地下管線施工技術在永樂北三街道路工程及管線工程中的應用研究

張 迪

（北京市政路橋股份有限公司，北京 100000）

0 引言

城市地下管線是城市規(guī)劃設計、建設、施工、管理的重要基礎資料，為了更好地掌握不同項目工程地下管線施工狀況，就需要分析并明確國內(nèi)外關于地下管線施工的要點[1]。非開挖施工技術是在20 世紀80 年代在發(fā)達國家興起并且逐漸走向成熟的施工技術，其也是地下管線施工技術的革命，憑借獨特的優(yōu)勢、廣闊的市場前景受到施工企業(yè)的重視。為了更好地推動這一技術的普及和發(fā)展，1986 年倫敦成立非開挖技術協(xié)會，并且逐漸發(fā)展成全新的產(chǎn)業(yè)。

根據(jù)權威部門統(tǒng)計，發(fā)達國家非開挖設備制造商、材料供應商超過400 多家，并且工程承包商超過了4 000 余家，最近幾年發(fā)達國家非開挖地下管線施工量占據(jù)整個施工的10%，我國非開挖施工技術、設備研究都相對較晚，但是整體應用效果較為明顯[2]。為了更好地促進在永樂北三街道路工程及管線工程中順利進行，本文改變了傳統(tǒng)的研究思路，將地下管線施工技術在項目中的應用進行分析，并總結(jié)如下。

1 工程概述

永樂北三街，規(guī)劃為城市次干路，道路西起懷豐公路，東至雁棲東七路，道路定線全長1 894.33m。道路斷面采用兩幅路形式，采用雙向2 條機動車道+非機動車道斷面。永樂北三街上跨規(guī)劃一支渠，規(guī)劃一支渠采用生態(tài)護砌的梯形斷面，規(guī)劃河底寬為4m，河深約4m。新建橋梁采用1 孔凈跨徑10m 閉合框架，閉合框架總寬32.028m，整個橋梁共分2 段，橋梁總面積約403.6m2。具體機動車道道路結(jié)構(gòu)斷面示意圖，如圖1所示。

圖1 機動車道道路結(jié)構(gòu)斷面示意圖

自懷豐公路至雁棲東二路，沿永樂北三街永中南13.5m 新建1 條D=500～1 200mm 的雨水管道，自雁棲東二路至青年路，設計沿永樂北三街永中南13.5m 新建1 條D=500～2 000mm 的雨水管道，自青年路至雁棲東七路，設計沿永樂北三街永中南13.5m 新建1 條D=500～1 000mm 的雨水管道，雨水管自東向西或自西向東分別排入雁棲東二路、青年路、雁棲東五路及雁棲東六路擬建雨水管，最終下游排入雁棲河或沙河牤牛河。自懷豐公路至雁棲東七路，設計沿永樂北三街永中北13.0m 新建1 條D=400mm 的污水管道，污水管自西向東或自東向西分別接入雁棲東二路、雁棲東三路、青年路、雁棲東五路及雁棲東六路擬建污水管道，最終排入廟城再生水廠。

2 市政施工中地下管線施工流程及要求

2.1 市政施工地下管線施工流程

2.1.1 設計參數(shù)

土基及新埋設管道管頂以上回填土（包括肥槽內(nèi)填土）必須達到土基最低壓實度及路基填料最小強度要求（CBR）的要求。土路床設計回彈模量土基E0=30Mpa，相應設計彎沉值（0.01mm）=258.77。路床填料最小強度要求如表1 所示，路床壓實度要求則如表2 所示。

表1 路床填料最小強度要求

表2 路床壓實度要求表

2.1.2 主要施工工藝流程

施工準備→清表→基底處理→開挖/回填土方→碾壓夯實→檢查報驗→路基整修。

（1）施工準備

施工前，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，對路基土進行天然含水量、液塑限、標準擊實、CBR 等試驗；施工前，根據(jù)周邊環(huán)境條件，規(guī)劃好施工場地和臨時道路，臨時道路滿足施工機械調(diào)運和行車安全；完成新建道路范圍內(nèi)的地下管線施工工作；做好施工排水方案，確定排水措施。

（2）清表

路基施工前，將現(xiàn)狀地面上的積水排除或者疏干，將樹根坑、廢棄井室、土包等地上物進行清除，將地面整平。清表厚度按0.3m 計算。

（3）基底處理

道路路面結(jié)構(gòu)基層底層多為人工填土層，為保證路基壓實度要求，防止路基不均勻沉降，需要對車行道進行基礎處理，處理方式為挖除現(xiàn)況人工填土層層后，換填級配碎石。

（4）碾壓

路基土方修平后，采用18T 壓路機碾壓成型。壓路機在路基全寬內(nèi)進行碾壓。直線段由兩側(cè)向中心碾壓。碾壓時后輪重疊1/2 輪寬，壓路機的碾壓速度控制在4km/h 之內(nèi)，碾壓不到之處，用小型機械配合夯實。后輪壓完路面全寬時，即為一遍。

