某DN1400市政供水管道設(shè)計(jì)與施工

張海鋒

常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院 江蘇 常州 213002

依據(jù)相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃，常州市孟河、西夏墅片區(qū)供水主要依托新孟河水廠以及服務(wù)于該片區(qū)的安西增壓站，但至今均未實(shí)施。隨著該區(qū)域內(nèi)需水量的日益增加，現(xiàn)有的輸水系統(tǒng)不能滿足其用水需求。根據(jù)規(guī)劃，擬實(shí)施一根長(zhǎng)度約為2700 m的濱新路DN1400市政供水主管道，與現(xiàn)有的DN1200供水管接通。該DN1400供水管道北起魏村水廠，南至魏中路，作為孟河、西夏墅片區(qū)的專供管道，建設(shè)完成后可解決孟河、西夏墅片區(qū)的近期用水量需求，并滿足孟河區(qū)域最不利點(diǎn)壓力要求。

1 工程概況

1.1 前期準(zhǔn)備

各專業(yè)針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了明確分工，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)認(rèn)真開展前期設(shè)計(jì)準(zhǔn)備[1-2]，包括踏勘了解現(xiàn)狀地形、地貌，分析現(xiàn)狀測(cè)繪管線；分析濱新路周邊現(xiàn)狀路網(wǎng)情況，為后期管道施工期間的交通疏解提供參考資料；分析對(duì)沿線周邊既有建構(gòu)筑物的可能影響及現(xiàn)狀平行、交叉管線的位置關(guān)系和保護(hù)距離。

1.2 工程地質(zhì)

根據(jù)勘察報(bào)告，該DN1400給水管道全線位于②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，該土層土性特征：流塑，切面稍有光澤，韌性及干強(qiáng)度中等，無(wú)搖振反應(yīng)，局部夾粉土，含有機(jī)質(zhì)。

1.3 管道設(shè)計(jì)

1.3.1 管道材料與接口

采用球墨鑄鐵管，并滿足《水及燃?xì)庥们蚰T鐵管、管件和附件》 (GB/T 13295—2013)的要求。管道過(guò)河及局部角度轉(zhuǎn)換處采用鋼管，滿足《鋼管》(GB/T 13793—2016)及管件(02S403)的要求。球墨鑄鐵管采用T型滑入式橡膠圈接口，鋼管采用焊接，球墨鑄鐵管與鋼管之間采用法蘭連接[1]。

1.3.2 管道基礎(chǔ)

采用砂（中、粗砂）墊層基礎(chǔ)，基槽開挖深度為2.8～3.2 m，支護(hù)專業(yè)全線設(shè)計(jì)拉森Ⅳ型小止口鋼板樁，樁長(zhǎng)9 m。②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土承載力介于7～8 t之間，且地下水位較高，管道基礎(chǔ)采用80 cm塊石擠淤，采用20 cm碎石找平后滿鋪竹排一層，做20 cm中粗砂墊層后鋪設(shè)DN1400球墨鑄鐵管道，管道采用360°中粗砂包封,砂包封至管頂30 cm，砂面以上采用碎石回填至道路結(jié)構(gòu)層。由于勘探點(diǎn)與管道不重合，施工過(guò)程中如遇未準(zhǔn)確反應(yīng)管道下方土質(zhì)的情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖情況作適當(dāng)調(diào)整。

K0+145（起點(diǎn)）～K1+585段管道位于車行道下，沿途與多處雨、污水管道豎向交叉，對(duì)現(xiàn)有的DN400污水支管及d600～d800雨水支管采用倒虹形式處置，使DN1400供水管道平直敷設(shè)。

K1+600～K1+970段管道管位位于規(guī)劃道路紅線以外2 m，處于②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及②2黏質(zhì)粉土，②2黏質(zhì)粉土土性特征：稍密，很濕，切面無(wú)光澤，韌性及干強(qiáng)度低，搖振反應(yīng)迅速，含云母碎片，具層理，該土層承載力14 t。本段管道采用50 cm碎石土處理后做15 cm砂墊層+180°砂基礎(chǔ)+素土回填。

