市政排水管道施工中常見質量問題分析

廈門火炬集團開發建設有限公司 陳世武

隨著我國國民經濟持續快速的發展，市政建設的規模也在不斷擴大，作為城市重要的基礎設施——市政排水管網，也得到了極大完善。排水系統是市政工程中重要設施之一，如何確保其施工質量至關重要。

1 市政排水管道施工中常見質量問題

1.1 常見質量問題

近年來，屢屢見諸報端的道路下沉、開裂，乃至于“天坑”等，多是因為市政排水管道出現問題。這是筆者參與建設的某市政工程項目，從下圖我們可以看出在這個檢查井周邊出現了兩次下沉，第一次沿井邊四周下沉，采取治理措施：切隔瀝青路面，挖去不密實的填筑材料后，重新用C15砼填筑，后再重鋪瀝青；第二次，在井下游（即圖中積水處）出現大面積的沉降，這個部位位于管道與檢查井銜接位置。

1.2 出現“下沉”等質量問題的原因

為什么在這個井屢屢出現下沉問題？我們查閱了設計資料、當時的施工日記，并下到井里，仔細檢查雨水管道和檢查井，終于發現了原因：此項目雨水管道為直徑 800mm的硬聚氯乙烯PVC-U螺旋單層纏繞管，在管和井銜接處，纏繞管發生開裂，裂口約2cm，在水流沖刷下，導致管道周邊回填砂被掏空而出現下沉。那么究竟是什么原因導致這一質量問題的產生？我們推究，可能導致此問題的原因主要有：第一，管材的選用是否存在不合格產品，管材安裝時是否開裂；第二，管道安裝時，是否按照規范要求施工；第三，檢查井施工是否存在質量問題；第四，管道回填材料是否符合設計及規范要求。

2 預防出現“下沉”質量問題的具體措施

2.1 管材選用是預防出現“下沉”質量問題的前提條件

現在市場上排水管材主要有傳統的鋼筋砼管和以塑料管（如UPVC管、PVC-U管、HDPE管）、玻璃鋼夾砂管等為代表的新型管材。近年來，市政排水管道新型管材管得到廣泛應用，此種管具有密閉性好、抗滲漏能力強、使用壽命長、耐腐蝕、重量輕、便于搬運安裝等優點，傳統的混凝土和鋼筋混凝土管由于管材重、定尺較短、運輸施工不便等原因常被取而代之。那如何才能控制到場的管材質量，使之能夠滿足我們的設計及相關規范要求呢？本人認為，管材的使用上應該要求：①所用管材要有質量部門提供合格證和力學試驗報告等資料。②管材外觀質量要求表面平整無松散露骨和蜂窩麻面形象，硬物輕敲管壁時響聲清脆悅耳。③安裝前再次逐節檢查，對已發現或有質量疑問的應棄之不用或經有效處理后方可使用。

這里要特別提醒的一個指標就是“環剛度”，環剛度是塑料埋地排水管（新型管材均可認為是塑料排水管）抗外壓負載能力的綜合參數，為了保證塑料埋地排水管在外壓負載下安全工作，環剛度的選擇是設計中的關鍵之一。如果管材的環剛度太小，管材可能發生過大變形或出現壓屈失穩破壞。反之，如果環剛度選擇得太高，必然采用過大的截面慣性矩，將造成用材料太多，成本過高。

外壓負載比較復雜，主要包括土壤重量和地面產生的靜負載，以及運輸車輛經過時產生的動負載。塑料埋地排水管承受負載的機理也比較復雜，因為塑料管屬于柔性管，在外壓負載下，管材和周圍的土壤（回填材料）產生“管土共同作用”。換句話說，是管材和周圍土壤（回填材料）共同來承受外壓負載。決定塑料埋地排水管鋪設后能否正常工作的“負載”、“管材”和“土壤（回填）”三個參數都很重要，而且相互影響。所以環剛度的選擇不僅取決于外壓負載的情況，還取決于鋪設后管道周圍土壤（回填材料）的情況。根據世界各國的經驗，塑料埋地排水管在外壓負載下是否能夠安全使用的因素中，鋪設情況是最主要的。如果鋪設情況比較好，環剛度較低的管材也不會有很大變形；反之，如果鋪設情況不好，即使用環剛度比較高的管材也可能變形過大和出現壓屈失穩。但是，要保證鋪設情況良好并不是都能做到的事，而且也是需要成本的。