2.2 給水工程及地下管線施工

本工程設計給水管線南起祥瑞路，北至前進路，干線全長1 302.6m，設計干管管徑為DN600mm，按規(guī)劃條件在各地塊和路口預留支線，支線管徑DN200～300mm，支管長度共194.6m。

給水管線位于道路永中以西15.0m 處，給水管道管頂覆土一般在1～3m 之間。給水管線采用球墨鑄鐵管，T 型膠圈接口。

球墨鑄鐵管管材采用K9 級，T 型膠圈接口，管道壁厚詳見結(jié)構(gòu)專業(yè)設計。球墨鑄鐵管管材、管件及膠圈的性能、技術要求及檢驗應符合國標《水及燃氣管用球墨鑄鐵管、管件和附件》（GB/T 13295-2019）的規(guī)定。材質(zhì)應為鐵素體基體的球墨鑄鐵管，在組織中應有一定數(shù)量的球狀石墨。球墨鑄鐵管及管件抗拉強度Rm ≥420MPa，屈服強度RP0.2 ≥300MPa，球墨鑄鐵管伸長率≥10%，管件伸長率≥5%。球墨鑄鐵管及管件應易于切割、鉆孔和機械加工，直管布氏硬度不得大于230HBW，管件布氏硬度不得大于250HBW。

2.2.1 再生水工程

設計再生水管線南起祥瑞路，北至前進路，干線全長1289m，設計干管管徑為DN400mm，按規(guī)劃條件在各地塊和路口預留支線，支線管徑DN150～200mm，支線長度229m，綠化支線管徑DN100～200mm，長度86.6m。

再生水位置位于道路永中以東6.0m 處。管頂覆土一般在1～3m 之間。再生水管線施工平面示意圖如圖2 所示。再生水管線采用球墨鑄鐵管，T 型膠圈接口，管道材質(zhì)要求同給水管線。

圖2 再生水管線施工平面示意圖

2.2.2 施工工藝流程

球墨鑄鐵管道施工工藝流程：測量放線→溝槽開挖、驗槽→管道墊層及工作坑→下管、穩(wěn)管→對口→檢查井施工→水壓試驗→溝槽回填。

2.2.3 主要施工內(nèi)容

（1）溝槽開挖

開槽前先清除地表渣土、腐殖土。測量放線報監(jiān)理驗線合格后，寫出書面開工報告，報駐地監(jiān)理，監(jiān)理審批后，方可開槽。開槽時施工員向挖掘機司機、測量員、施工人員進行技術、安全交底，對地下障礙物仔細核查，必要時人工挖探坑，探明各種障礙物的走向、管徑、結(jié)構(gòu)尺寸、高程等項，距障礙物1.5m處，由人工開挖，并采取必要的保護措施。溝槽采用放坡開挖，邊坡坡度為1:1，槽底兩側(cè)各留0.5m 施工作業(yè)面。

機械開挖時，有測量人員跟設備，隨挖隨測，防止出現(xiàn)槽底超挖。槽底留20cm 人工清槽。人工清槽自檢合格后，報甲方、設計、監(jiān)理、地質(zhì)勘察部門聯(lián)合驗槽。如遇地基承載力不夠時，根據(jù)前面地基處理方法進行換填。

（2）管道墊層及工作坑

管道墊層：直埋段管道鋪設砂墊層，砂墊層的平整度、高程、厚度、寬度、密實度應符合設計要求；工作坑：砂墊層檢查合格后，人工挖管道接口工作坑，對管工作坑每個接口設一個。

（3）下管

吊裝：采用兩點法吊裝，平起平放。吊具與管子內(nèi)襯接觸應墊緩沖墊，以防吊具將內(nèi)襯損傷。起吊時吊繩長度要足夠，吊點處繩間夾角小于60°為宜。運輸：管底部要有弧形墊木，墊木與管子之間墊有橡膠墊，同時用鋼絲繩將管子固定在車廂上，用緊線器或手拉倒鏈將鋼絲繩拉緊，防止運輸途中管子移動。

管材的存放：管子運到施工現(xiàn)場后，應將管材存放在施工便道外側(cè)和下管吊車旋轉(zhuǎn)半徑范圍之內(nèi)，單根順槽碼放，管下墊150mm×150mm 的兩根方木。管材擺放時承插口的位置相對而放，留有間距。曲線段存放管材，平面布置同直線段，只是管的間距不同，按管存放在曲線內(nèi)側(cè)或外側(cè)而定。

膠圈：橡膠圈應放在室內(nèi)（干燥、陰涼、避光處）保存，保存時應避免扭曲。從包裝取出后盡快使用，未使用的一定要及時用原包裝包好，防止膠圈粘土上油或其他腐蝕性溶劑等。

