市政給排水管道類型及事故原因分析

張 凱

（福州市水務(wù)投資發(fā)展有限公司， 福建 福州 350001）

0 引言

目前市政工程中給排水管道工程的建設(shè)規(guī)模在不斷的加大，相應(yīng)的工程質(zhì)量的要求也在不斷的提高。管道滲漏、管道脫節(jié)、管體破壞、地面隆起、道路沉降等一系列事故多發(fā)，我們應(yīng)該從工程中總結(jié)經(jīng)驗，指導市政給排水管道工程建設(shè)，提高市政給排水管道使用的安全性和穩(wěn)定性。

1 市政給排水管道類型

市政給排水管道工程的分類標準很多，本文僅從管道工程建設(shè)的角度進行劃分，常見的類型有淺埋鋪設(shè)、深埋鋪設(shè)、架管形式、掛橋形式、非開挖施工、沉管形式、橋管形式等類型。

1.1 淺埋鋪設(shè)

淺埋鋪設(shè)是最常見的一種管道工程建設(shè)形式，即我們常說的自然放坡埋管，有壓管道且接頭非整體連時需增設(shè)管道支墩。開挖施工及排水過程中應(yīng)注意保持土壤的原狀結(jié)構(gòu)，避免擾動或超挖基底。管溝底若遇淤泥及不良土質(zhì)時,應(yīng)挖除后在基礎(chǔ)底換填粗中砂墊層或采用其它地基處理措施，以免引起管道沉降問題。

柔性管道溝槽的回填要求見下圖：

當為剛性管道溝槽時，管道兩側(cè)的回填土壓實度可改為大于等于 90%。管頂以上的回填土，其壓實度應(yīng)根據(jù)地面要求或道路路基要求來回填。

1.2 深埋鋪設(shè)

深埋鋪設(shè)經(jīng)常要采用管槽支護開挖。一般現(xiàn)場無法放坡，且開挖深度范圍內(nèi)屬軟土場地時開挖深度超過4米（含4米）采用管槽支護開挖。板式支護體系采用普通鋼板樁或拉森鋼板樁，由于基坑尺寸較小，采用H型鋼圍檁+轉(zhuǎn)角處角鋼作為支撐體系。圍檁可通過設(shè)置于鋼板樁墻體上的鋼筋牛腿與墻體連接。支撐設(shè)置和拆除應(yīng)嚴格遵守“先撐后挖、先換撐后拆撐”的原則。

1.3 架管形式

當管道要跨過橋涵和河道時需采用架管形式。管道架管形式分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支架、鋼結(jié)構(gòu)支架、鋼砼組合結(jié)構(gòu)支架等，架管間距宜在6～12m為宜。為了防止有壓管道因溫度應(yīng)力過大而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，架管總長度宜控制在100m以內(nèi)；超長時宜設(shè)置伸縮節(jié)接頭。

1.4 掛橋形式

當管道要跨過大江大橋時需采用橋上掛管形式。管道掛橋形式分為鋼三角支架、鋼掛架等，掛架間距宜在2～3m為宜。同樣掛管長度宜控制在100m以內(nèi)；超長時宜設(shè)置伸縮節(jié)接頭。為了提高掛橋結(jié)構(gòu)形式的安全性，過橋管所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須每5年定期維護檢修。

1.5 非開挖施工

非開挖施工指我們常見的頂管法、定向鉆法及管道修復技術(shù)。頂管是借助于頂推裝置，將預(yù)制管節(jié)頂入土中的地下管道不開槽施工方法。定向鉆法是利用水平鉆孔機鉆進小口徑的導向孔，然后用回擴鉆頭擴大鉆孔，同時將管道拉入孔內(nèi)的不開槽施工方法。管道修復技術(shù)是采用少開挖或不開挖地表的方法進行管道修復更新的方法。隨著地下管線類型多、路面開挖難度大，周邊建筑物密集等問題，非開挖施工在市政給排水管道工程建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛。