結合以往施工及設計經驗，我們建議在設計塑料埋地排水管時盡量選擇較高的環剛度。

2.2 管道安裝是預防出現“下沉”質量問題的有力保障

管道安裝我們分為溝槽基礎、下管和接口安裝三部分來簡單闡述。

首先，溝槽基礎條件不良將導致管道和基礎出現不均勻沉陷,一般造成局部積水,嚴重時會出現管道斷裂或接口開裂。主要預防措施:（1）認真按設計要求施工，確保管道基礎的強度和穩定。當地基地質水文條件不良時，應進行換土改良處治，以提高基槽底部的承載力；（2）如果槽底土壤被擾動或受水浸泡，應先挖除松軟土層后和超挖部分用砂或碎石等穩定性好的材料回填密實；（3）地下水位以下開挖土方時，應采取有效措施做好坑槽底部排水降水工作，確保干槽開挖，必要時可在槽坑底預留 20cm厚土層，待后續工序施工時隨挖隨封閉。

其次，下管可用人工和起重機進行：采用人工下管時，可由地面人員將管材傳遞給溝槽施工人員；對放坡開挖的溝槽，也可用非金屬繩索系住管身兩端，保持管身平衡均勻溜放至溝槽內，嚴禁將管材由槽頂滾至溝槽內；采用起重機下管時，應用非金屬繩索系住，不得穿心吊裝，以防管道因吊裝而出現破損。

最后，管材接口安裝應遵循幾個方面：（1）承插接口時，承插口管應將插口順水流方向，承口逆水流方向，同時，插口外側和承口內側應擦拭干凈。（2）PVC-U管材粘接劑，主要成分是聚氯乙烯的溶劑，其粘接原理是先將粘接劑涂抹在承口內表面和插口外表面，將PVC-U管表面溶脹或溶解，借助承插時的擠壓力，將兩個溶脹的表面擠壓成一體。粘接劑中的溶劑極易揮發，揮發后使溶解的淺層表面重新成為硬質固體，基本不影響母體的強度，而又使粘接強度達到承壓要求。特別注意：膠粘劑的用量不宜過多或過少，少了不能保證嚴密或強度，多了則在承插后順管材內壁或外壁流淌，腐蝕管材，使管材外壁或內壁變軟，送水或升壓時易從該處破裂。

這里還要特別注意，當雨季施工時，應采取防止管材漂浮措施。管道安裝尚未回填，一旦遭到水淹，應進行管中心線、管底標高復測和外觀檢查，如發生位移、漂浮或拔口現象，應返工處理。

2.3 檢查井施工是預防出現“下沉”質量問題的重要基礎

第一，檢查井基礎施工不良易導致變形、下沉，其主要防治措施有：（1）認真做好檢查井的基層和墊層，規范流槽的做法，防止井體下沉。（2）檢查井砌筑質量應控制好井室和井口中心位置及其高度，防止井體變形。

第二，檢查井是否滲漏，井壁與其連接管的結合處是否滲漏主要靠閉水試驗。閉水試驗應做好試驗前的準備工作和具體的試驗方案；試驗前，需將灌水的檢查井內支管管口和試驗段兩端的管口，用水泥砂漿砌磚堵死，并抹面密封，待養護3～4d達到一定強度后，在上游井內灌水，當水頭達到要求高度時，檢查磚堵、管身、井身有無漏水，如有嚴重滲漏要進行封堵，待浸泡24h后，再觀察滲水量，測定時間不應小于 30min；同時應正確計算滲水量，在閉水試驗中要真實記錄各種數據，并根據數量準確計算滲水量。避免發生滲漏應注意做好以下幾點：一是砌堵前應把管口0.5m左右范圍內的管內壁清洗干凈，涂刷水泥原漿，同時把所用的磚塊潤濕備用。二是砌堵砂漿標號應不低于M7.5，且具良好的稠度。三是勾縫和抹面用的水泥砂漿標號不低于M15。管徑較大時應內外雙面勾縫或抹面管徑較小時只做外單面勾縫或抹面。四是條件允許時可在檢查井砌筑之前進行封砌，以保證質量。五是預設排水孔應在管內底處，以便排干和試驗時檢查。