K1+970～終點(diǎn)段管道管位大多位于規(guī)劃道路紅線以外2 m，局部段管道管位位于現(xiàn)狀道路，管道整體處于②2黏質(zhì)粉土及③1黏土，③1黏土土性特征：可塑，切面有光澤，韌性及干強(qiáng)度高，無(wú)搖振反應(yīng)，含鐵錳結(jié)核及高嶺土條帶，該土層承載力19 t。規(guī)劃道路紅線外的管道采用10 cm砂墊層+180°砂基礎(chǔ)+素土回填；位于現(xiàn)狀道路范圍內(nèi)的管道采用10 cm砂墊層+ 360°中粗砂包封至管頂30 cm，砂面以上采用碎石回填至道路結(jié)構(gòu)層。

1.3.3 鋼管防腐

橋管：外防采用環(huán)氧帶銹底漆二道+環(huán)氧云鐵防銹中間漆一道+草綠色脂肪族聚氨酯面漆二道且外防涂層干膜厚度≥0.3 mm；內(nèi)防采用白色飲水艙漆，一底二面，厚度為300 μm。埋地鋼管：外防采用100%固含量雙組份無(wú)溶劑聚氨酯防腐涂料，厚度≥800 μm，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼制管道及儲(chǔ)罐無(wú)溶劑聚氨酯涂料防腐層技術(shù)規(guī)范》（SY/T 4106—2016），內(nèi)防采用白色飲水艙漆，一底二面，厚度≥300μm。

法蘭盤及螺栓防腐處理采用環(huán)氧煤瀝青兩度，螺栓連接時(shí)均須配彈簧墊片和普通墊片。

在進(jìn)行鋼管探傷時(shí)，應(yīng)逐口對(duì)鋼管進(jìn)行油滲試驗(yàn)。鋼管無(wú)損探傷抽檢數(shù)量應(yīng)達(dá)到100%。

1.3.4 檢查井

車行道檢查井采用球墨鑄鐵框蓋(D400，側(cè)向橡膠圈)井蓋，其他位置檢查井采用鋼纖維混凝框蓋(C250級(jí)，側(cè)向橡膠圈)。車行道下檢查井井室外壁周圍50 cm以內(nèi)采用碎石回填，分層夯實(shí)，密實(shí)度＞90%，位于車行道上的檢查井井周需采用加固措施[2]。

2 管道施工

K0+145（起點(diǎn)）～K1+585段沿途兩側(cè)有居民住房，若采用降水，可能對(duì)沿線建構(gòu)筑物產(chǎn)生影響，現(xiàn)場(chǎng)溝槽明溝排除表面水，采用梢徑φ130圓木樁+拋石擠淤（拋石80 cm），對(duì)溝槽底基礎(chǔ)進(jìn)行處理。圓木樁樁長(zhǎng)6 m，沿開挖溝槽長(zhǎng)度1 m范圍內(nèi)打樁，每5 m間隔一段，樁中心間距50 cm。木樁頂標(biāo)高與拋石頂標(biāo)高一致，DN1400球墨鑄鐵管承插口大小頭位于施打木樁范圍[3-5]。

木樁加固段樁間用塊石填充（具體厚度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)計(jì)量），最后與拋石段一起用碎石找平至同一標(biāo)高。拋石80 cm分二次拋石，分層壓實(shí)后采用20 cm碎石找平，并滿鋪竹排一層，做20 cm砂墊層后（中、粗砂）鋪設(shè)DN1400球墨鑄鐵管道，見圖1、圖2。

圖1 基礎(chǔ)施工

圖2 管道鋪設(shè)

3 施工中的問(wèn)題與解決辦法

3.1 出現(xiàn)的問(wèn)題

K0+147-K0+900 段輸水管管線于2022年6月23日開始鋼板樁支護(hù)施工（共計(jì)施打鋼板樁1300余米），支護(hù)段溝槽開挖后，道路出現(xiàn)約0.5cm的沉降約，鋼板樁西側(cè)3 m處道路出現(xiàn)縱向裂紋2道。觀察現(xiàn)場(chǎng)挖出的土質(zhì)，符合地勘報(bào)告所述：土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)松軟且地下水位較高。8月13日下午，下管后采用砂回填至管道以上30 cm，加20 cm碎石后開始K0+520-K0+532拔試驗(yàn)段拔樁(共計(jì)拔除 12 m)，在未采用相應(yīng)拔樁措施的情況下，靠近拉森鋼板樁處道路出現(xiàn)部分坍塌，道路進(jìn)一步沉降[6]，西側(cè)沉降深度約為 10 cm,東側(cè)沉降約為 5 cm，且在道路西側(cè)4 m處新增裂縫，管道沉降約為 10 cm。檢查管道接口完好，但是對(duì)現(xiàn)狀道路破壞嚴(yán)重，如圖3所示。

