市政給排水管道施工中防滲漏施工技術(shù)研究

陳巍

（北京城建二建設工程有限公司，北京 100000）

1 引言

給排水管道常見的連接方式為承插式連接。 這種連接方式雖然安裝方便、連接牢固、不容易脫落，但其在長期運行后容易出現(xiàn)脫節(jié)、裂隙等問題，導致管道密封性下降，使給排水工程的安全運行出現(xiàn)問題[1]。 同時由于給排水管道往往分布復雜，施工難度較大，容易造成后續(xù)的管道滲漏問題。 因此，有必要采取合適的防滲漏技術(shù)保證市政給排水管道的長期穩(wěn)定運行。 此外，由于城市中交通壓力較大，且存在大量的建筑設施，傳統(tǒng)的施工方法容易對路面造成破壞，給城市交通帶來影響。而頂管施工是一種不開挖施工技術(shù)， 能在不破壞路面的情況下進行管道施工，減少對交通的干擾。 為了探究市政給排水管道施工中的防滲漏技術(shù)， 研究以北京市某市政給排水管道項目為例，通過頂管施工技術(shù)和承插接口防滲漏處理的方法，實現(xiàn)給排水管道的防滲漏施工。

2 給排水管道防滲漏施工技術(shù)要點

研究選取的市政給排水施工項目全長170 m， 包含接收井和工作井各6 座， 施工設備為DK2 200 土壓平衡頂管機，干管及閥門的工作壓力均為1.6 MPa，土壤以褐土為主。 工程所用的管道分為兩類， 其中，DN1 600 管道的厚度為16 mm，DN1 000 管道的厚度為14 mm，二者的材質(zhì)均為Q235B。 由于管道的質(zhì)量對給排水工程的質(zhì)量具有決定性影響， 因此在施工前，需要對所有管道進行檢測，以確定其是否有裂紋、孔洞氣泡等缺陷。 此外，由于給排水管道一般埋于地下，受土壤特性和地形沉降的影響，導致其易發(fā)生腐蝕等問題[2]，為了保證管道的防腐蝕能力，管道外壁的除銹等級需達到Sa 2.5 級，并采用枕木和鐵道鋼和鋼板樁作為靠背。 枕木規(guī)格為200 mm×240 mm，呈井字形排列；鐵道鋼的質(zhì)量為50 kg，鋼板樁厚度為50 mm。 鋼板樁示意圖如圖1 所示。

圖1 鋼板樁示意圖

由圖1 可知，鋼板樁長9 000 mm，2 根鋼板樁之間的間距為3 600 mm，鋼板樁的型號為Ⅳ型拉森鋼板樁；鋼管支撐的尺寸為φ400 mm×14 mm，頂管管橋材質(zhì)為Q345B。 考慮到防腐蝕要求，鋼板樁的表面除銹等級同樣需要達到Sa 2.5 級。 此外，考慮到施工地段可能存在未知障礙物，需要在施工前對施工地段進行排查，以保證施工過程不受影響。 考慮到施工現(xiàn)場存在大量各類設備和電纜，為保證施工安全，需要對其進行安裝質(zhì)量檢查。 在施工過程中，由于采用的是頂管施工技術(shù)，可能會產(chǎn)生頂管壓力增大、排水管堵塞、頂管機旋轉(zhuǎn)和井壁破壞等問題， 需要對施工過程進行控制以保證給排水管道的正常工作。 頂管壓力增大的問題一般是由未知障礙、減阻介質(zhì)不足或停頓時間過長造成的，針對該問題，需要及時排查施工地段存在的未知障礙，并及時糾正管道偏移。 此外，還需按照實際情況及時添加減阻介質(zhì)，合理安排施工流程，以保證施工停頓時間較短[3]。 管道堵塞一般是由泥水沖刷力度不夠、泥沙沉積以及排泥泵效力不足導致的，針對該問題，需要在頂管施工結(jié)束前對管道進行清洗，并及時更換功率足夠的排泥泵。 針對頂管機旋轉(zhuǎn)的問題， 可以通過增加配重和使頭刀盤反向旋轉(zhuǎn)的方法解決。 井壁破壞一般是由井壁不垂直或土質(zhì)過硬造成的，其往往會導致頂進不足，從而引起管道開裂。 針對井壁破壞的問題， 可以通過檢查井壁垂直度和處理井壁以提高頂力的方法解決。

在施工過程中， 給排水管道的防滲漏問題是管道施工的重點，由于采用的是頂管施工技術(shù)，稍有不慎可能會導致嚴重的管道滲漏問題。 為了避免管道出現(xiàn)滲漏問題，頂管施工工藝尤為重要。 在頂管施工中，井壁強度不足時，將導致管道開裂，因此，為了保證管道性能，當環(huán)梁與井壁的強度達到設計強度的90%以上時，才能開始施工。此外，為了保證井壁的垂直度，降低因連接壓力過大導致管道破裂的風險， 需在井壁與千斤頂?shù)倪B接處添加墊板。

在頂管過程中，還需要及時觀察油路壓力，以防壓力過大造成管道損壞。 當油路壓力過大時，需要及時停止施工，待一切檢查正常后，方可繼續(xù)施工。 由于頂管施工的試驗壓力為2.5 MPa，若壓力過大將導致管道開裂，需要通過涂潤滑油和注漿等措施降低頂管過程中的摩擦力， 緩解壓力過大的問題。 其中，泥漿材料為硅酸鹽普通水泥和粉煤灰的混合材料，二者配比為約為6.9∶1。 考慮到施工點的地質(zhì)特征，頂管速度為12 m/d，施工間歇不超過4.5 h。 在頂管施工過程中，由于障礙、施工技術(shù)等問題，往往會出現(xiàn)管道方向偏移的問題。 為了能及時糾正管道的偏移， 在施工過程中應采用經(jīng)緯儀對管道軸線進行測量，并通過水準儀對高程偏移進行測量。