1.6 其它類型

沉管形式是將組裝成一定長度的管段或鋼筋混凝土密封管段沉入水底或水底開挖的溝槽內(nèi)的水底管道鋪設(shè)方法，又稱沉埋法或預(yù)制管段沉埋法。

橋管形式是架管形式的一種演變形式，由于一些特殊原因中間不能采用支撐只能頭尾支撐時多采用橋管形式，橋管形式分為水平橋管、圓弧橋管兩種類型。

2 工程實例

2.1 工程概況

福州市倉山龍津陽岐水系綜合治理及運營維護PPP項目共13條河流河道，總長約31公里。項目地點位于福州倉山區(qū)中部，涉及龍津、陽岐流域，北片多為建成區(qū)及城中村，南片多為農(nóng)村地區(qū)。工程內(nèi)容為沿河截污管道工程、河道底泥清淤工程、垃圾攔截清理工程、駁岸工程、生態(tài)修復工程、景觀綠化工程。

2.2 管道工程類型分析

本例僅對截污管道工程進行分析，根據(jù)不同的工程條件采取不同的管道建設(shè)方式。在開闊場地時管道建設(shè)采用淺埋鋪設(shè)方式，主要控制溝槽的回填質(zhì)量要求，局部軟土地質(zhì)條件下采用木樁進行地基處理，減少管道沉降；在城中村建筑物密集地段時管道建設(shè)采用拉森鋼板樁支護開挖，主要控制拉森鋼板樁的變形，保證現(xiàn)場施工人員的安全作業(yè)；在地下管線密集、路面敏感地段管道建設(shè)采用頂管法、定向鉆法等非開挖施工技術(shù)，有效保證施工工期，減少外圍協(xié)調(diào)，主要控制施工的合理速度，太快會造成地面沉降，太慢容易卡鉆。截止2019年底截污管道工程主干管部分已經(jīng)基本施工完成，產(chǎn)生較好的工程效益和社會效益。

3 常見事故原因分析

市政給排水管道工程的事故原因很多，本人從多年的工程實踐中對市政給排水管道工程常見的事故原因進行分析總結(jié)，歸納如下：

（1）壓力管道鋪設(shè)時支墩位置設(shè)置不合理造成管道連接處脫節(jié)。

（2）由于地面超載而造成管道受壓變形破壞而滲漏。

（3）管道地基處理不當引起沉降不均造成管道破壞。

（4）沿河邊架空管道未考慮抗浮而引起管道上浮破壞。

（5）明露壓力管道長度超長未設(shè)置伸縮節(jié)而引起溫度應(yīng)力，造成管道變形破壞。

（6）掛橋鋼支架節(jié)點施工不合理引起鋼支架失效，從而造成管道整體破壞。

（7）頂管頂進過程遇孤石、棄渣、墻體時，通過多次調(diào)整機頭繼續(xù)頂無法繼續(xù)應(yīng)停止頂進，可采用大開挖或沖鉆孔破碎法排除障礙后方可繼續(xù)頂進。

（8）頂管頂進過程由于泥漿質(zhì)量和注漿參數(shù)不合理造成頂力劇增現(xiàn)象。

（9）頂管施工過程中，如果出現(xiàn)異常偏差或糾偏失效，應(yīng)及時停止，采取有效措施后，方可繼續(xù)頂進。

（10）頂管頂進過程中建議采用膨潤土注漿減阻，區(qū)間頂管結(jié)束后，頂管所穿越的道路應(yīng)采用水泥砂漿置換，嚴格控制注漿壓力和注漿量，防止地面隆起。

（11）定向鉆法管道穿越沉降嚴格控制地區(qū)時，管道與孔壁環(huán)空間隙內(nèi)的泥漿應(yīng)采用水泥砂漿置換。

（12）當定向鉆法管道鉆進過程需要長時間中斷時，應(yīng)向孔內(nèi)定時補充新泥漿并活動鉆具，以補償泥漿漏失及防止卡鉆事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

根據(jù)市政給排水管道建設(shè)的工程實踐證明，管道的破壞是可以采取有效的措施進行預(yù)防的，當然破壞產(chǎn)生的原因是復雜多樣的，本文歸納總結(jié)常見的事故原因，具有工程應(yīng)用意義，供市政給排水管道設(shè)計、施工及建設(shè)管理人員互相探討。當然在滿足給排水管道使用要求的前提下，合理的設(shè)計，正確的施工方法，負責的工程管理才是給排水管道工程質(zhì)量的重要保證。