第三，檢查井施工應注意的一些問題：一是嚴格控制檢查井基礎的質量，不能帶水澆筑墊層和基礎，要保證基礎的幾何尺寸和高程符合設計要求，待混凝土達到一定強度時才能砌磚；二是流槽采用與井墻一次砌筑的磚砌流槽，如改用C10砼時，澆筑前應先將檢查井之井基、井墻洗刷干凈，以保證共同受力；三是嚴格控制井身的砌筑質量，井壁必須豎直,不得有通縫；砂漿要飽滿，勾縫全面不遺漏；抹面前清潔和濕潤表面，抹面時及時壓光收漿并養護；遇有地下水時,抹面和勾縫應隨砌筑及時完成，不可在回填以后再進行內抹面或內勾縫。四是與檢查井連接的管外表面應先濕潤且均勻刷一層水泥原漿，并座漿就位后再做好內外抹面，以防滲漏。

2.4 管道回填及井邊回填是預防出現“下沉”質量問題的科學依據

在城市規劃中，由于受用地條件限制，排水管道大多被布置在機動車道下，隨著時間推移，以及種種因素影響，管道或檢查井周邊會出現不均勻沉降，嚴重影響道路使用功能。其中，絕大多數路面下沉或井邊下沉是因為回填問題引起的。因此，這里著重闡述一下回填中應注意的事項：

首先，排水管道管溝的回填前，應檢查管道有無損傷或變形，有損傷的管道應修復或更換；管道回填應從管道兩側平衡進行，溝內不得有積水，不得使用腐植土，垃圾土和淤泥等。其次，在土的回填時，要嚴格控制回填土土質，回填土中不得含有碎磚、石塊、混凝土碎塊及大于 10cm的硬土塊；填土含水量以接近最佳含水量為宜。 同時，嚴格控制回填土壓實度，由專職實驗人員采用核子密度儀測錄其壓實度，以保證回填土壓實度達到剛性管道或柔性管道溝槽回填土的質量標準。《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術規程》CECS17：2000規定，“回填土時先將管下支撐角范圍內的肋角部分用砂礫土回填密實，其高度不得小于0.2dn。然后用砂土或符合要求的原土回填管道兩側，每次回填密實后的厚度不宜小于 100mm，不得大于 200mm，且必須從管兩側同時回填，夯實后再回填一層，直到回填至管頂0.3m 處……”如果不按規程進行，隨便將土尤其是凍土一次性填于管溝中，既不在支撐角內填砂料或填符合規定的原土，也不分層夯實，有如下后果：一是無法保證地基平實，造成管道局部彎曲。如果地基上有硬物，在管道送水或運行中因流速變化或氣體存在而使管道產生振動，硬物（如石塊等）會與管子發生撞擊，使管子破裂或逐漸磨穿。二是無法保證管道兩側土壤密實，在管道振動或有熱膨脹時，易發生側移，造成管道彎曲，接頭受力，導致管材或管件因承受巨大應力而破裂。因此，對管道回填土工作應予以高度重視，嚴格按規程要求進行，防止管道局部集中受力（管道接頭是管材較薄弱部位，如回填質量不高，極易造成土荷載、水的重力荷載及其它荷載集中作用于承口部位，導致接口開裂）。還應注意管溝兩側外負荷的不均勻（車輛、堆置物等）而引起地基下沉，必要時予以適當處理。最后，管道回填時還應注意，管道半徑以下回填時應采取防止管道上浮、位移的措施。

根據多年施工經驗，塑料管道施工時先用砂袋間隔壓住管道，再兩側平衡回填中粗砂，而后灌水振搗密實，有效地防止了管道上浮及發生位移。管槽回填從管底基礎部位開始到管頂以上500mm范圍內，必須采用人工回填；管頂500mm以上部位，可用機械碾壓密實。目前，本地區排水管道的坑槽回填通常都用中粗砂，管槽從胸腔部位填至管頂 500mm回填砂，灌水振搗密實，實踐證明效果很好。管槽較窄時可采用微型壓路機填壓或人工和蛙式打夯機夯填。不同的填料，不同的填筑厚度應選用不同的夯壓器具，以取得最經濟的壓實效果。溝槽頂 500mm以上填料中的淤泥、樹根、草皮及其腐植物既影響壓實效果，又會在土中干縮、腐爛形成孔洞，這些材料均不可作為填料，以免引起沉陷。遇地下水或雨后施工必須先排干水，再分層隨填隨壓密實；杜絕帶水回填或水夯法施工。

總之，排水管道工程屬于隱蔽工程，必須嚴格控制進場管材質量，要求施工單位按設計圖紙及規范要求進行施工，在施工過程中要努力克服各種通病，保證工程質量最大限度地減少道路病害，延長道路的使用壽命。

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