不同管徑、不同材質(zhì)管道回填施工工藝探析

董曉澤 隋 偉 高飛飛 郎志軍 李 迅 張曉利

（中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004）

1 管道回填工法特點(diǎn)

管道回填作為一種比較常見的施工項(xiàng)目，往往不被重視。為了提高對管道的保護(hù)作用，一般選用砂作為回填材料，從墊層開始一直回填到設(shè)計(jì)標(biāo)高。但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇合適的土質(zhì)資源（含水量低，強(qiáng)度高），可減少砂的過量使用，降低施工成本，有利于環(huán)保，因此，多采用優(yōu)質(zhì)土對回填方案進(jìn)行優(yōu)化。

本工法是以工程為對象、工藝為核心、標(biāo)準(zhǔn)圖紙為依據(jù)、試驗(yàn)分析為輔助，運(yùn)用系統(tǒng)工程原理，結(jié)合最新技術(shù)以及質(zhì)量管理控制，經(jīng)過大量回填試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析而得出的一種先進(jìn)、高效、可靠的技術(shù)，具有針對性強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。在保證工程質(zhì)量和安全的前提下，達(dá)到環(huán)保、提高施工效率、降低能耗、降低工程成本等目的，本工法應(yīng)用范圍廣泛，適用于不同直徑的GRP管、水泥管、給水管、HDPE管等管道的回填。

2 管道回填工藝原理

從基坑開挖開始，控制好深度和護(hù)坡角度，保證基坑安全、穩(wěn)定。深基坑底層選擇級配良好的碎石作為持力層，根據(jù)地下水文條件選擇不同厚度的砂墊層作為管底部保護(hù)層。根據(jù)管道直徑不同，在中間區(qū)域攤鋪不同寬度的砂進(jìn)行回填，遠(yuǎn)離管道的基坑兩側(cè)使用回填土來代替砂，以減少砂的用量，達(dá)到節(jié)材目的。往上分層回填，除墊層外，上部所有回填均以管道縱向軸線為基準(zhǔn)，由內(nèi)至外依次回填。這樣可以保證回填砂對管道的保護(hù)效果。管頂上部應(yīng)根據(jù)不同規(guī)格和材質(zhì)留有足夠的回填砂，防止管道上部因受壓應(yīng)力影響而發(fā)生變形甚至破裂。土必須經(jīng)過篩選，不得含有淤泥、濕陷性黃土等有害土。選擇適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)方法，以保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下層回填施工。

3 管道回填工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

管道回填工藝流程如圖1所示。

圖1 管道回填工藝流程

（1）冷卻塔循環(huán)水管道直徑為3.2m，采用分段施工。基層清理完畢后，鋪設(shè)600mm厚級配碎石，分兩層進(jìn)行施工，級配碎石提前灑水拌和。根據(jù)天氣情況適當(dāng)調(diào)整拌和水量，夏季高溫時(shí)可提高最佳用水量10%～15%，防止水分快速蒸發(fā)導(dǎo)致含水率偏低，造成壓實(shí)度不合格。

（2）級配碎石回填完畢，繼續(xù)進(jìn)行下一層砂墊層的施工，由兩側(cè)向中間對稱施工，用滾軸壓路機(jī)由外向內(nèi)依次壓實(shí)，夯實(shí)碾壓遍數(shù)要根據(jù)試驗(yàn)確定，一般不少于3遍，滾軸要行行相接，輪距搭接不得少于200mm。管道中間部分不能有粒徑超過50mm的石子顆粒。砂墊層施工完畢進(jìn)行標(biāo)高控制，調(diào)整平整度，施工完畢后開始鋪筑管道，管道要求順直、無凸起，與砂墊層緊密接觸，不能留有空隙。防止管道受力不均而產(chǎn)生下沉、歪斜等現(xiàn)象。采用容積不小于200cm3的環(huán)刀取樣并現(xiàn)場測定其干密度，以不小于試驗(yàn)所確定的中密狀態(tài)時(shí)的干密度值為合格，合格后進(jìn)行管道分節(jié)吊裝，吊裝完成后進(jìn)行管道黏接工作。黏接完成后，人工回填中粗砂，以管道縱軸線為基準(zhǔn)，由外向內(nèi)同時(shí)施工。