圖3 施工中出現(xiàn)的道路塌陷和裂縫

為了保證路面修復(fù)及管道的施工質(zhì)量，暫停施工。觀測(cè)一周后，道路裂縫趨于穩(wěn)定，邀請(qǐng)了巖土、管線、道路、結(jié)構(gòu)等相關(guān)專家召開了專家咨詢會(huì)。與會(huì)各方及專家現(xiàn)場(chǎng)勘查，結(jié)合現(xiàn)有勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等相關(guān)資料，綜合研究、分析后認(rèn)為原因如下：

（1）本工程施工范圍的土質(zhì)和濱新路路基較差，實(shí)驗(yàn)段黃砂、碎石僅回填至圍檁底，距路面尚有80 cm左右未回填的情況下進(jìn)行了鋼板樁的拔除。

（2）由于原濱新路東西兩幅的路面采用拼接施工，本身就存在一定間隙，在鋼板樁支撐、圍檁拔除后，此處易產(chǎn)生裂縫。

（3）拔除鋼板樁時(shí)帶出泥土較多，鋼板樁孔未能及時(shí)回填密實(shí)。

3.2 解決措施

（1）對(duì)于鋼板樁支護(hù)已全部施打、已完成的管道敷設(shè)段（420m），施工工序采用黃砂先回填至圍檁底部，然后拆除圍檁支撐，再用黃砂回填至原路面，經(jīng)水密實(shí)后采用震動(dòng)拔樁機(jī)進(jìn)行跳拔施工方案[7-8]。

（2）對(duì)于鋼板樁支護(hù)已全部施打完成但尚未開挖敷設(shè)管道段，取消拋石擠淤+碎石+竹排墊層的原設(shè)計(jì)方案，采用50 cm毛石混凝土基礎(chǔ)+20 cm砂基礎(chǔ)，且管道大小頭處的木樁按照原設(shè)計(jì)施工，毛石混凝土基礎(chǔ)采用抽條式，在管道大小頭處自行斷開，后續(xù)的拔樁參照管道完成段的施工工序。

（3）對(duì)于道路恢復(fù)，待鋼板樁拔除穩(wěn)定后，采用反開挖的形式進(jìn)行施工，建議道路恢復(fù)結(jié)構(gòu)層采用管頂30 cm黃砂+碎石+20 cm混凝土+20 cm水泥穩(wěn)定碎石+10 cm瀝青。

同時(shí)，進(jìn)一步明確了毛石混凝土基礎(chǔ)的做法：① 毛石應(yīng)選用堅(jiān)實(shí)、未風(fēng)化、無(wú)裂縫、潔凈的石料，強(qiáng)度等級(jí)不低于MU20；毛石尺寸不應(yīng)大于所澆部位最小寬度的1/3，且不得大于30 cm；表面如有污泥、水銹，應(yīng)用水沖洗干凈。② 毛石混凝土的厚度為50 cm，底部做10 cm碎石墊層。澆筑時(shí)，應(yīng)先鋪一層8～15 cm厚混凝土打底，再鋪上毛石。毛石插入混凝土約一半后再灌混凝土，填滿所有空隙，然后逐層鋪砌毛石和澆筑混凝土直至基礎(chǔ)頂面，保持毛石頂部有不少于10 cm厚的混凝土覆蓋層。所摻加毛石數(shù)量應(yīng)控制不超過(guò)基礎(chǔ)體積的25%。③ 毛石鋪放應(yīng)均勻排列，使大面向下，小面向上，毛石間距一般不小于10 cm，離開模板或槽壁距離不小于15 cm。

4 結(jié)語(yǔ)

① 該項(xiàng)目于2022年6月開始施工，施工完畢后經(jīng)多方驗(yàn)收并按照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（ GB 50268—2008）和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行管道試壓，符合要求后于2023年元旦前實(shí)現(xiàn)通水。該供水管道設(shè)計(jì)工作壓力≤0.4 MPa，球墨鑄鐵管按0.8 MPa進(jìn)行水壓試驗(yàn)，鋼管按0.9 MPa進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

② 通過(guò)該大口徑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，積累了大管徑球墨鑄鐵管、鋼管的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了拉森鋼板樁在工程中的應(yīng)用，以及從支護(hù)、開挖、管道基礎(chǔ)處理、下管至管道回填，拔除鋼板樁至道路恢復(fù)全段施工過(guò)程。