给排水地下管网全过程施工技术及控制

薛稳鹏

(山西省安装集团股份有限公司，山西 太原 030000)

规范施工给排水地下管网是保障全厂安全生产的重要前提，工程人员需要兼顾企业生产、消防、生活多项要求，统筹兼顾各项与给排水地下管网建设质量有关的因素，进行标准化设计和施工，并严格控制各项施工细节，保证给排水地下管网的综合应用效果。因此，深入研究给排水地下管网施工技术具有重要意义。

1 工程概况

海宁恒逸新材料有限公司年产100万t智能化环保功能性纤维建设项目安装一标段全厂地下管网，包括工艺循环冷却水一期系统、空压、干燥循环冷却水一期系统、制冷机循环冷却水一期系统、工艺循环冷却水二期系统、空压、干燥循环冷却水二期系统、制冷机循环冷却水二期系统、河道取水系统、消火栓给水系统、消防喷淋系统，共九大系统，管径区间为DN300-DN2600[1]。

2 管道敷设原则

工业厂区给排水地下管网敷设的基本原则如下：

(1)根据厂区地形、工厂总平面布置、工程地质条件、道路型式、管道材质、技术水平、现场施工条件等规划给排水管网的平面布置及埋深。管道布置应分清主次，协调好各类型管道的位置关系，对于厂区内的主干管，敷设位置宜临近水负荷较大的装置。厂区给排水地下管网建设规模大，需考虑分区建设的可行性，确保给排水管网的水量、水压均满足厂区使用要求。管线敷设路径的规划遵循短距离、低成本的原则，但必须保证管网的安全性和可靠性。

(2)管道布置时，需留有充足的空间以便日常操作和维修。

(3)对于竖向管道交叉部位，各类型管道的规避原则包含“支管让干管”、“小管让大管”等，管道间净距不可小于0.10m[2]。

3 给排水地下管网施工控制技术

3.1 测量放线

(1)沿管道中线每10m钉中心钉，在沟槽外侧设栓桩，结合放坡要求，测放沟槽上口开挖位置线，撒白灰形成标记；再钉设高程桩，遵循对称布置原则，统一设置在上口线外侧，纵向间距为10m，每道高程桩上钉一对高程钉。

(2)井室开挖测量：首先开挖井室底部的桩身，用极坐标法测定井室结构的中心位置，开挖上口线和高程控制桩，再进行栓桩。加强现场管理，做到井室开挖与沟槽开挖同步进行。

(3)管线基础测量：根据设计基础宽度和管线中心桩测放管线基础结构宽度和高程控制桩，由于施工干扰可能导致测量放线产生偏差，在基础施工后必须复测基础中线、高程，及时纠偏[3]。

(4)管道安装测量：以压力管道和无压管道为例，轴线方向位置偏差不超过30mm、15mm，高程安装偏差不超过±20mm、±10mm。

3.2 井点降水

3.2.1 降水措施

基底标高为-2.0m以上的管底基础和管底标高基坑需采取降水措施。降水采用井点降水法，平面布置为线状井点，沿管道轴线埋设无缝钢管。井点埋设深度H的计算方法如公式(1)：

H≥h+H1+IL

(1)

式中：

h—基坑中心底面至地下水位的距离，取0.5～1.0m；

H1—井管埋设面至基坑底的距离；

I—地下水降落坡度；

L—井点管至基坑中心的水平距离。

无论何种情况，滤管需埋设在透水层，总管有0.25%～0.5%的坡度，水泵轴线标高与总管平行或略低于总管。布管时，总管与滤管共处同一水平面，尽可能减小两者的高度差，具体如图1所示。

图1 无压非完整井涌水量计算简图

3.2.2 操作工艺流程

测量放线→材料和机械设备的准备→管道布置及连接→试抽水→正式抽水→回填完后拔管。

(1)降水设备。1)工作水流为45m3/h的JSJ60轻型射流泵：6台；QY-3.5型潜水泵：4台；JO2-42-2型电动机：6台；3BL-9型离心泵：6套；冲孔管：4套；2)循环水箱共2个，射流泵轻型井点降水井点共167根，总管长度为320m；3)在使用降水设备前进行检验，处理好故障，使设备稳定运行。

