，关闭全部阀门，分级把管道水压提升至工作压力，持续12h，同步记录管道渗水量，始终保持试验水头恒定状态，最终把补水量、管段长度、观测时间等数据导入计算公式，求解管道实测渗水量，再根据管道种类来判断试验质量是否合格。如果未通过闭水试验，则找出渗漏点，分析渗漏原因，修补管道渗漏部位。

2.1.5 沟槽回填

在沟槽回填环节，为避免管道一侧承受过多土压力而偏位，要求施工人员沿轴线两侧对称、同步回填沟槽，提前清理沟槽内部积水，检查回填土质量，筛除直径超过40mm块石，对含水量超标的回填土进行翻晒晾干处理。随后，分层回填沟槽，单层回填高度控制在0.2m以内，同步开展夯实作业，检测回填层压实度达标，再重复上述操作，直至回填层顶面标高到达设计标高。同时，搭配采取机械回填与人工回填方法，以排水管道基础两侧、管道顶部上方0.5m以内区域作为人工回填范围，剩余区域作为机械回填范围。

2.1.6 质量通病防治处理

在排水管道施工期间，难免出现管道偏位、检查井变形、管道渗漏等质量通病，施工人员需要了解问题成因，提前采取防治处理措施，并在问题出现后立即进行返工处理，避免遗留质量隐患。以管道偏位为例，形成原因包括管道基础沉降、测量误差、外力碰撞管道、沟槽单侧回填，需要采取保护测量成果、复核检查、检验管道基础质量、两侧对称回填沟槽等防治处理。如果仍旧出现管道偏位情况，则重新开挖沟槽，把管道复位校正后，再行回填夯实沟槽。

2.2 导向钻进施工技术

早期市政排水工程采取管道开挖敷设技术，在工程现场开挖沟槽、制作管道基础与铺设管道，再把沟槽进行回填处理，土方开挖与回填量较大，还会对市政道路桥梁等基础设施造成影响，存在工程量大、工期时间紧张、造价成本高昂的局限性。对此，在敷设小管径排水管道，或是排水管道对标高水头、流向无特殊要求时，可以应用导向钻施工技术，在现场地层内钻设孔道与回拉管材，在管道周边注浆嵌填，即可在不开挖情况下顺利完成排水管道施工作业。

2.2.1 工作井及出入土坑施工

测量人员参照施工图纸，在现场标记导向轨迹、出入土坑与工作井位置，对测量成果进行复核检查。随后，对工作井、出入土坑位置的现场地面或是道路路面进行开挖破凿处理，采取人工挖孔方式来分层开挖土方，定期检查井底、坑底标高值。确定出入土坑与工作井的开挖深度到达排水管道底部标高下方0.5m处，即可结束开挖作业，清理坑内杂质异物，保持坑底平整、硬化与干燥状态，禁止汇集积水[6]。

2.2.2 钻机就位

在钻机就位环节，施工人员把钻机转运布置在现场指定位置，检查钻机水平位置偏差是否超标，钻机底部垫设垫块来维持平稳状态，并把钻机垂直度偏差控制在0.5%以内，布置就位后进行调试检查。随后，根据现场地质条件来选择钻头品种。例如，在现场分布粗粒砂层时，选用硬质合金钻头，此类钻头具备耐磨性，使用寿命较长，导向钻进期间基本不会出现钻头破损、掉落情况。而在工程现场分布致密砂层时，配备小尺寸锥形钻头，此类钻头可以维持较高推进速度，有利于控制导向钻进方向。

2.2.3 泥浆制备

在泥浆制备环节，根据市政排水工程现场情况、施工要求来确定泥浆性能指标。正常情况下，要求泥浆pH值保持在8～10以内，泥浆在一般地层中的0.5h失水量不超过15ml，泥浆在易坍塌松软地层中的0.5h失水量不得超过5ml。确定泥浆性能质量达标后，施工人员在导向钻进期间持续向孔道注入泥浆，根据扩孔阶段来调整注浆压力与泥浆流量，通过循环注浆来清理钻屑，在孔道表面形成保护性泥皮，预防孔道坍塌等施工问题出现。同时，为节省泥浆耗用量，在现场修筑泥浆沉淀池，把废弃泥浆输入沉淀池内静置一段时间来恢复状态、去除钻渣，处理后的泥浆再次投入使用[7]。

2.2.4 管道连接

在管道连接环节，优先选用HDPE高密度聚乙烯材质的排水管道，检查管道密度、短期弹性模量、抗拉强度、环向刚度等性能是否达到设计要求，并清理管道表面灰尘污渍与毛刺，保持管道切割断面平整、光滑状态。随后，采取热熔连接方式，保持相邻节段管道接口对准状态，使用夹具固定接口位置，把管道保持在相同轴线上，错边量控制在3mm以内、不得超过10%管道壁厚值，对管道接口进行加热处理，高温条件下出现熔化现象，匀速把熔化状态的接触面相互粘结，采取翻边措施来形成凸球。最后，静置一段时间等待管道接触面自然冷却至室温，检查连接部位是否存在气孔、裂缝、鼓泡等质量通病，重复上述操作连接剩余节段排水管道。同时，对排水管道的连接部位力学性能进行检测，随机抽取少数连接点作为样品，排水管道接头数量低于200个时挑选1组接头进行检测，排水管道接头数量较多时从每200个接头挑选1组进行检测。

2.2.5 导向钻进

在导向钻进环节，提前做好检查电源、盒内装入探头、钻杆上固定安装探头盒、清理钻头喷嘴内部堵塞物等准备工作，把钻头顶角与深度调整就位，根据现场情况采取回转钻进或是造斜顶进方式，沿途标记若干测点来显示钻进轨迹。随后，把钻头钻进至设计深度，调整钻头钻杆水平位置与朝向角度，调节完毕后开展水平钻进作业，严格控制钻进速度，分段依次完成钻孔作业。如果钻进距离较长，需要中途加接钻杆，加接完毕后重复测量调整钻头钻杆位置。最后，待导向钻进完毕后，取出钻杆钻头，停止输送钻进液，检查成孔质量是否达标，立即进入下道工序，避免因工序衔接不到位而出现塌孔等施工问题。

2.2.6 分级扩孔与管道回拉

在分级扩孔环节，根据孔道直径要求来确定扩孔遍数，施工人员卸除导向钻头，更换反扩钻头与安装分动器，以孔内钻杆、扩孔钻头、分动器、后续钻杆作为连接方式。待首次扩孔结束后，施工人员卸除反扩钻头与分动器，把钻机钻杆和后续钻杆相互连接，重复开展扩孔作业。最后，完成全部扩孔作业后，保持钻杆与扩孔器、反扩钻头连接状态，通过分动器连接排水管道，在孔道内朝指定方向拖动管道，直至全部管道铺设就位后，测量调整管道水平位置与管底标高，保持管道中心点与安装轴线重合状态，即可拆除钻杆，回填工作井与出入土坑，结束排水管道施工作业。正常情况下，使用全站仪、水准仪等仪器设备来检测管道安装质量，要求排水管道中线平面位移偏差值不超过100mm，管道内底标高偏差控制在-80mm到40mm以内。

3 结语

综上所述，为保障市政排水工程顺利交付，尽量预防管道渗漏、变形破裂等质量通病出现，使得市政排水管网发挥出应有作用。施工单位必须提高对排水管道施工活动的重视程度，根据工程建设标准、设计要求来选择管道种类，掌握开挖施工、导向钻进施工两项技术的正确工艺做法，全程把控排水管道现场施工质量，树立质量预防意识，编制面向典型质量通病的防治处理方案，为工程建设质量提供技术保障。