（3）管道定位完成后，開始下一層回填，整個(gè)溝槽內(nèi)，除了上部的土和底部的級配碎石外，全部采用中粗砂回填。因此，對圖紙進(jìn)行優(yōu)化可以保證管道質(zhì)量，減少中粗砂的過量使用，避免浪費(fèi)。溝槽剖面圖呈倒梯形結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 冷卻塔進(jìn)水管道回填示意圖

圖2中溝槽剖面區(qū)域呈倒梯形結(jié)構(gòu)，采用無大顆粒碎石的土回填。中間區(qū)域采用中粗砂回填，覆蓋整個(gè)管道，起到良好的外應(yīng)力釋放和保護(hù)作用。再以管道的縱軸線為基準(zhǔn)，到兩側(cè)護(hù)坡長度為L1、到回填材料截面處為L2，要求優(yōu)化系數(shù)k值不能小于0.5，k=L2/L1。經(jīng)過試驗(yàn)，管頂上部k取1，管頂下部k取0.65。k值小，管道保護(hù)不充分，屬于不良設(shè)計(jì)；k值大，則不能將省材最大化。

（4）最后一層回填砂施工完畢后，上部全部采用回填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，用雙滾軸壓實(shí)機(jī)，嚴(yán)禁使用大型壓路機(jī)，防止下部管道受擠壓而損壞，分段施工，不是一段施工完后才能繼續(xù)下一段，而是多段同時(shí)施工，工作效率大幅提高。回填土與邊坡接觸部位采用沖擊夯進(jìn)行二次夯實(shí)，以進(jìn)一步提高回填土與邊坡原土之間的接觸力，提高整體穩(wěn)定性。

（5）檢查回填土內(nèi)有無雜物、粒徑是否符合國家有關(guān)規(guī)定，然后確定回填土中的含水量是否在控制范圍內(nèi)。如果含水量偏高，可以采取翻松、晾曬或均勻摻入干土等措施；如果含水量偏低，優(yōu)先采用預(yù)先灑水潤濕等措施。回填土應(yīng)分層鋪攤，根據(jù)土質(zhì)、密實(shí)度要求和機(jī)具性能確定每層的鋪土厚度，一般震動(dòng)打夯機(jī)每層鋪土厚度為200～250mm，人工打夯要小于200mm，每層至少夯實(shí)3遍，打夯應(yīng)做到行行相接、行行相連，縱橫交叉為宜。

（6）深淺兩基坑相連時(shí)，應(yīng)先填夯深基礎(chǔ)，填至與淺基坑標(biāo)高一致后，再與淺基礎(chǔ)一起填夯。如需分段填夯，為了保證回填的整體穩(wěn)定性，交接處應(yīng)填成階梯形，一般以梯形高寬比1∶2為宜，注意上下層錯(cuò)縫間距不得小于1m，道基坑回填應(yīng)四周同時(shí)進(jìn)行，較長的管溝墻內(nèi)應(yīng)采取內(nèi)部加支撐措施，然后在外側(cè)回填土方，回填砂應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行環(huán)刀取樣，回填土按規(guī)定進(jìn)行灌砂法取樣，測出干回填料含水率，計(jì)算壓實(shí)度；達(dá)到要求后，進(jìn)行上一層的鋪土，填土完成后，再進(jìn)行表面的拉線找平，如果有超過標(biāo)準(zhǔn)高程的地方，要及時(shí)依線鏟平，并補(bǔ)土夯實(shí)。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 深溝槽施工要點(diǎn)

深溝槽現(xiàn)場采用循環(huán)水管道，包括汽輪機(jī)至水塔管道、水塔至循環(huán)水泵房、水泵房至汽輪機(jī)和取水系統(tǒng)至監(jiān)控水池。定位完成后開挖溝槽，深溝槽要分層開挖，分層高度不超過2.5m，溝槽底部開挖寬度符合設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場最粗的管道為汽輪機(jī)至水塔東側(cè)，項(xiàng)目采用17臺機(jī)動(dòng)冷卻塔，循環(huán)水管徑由東3 200mm向西逐漸變?yōu)? 600mm，管道之間采用黏接方式，深度5m以內(nèi)的溝槽邊坡放坡坡度按照表1確定，當(dāng)挖至溝槽底部250mm時(shí)，可采用人工開挖。管道轉(zhuǎn)角部分應(yīng)加大開挖寬度，為后續(xù)施工留出足夠空間。