(2)管道布置及连接。1)井点管的布置：材料采用的是长度为10m、直径为48mm的钢管，管下端配有长度为1.2m、直径与井点管一致的滤管，滤管壁开设Φ12滤孔，统一呈梅花状布置，滤孔面积以滤管表面积的15%～20%为宜。为拦截杂物，在滤管壁上包裹2层滤网，外层采用网眼为3～10孔/cm2的尼龙丝布粗滤网，内层采用网眼为30～50孔/cm2的尼龙丝布细滤网。通过弯管连接井点管的上端与总管；2)连接管与集水总管：连接管采用长度为1～2m的Φ48高压软管，集水总管用多个节段的钢管连接，每节长度为6m，直径为100mm，每0.8～1.0m设1处接头。井点降水期间应连续抽水，多次间断抽水可能引起滤网堵塞现象。抽水时，根据水量控制要求，灵活调节离心泵出水阀的工作状态，以合适的水量平稳进行抽吸排水作业。若抽水方式正确，则具有“水流先大后小、水色泽先混后清”的出水规律。井点系统工作情况可通过真空泵的真空度进行判断，工作人员需要密切关注真空度并采取控制措施，同时还需频繁检查是否存在堵塞“死井”的问题，可用手触摸，正常情况下井管应给人以“冬暖夏凉”之感。对于因“死井”而导致降水效果变差的情况，可用高压水多次冲洗以清除堵塞物，并拔出重埋[4]。

3.3 沟槽开挖

管道沟槽底部开挖宽度BH(单位mm)的计算方法如公式(2)：

BH=Dh+2(b1+b2)

(2)

式中：

Dh—管道外缘宽度(mm)；

b1、b2—分别为管道一侧的工作面宽度(mm)、支撑厚度(mm)。

若沟槽底部设置排水沟，可适当加宽。

沟槽边坡坡度根据土层类别以及坡顶载荷条件而定，以深度在5m以内且不加支撑的沟槽为例，按土层类别针对性地控制边坡坡度，此处例举4种主要的土层类别，进行分析，具体如表1所示。

表1 沟槽边坡坡度控制要求

沟槽开挖深度在3m以上且采用机械开挖方式时，根据机械设备的性能和土壤条件控制分层深度；人工开挖时，每层深度不大于2m。严格控制沟槽每侧临时堆土量和载荷量，确保沟槽、管道不由于荷载量过大而失稳。若勘察结果表明现场土质良好，堆土位置距离沟槽边缘至少0.8m，堆载高度不超过1.5m，堆土不可掩埋消火栓、雨水沟等设施。机械开挖沟槽时，距离槽底设计标高150～300mm的部分由人工开挖，准确控制开挖进尺，以免出现超欠挖现象。开挖后，若沟槽底部实际深度不达标或地基土因开挖而受到扰动，深度在15cm以内可回填原土并夯实，深度超过15cm需回填碎石、砾石，再根据回填情况用小砾石进行填充。沟槽开挖恰逢雨季时，若槽底遭水浸泡，需进行排水处理。

3.4 沟槽支撑

(1)撑板支撑时，在沟槽开挖深度不超过1.0m时便要设置支撑装置，后续随着开挖进尺的增加，开挖与支撑交替进行。

(2)钢板桩施工。1)确定基线。测量人员根据管沟基坑位置用全站仪进行精确定位，每侧留出1.2m的工作面，确定钢板桩施工位置；2)施打钢板桩。吊装第一支钢板桩，调整好姿态后对准桩位，通过振动作用将钢板桩打入土中，检查施打效果，若位置、垂直度、稳定性均无误，则吊装第二支钢板桩，卡好企口，施加振动以便将钢板桩打设到位，以此类推。由于钢板桩制作、打桩均存在误差，且现场施打时还有可能存在其它干扰因素，可能导致钢板桩帷幕的实际长度无法达到标准宽度的整数倍，影响钢板桩帷幕的正常合拢。为此，可通过调整帷幕轴线或采用异形钢板桩的方法使标准桩正常闭合。具体至本工程中，考虑到钢板桩墙精度要求不高，采取的是调整帷幕轴线的解决方法。对于钢板桩长度不足的情况，用鱼尾板焊接法进行接长；3)设置支撑。沿钢板桩墙全长依次设置围檩和横向支撑，提高钢板墙的刚度，保证稳定性。围檩由工字钢加工成型，固定在施打完成的钢板桩上。横向支撑每隔4m设置一道，横撑两端与围檩焊接连为一体[5]。