在工程監(jiān)測中，監(jiān)測標準為地下管線沉降不超過10 mm。由于施工結(jié)束后需要拔除鋼板樁， 為了保證拔除鋼板樁時管道受力均勻，需要在拔除時同步進行注漿填充，注漿孔的間距為0.4 m。

在頂管管橋連接時，為保證管橋的連接效果，研究采用灌注樁作為摩擦樁，并進行承臺施工。 在進行承臺制作時，為保障承臺性能，其承受拉應力的弦桿與隔板焊接在一起，焊縫寬度不超過1 cm；腹桿需要進行吊裝。

為保證管道承插口處的密封性能， 采用丁晴橡膠O 形密封圈作為密封材料，其耐受溫度為-40～120 ℃。 在管口承插之前，需要對管道進行清潔，以保證無細砂、灰塵等雜物。 施工完畢后， 需要對管道進行清淤， 清淤標準為管道內(nèi)無雜物與積水；并對管道進行試通實驗，試驗的試插管長度大于3 m，其余參數(shù)均與待插管一致。 此外，還需進行功能性水壓試驗，待驗收合格后方能進行回填。

3 防滲漏效果分析

為了驗證上述施工方法的管道防滲漏性能， 將其與傳統(tǒng)施工方法進行了對比。 研究選取與工程項目材質(zhì)一致的管道，分別采用傳統(tǒng)施工和頂管施工。 試驗管道的長度為3 m，直徑為300 mm，二者的接口形式和密封方式均相同。 不同壓力下兩種施工方式的管道水流量如圖2 所示。

圖2 不同壓力下管道的水流量

由圖2 可知，管道壓力為100 kPa 時，傳統(tǒng)施工方法和頂管施工的管道流量分別約為70 m3/min 和140 m3/min；當管道壓力增加到180 kPa 時， 兩種管道的水流量分別為90 m3/min和200 m3/min；而當管道壓力達到260 kPa 時，兩種管道的水流量分別為100 m3/min 和240 m3/min。 可見，相較于傳統(tǒng)施工方法，頂管施工能承受更大的壓力，有效提高了管道的水流量和輸水效率，具有更好的防滲漏性能。

同時為了驗證管道承插接口的防滲漏性， 研究采用控制變量法對其進行了測試。 試驗分為3 組，3 組的接口密封材料分別為丁基密封膠、氟密封膠和丁晴橡膠O 形密封圈。 試驗中通過排水管道滲漏模擬裝置對各管道的承插接口進行滲流規(guī)律測試，滲流模擬裝置分為入滲和出滲兩部分，由水箱、水管、閥門、開關(guān)和水位計等組成。試驗時的水位壓力范圍為0.5～5 m，壓力通過標尺和水位計進行控制；水位壓力每間隔0.5 m 做5 組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)持續(xù)2 min。 管道的滲漏規(guī)律如圖3 所示。

圖3 管道的滲漏規(guī)律

由圖3a 可知，丁基密封膠、氟密封膠和丁晴橡膠O 形密封圈密封管道在水位壓力不超過2.5 m 時，入滲滲流速度均為0 L/min；當水位壓力為3 m 時，丁基密封膠、氟密封膠密封管道的滲流速度分別為260 L/min 和410 L/min， 丁晴橡膠O 形密封圈密封管道是滲流速度仍為0 L/min。 當水位壓力達到5 m時，3 種管道的滲流速度分別為1 210 L/min、1 360 L/min 和240 L/min。

由圖3b 可知，當水位壓力不超過2.5 m 時，3 種管道的出滲滲流速度同樣均為0， 而當水位壓力達到3 m 時，3 種管道的出滲滲流速度分別為400 L/min、500 L/min 和0 L/min；當水位壓力達到5 m 時，各管道的滲流速度分別為1 220 L/min、1 540 L/min 和380 L/min。 上述結(jié)果表明，丁晴橡膠O 形密封圈相較于其他密封方法，其密封性能更好。

4 結(jié)論

本文從施工方法和防滲處理措施入手， 對市政給排水管道的施工要點進行了提煉。 提出通過頂管施工的方法安裝市政給排水管道，并對管道接口進行防滲漏處理。 試驗結(jié)果顯示，當管道壓力為100 kPa 時，傳統(tǒng)方法和頂管施工的管道流量分別約為70 m3/min 和140 m3/min； 而當管道壓力達到260 kPa 時，兩種管道的水流量分別為100 m3/min 和240 m3/min。可見，頂管施工的管道承壓能力更強。針對承插接口的密封性能問題，丁基密封膠、氟密封膠和丁晴橡膠O 形密封圈密封管道在水位壓力為3 m 時， 入滲滲流速度分別為260 L/min、410 L/min 和0 L/min，出滲滲流速度分別為400 L/min、500 L/min和0 L/min；當水位壓力達到5 m 時，3 種管道的滲流速度分別為1 210 L/min、1360 L/min 和240 L/min， 出滲滲流速度分別為1 220 L/min、1 540 L/min 和380 L/min。由此可知，丁晴橡膠O 形密封圈相較于其他密封方法，其密封性能更好。

上述結(jié)果表明， 通過頂管施工并在承插接口處通過丁晴橡膠O 形密封圈對管道進行密封能有效避免管道出現(xiàn)滲漏問題，實現(xiàn)了市政給排水管道的長期穩(wěn)定運行。