表1 深度5m以內(nèi)溝槽邊坡坡度

循環(huán)水管道采用玻璃鋼管，冷卻水塔進(jìn)水設(shè)計(jì)壓力為0.54MPa，管道間采用粘接方式連接，管道與設(shè)備之間采用法蘭連接。施工前要對管材進(jìn)行檢測，確保管材質(zhì)量符合要求，接口完好無損、無附著物。現(xiàn)場需要將標(biāo)準(zhǔn)長度管材或管道切開時(shí)，切割尺寸誤差不得超過2mm。回填中心管溝時(shí)，應(yīng)在管道兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行人工填砂，直至管頂0.5m以上，在不損壞管道的情況下，使用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。在抹帶接口處回填細(xì)粒料，地下水位高于溝槽基坑底面施工應(yīng)采取排水等措施，使基坑保持無水狀態(tài)。

3.2.2 淺溝槽施工要點(diǎn)

淺溝槽開挖主要包括給水管道、含油廢水管道、海水補(bǔ)給水管道、生活飲用水管道、生活污水管道、各構(gòu)筑物之間的連接管道等，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，管道底部采用回填砂作為墊層。溝槽開挖后，平整溝槽底部，檢驗(yàn)管道底部地基承載力，要求不小于100kPa。溝槽開挖、基礎(chǔ)施工、管道安裝、回填作業(yè)均采用現(xiàn)場作業(yè)。管道安裝完成后立即回填，管道縱軸向1m范圍內(nèi)采用中粗砂回填，砂中不能含有石塊、磚頭、土壤硬塊等，管中心兩側(cè)壓實(shí)系數(shù)不小于95%，回填土?xí)r注意保護(hù)管道，管頂以下回填必須兩側(cè)對稱分層施工，防止浮管或偏移。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整走向和標(biāo)高，原則上是有壓管道避讓無壓管道，小管避讓大管。

3.2.3 管涵鎮(zhèn)墩施工要點(diǎn)

管道穿越道路，采用混凝土管作為保護(hù)管，混凝土護(hù)管與管道之間用中粗砂填充，夯實(shí)工具無法施工作業(yè)，采用灌水法密實(shí)。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，不同鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)對應(yīng)不同的持力層，相應(yīng)承載力也不同，管涵不符合要求的地方用級配砂石換填，如果遇到不良地層，應(yīng)全部挖出并用級配砂石換填，基坑需要驗(yàn)槽，確保持力層為設(shè)計(jì)地層。基礎(chǔ)施工完畢后，兩側(cè)改用回填土壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不能小于0.95，基礎(chǔ)周圍回填應(yīng)與管道回填同時(shí)進(jìn)行，不便同時(shí)進(jìn)行時(shí)，要留有臺階形接茬。回填要兩側(cè)同時(shí)對稱進(jìn)行，不得漏夯。回填土壓實(shí)后與基礎(chǔ)邊貼緊，回填寬度不宜小于400mm，對邊角打夯不得遺漏。

4 結(jié)語

本工法主要從環(huán)境友好型角度出發(fā)，遵循可持續(xù)發(fā)展，綠色施工，采用環(huán)保工藝，控制噪音、粉塵、廢料污染，嚴(yán)格依照管道安裝的整體流程，結(jié)合實(shí)際工作情況選擇優(yōu)質(zhì)的管道原材料，明確安裝原則，能夠利用事先設(shè)計(jì)好的安裝方案，合理開展施工工作，以便各個(gè)環(huán)節(jié)的施工安裝工藝都能夠順利且穩(wěn)定開展，使管道可以有序地進(jìn)行安裝調(diào)整，提高管道安裝的整體質(zhì)量，具有很強(qiáng)的推廣作用。