3.5 管道敷设与阀门安装

1)根据设计要求，管径大于DN>1 200mm的90°和45°弯头需要安装单位现场制作；2)弯头制作的焊接接头应采用全焊头焊缝。当公称直径大于或等于600mm时，宜在管内进行封底焊；3)弯头制作周长允许偏差应符合下列规定：当公称直径大于1 000mm时，允许偏差为±6mm；当公称直径小于或等于1 000mm时，允许偏差为±4mm；4)支管轴线与主管轴线斜交时，途中支管轴线与主管轴线的夹角为45°～90°，主管为焊接管时，焊缝应位于主管斜下方；5)假定相邻两孔平均直径为d，若主管任意2个开孔的中心距小于2d且补强范围重叠，采取联合补强处理方法；6)两相邻孔的补强面积不少于各孔所需补强面积总和的1/2，联合补强时，实际补强面积不少于各孔单独补强面积的总和。

3.6 钢管安装

(1)管道采用法兰连接时，法兰面保持平行，偏差不超过法兰外径的0.15%且最多为2mm，法兰与管道同心，从而顺畅穿入螺栓。

(2)管子对口时，应垫置牢固，禁止强力组对。

(3)根据管道公称直径控制管道直管段两环向焊缝的间距，公称直径<150mm时，焊缝间距应比管子外径小；公称直径≥150mm时，公称直径不少于150mm。对于管道安装中的其它焊接要点如下：1)环向焊缝与模板、墙壁或支吊架的净距不少于50mm；2)支管外壁距焊缝至少50mm；3)加工管道接头端部，以对接焊口壁厚在3mm以上的情况为例，应形成30°～35°坡口。在组对不同厚管道时，若外壁或内壁错边量在3mm以上，需要磨削以形成15°的坡型过渡结构。磨削部位应平顺，磨削量合理，不由于磨削而影响管道的正常使用；4)管道焊缝内部饱满、表面形态良好，不出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。焊缝表面咬边、凹陷深度需在0.5mm以内，且单个缺陷的连续长度不超过100mm，焊缝范围内缺陷的总长度不超过焊缝全长的10%。焊缝余高量以2mm以内最佳，最多不超过4mm。焊缝宽度以每边超过坡口边缘2mm为宜。焊接后，需要及时清理焊缝的熔渣和两侧的飞溅物。

3.7 给排水地下管网安装质量

(1)精细施工，严格控制接口环向间隙使其保持均匀；填料填充方式合理，内部密实无空隙，表面平整不起伏，且禁止产生裂缝。

(2)在管道基础及管道安装期间加强监测，确定实测值与设计值的偏差，参照表2的要求，进行控制，确保各项偏差在许可范围内。

表2 管道基础及管道安装的允许偏差 单位：mm

3.8 管沟回填

(1)管沟回填前，清理沟槽内的杂物和积水，使沟槽保持干净、干燥、平整。根据回填施工要求准备回填土料，含水率不宜过高。

(2)回填分层进行，有机械夯填和人工夯填2种方法，每层虚土厚度不宜超过300mm、200mm。

(3)槽底至管顶以上0.5m范围内，禁止用尺寸超过50mm的砖、石等硬块以及冻土、有机质土进行回填。抹带接口处和外防腐绝缘层的回填材料采用的是细粒土，回填密实。

(4)管顶以上0.5m的部分采取人工分层回填的施工方法，且遵循管道两侧对称回填的原则，控制好每侧的回填量。回填时加强防护，不可损伤防腐层及管子。

(5)井室外围的回填分层进行，以井室为中线对称回填，每回填1层后随即夯击密实。对于路面范围内的井室周边，回填材料采用砂砾、石灰土等，回填后也需尽快夯实。

(6)管顶覆土厚度在0.7m以内时，不宜采用大型机械设备压实，否则易导致管道受损，同时需要加强现场交通管制，禁止其它机械设备通行。

4 结语

综上所述，工业厂区给排水地下管网施工需要立足实际条件，规划施工方案，加强多方协调，协同推进工程进程。在给排水地下管网布置设计中，有关人员需进行现场考察，确定布置方式便捷、管网运行稳定可靠的布置方案，优化管网的位置，充分利用空间；施工期间，员工密切配合，按照计划有条不紊地开展各项工作。与此同时，工程技术人员需要从日常工作中总结经验，创新方法，做好管道埋深、管道走向、管道管径等的优化设计，通过技术优势提高给排水地下管网的施工质量，满足厂区使用需求。