螺栓：從包裝中取出的螺栓、螺母不得直接放在地上，必須放在指定的容器中搬運保存。螺栓、螺母應輕拿輕放，禁止丟放，以免絲扣和涂層損傷。

管材檢測：檢查內(nèi)外防腐層是否有損傷，是否有明顯變形，對存在的問題應做好詳細記錄，并在管體上標記，以備修補和調(diào)整；用專用伸縮尺測量承口內(nèi)徑，若內(nèi)徑誤差范圍超出0～4時應逐根做好記錄，以供配管時選用公差組合最小的管節(jié)組連接；材調(diào)整插口呈橢圓變形時，采取雙頭絲桿進行調(diào)整。對于局部變形的管材，采用液壓千斤頂調(diào)整。無論采用哪種調(diào)整方式，機具與管內(nèi)襯接縫處均應加膠墊以防內(nèi)防腐層損壞；凡是距管子承口端約0.5m 處有寬50mm 白線標記的管材，都能作為切管使用；切管的最小長度根據(jù)施工條件和經(jīng)濟性而定，原則上為不小于管直徑；切管原則上必須使用專用工具。切管時注意不要將管內(nèi)襯損傷，最好只切鑄鐵部分，內(nèi)襯待鑄鐵部分切開后，在管內(nèi)側(cè)用鏟和錘子打通。切口應與管子軸線垂直。異形管不能切管；應用砂輪機將切口毛刺磨平，修補劑補平，最后切口端面用外防腐劑涂刷一遍。

（4）對口方法

填料：剛性接口填料應符合設計要求，填料配制為石棉水泥應在填打前拌和，石棉水泥的重量配合比應為石棉30%，水泥70%，水灰比宜小于或等于0.2；拌好的石棉水泥應在初凝前用完；填打后的接口應及時潮濕養(yǎng)護。管道接口，剛性接口填打后，管道不得碰撞及扭轉(zhuǎn)。采用油麻石棉水泥剛性接口時，穩(wěn)管距已完成的剛性連接接口最近距離為3 個接口；采用膠圈石棉水泥接口時穩(wěn)管距已完成的剛性接口最近距離為2 個接口。

油麻嵌縫：油麻填打時，需將麻擰成麻辮，其麻辮直徑約為接口環(huán)向間隙的1.5 倍，長度有50～100mm 的環(huán)向搭接，然后用特制的麻鏨打入。套管（揣袖）接口填打油麻時，一般比普通接口多，填1～2 圈麻辮。第一圈麻辮宜稍粗，不用捶打，將麻塞填至距插口端約10mm 處為宜，以防跳井（掉入管口內(nèi)），第二圈麻填打時不宜用力過大。

橡膠圈嵌縫：采用圓形截面膠圈作為接口嵌縫材料可稱為半柔性接口。膠圈壓縮率可取34%～40%。在管子插入承口前，先將膠圈套在插口上，插入管子并測量對口間隙，然后用鐵牙將接口下方環(huán)形間隙擴大，填入膠圈，然后自上而下移動鐵牙，用鏨子將膠圈全部填入承口，第一遍先打入承口水線，再分2～3 遍打至插口小臺，每遍不宜使膠圈滾入太多，以免出現(xiàn)“悶鼻”“凹兜”等現(xiàn)象。

（5）管道試壓

本段給水、再生水管道試壓標準采用1.0MPa，使用工作壓力0.45MPa，試壓時管道端頭采取加固措施以保證安全。管道試壓按《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268-2008）等有關規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行。球墨鑄鐵管管道水壓試驗的管段長度不宜大于1 000m。整條管線一起進行試壓，試壓堵板設計：水壓試驗時，管道兩端設堵板封口，堵板應有足夠的強度，保證實驗過程中堵板本身不變形，如果試壓后背為混凝土支撐，則堵板件可用裝上法蘭堵板的短管與管道用剛性接口連接；如果后背為方木或型鋼等支撐材料時，為了消除支撐材料和土壁產(chǎn)生的壓縮變形對接口嚴密性的影響，堵板件與管端的連接用柔性橡膠圈連接。后背：用方木縱橫交錯排列緊貼于土壁上，用千斤頂支撐在堵頭上。對于大型管道可用厚鋼板或型鋼作后背撐板。千斤頂?shù)臄?shù)量可根據(jù)堵頭外推力的大小，選用一個或多個千斤頂支撐。后背必須緊貼后座墻，如有空隙用砂子填實。當后背土壤松軟時，可采取加大后背受力面積，澆筑混凝土墻、板樁、換土夯實的方法進行加固。也可采用鋼板樁支撐方式。

管道水壓試驗前灌滿水后，有水泥砂漿襯里的，對管段進行浸泡48h 以上，沒有水泥砂漿襯里的浸泡24h 以上。浸泡的水壓不超過管道的工作壓力。

強度試驗：管道強度試驗在水壓升至試驗壓力后，保持恒壓10min，檢查接口，管身，無破損及漏水現(xiàn)象時，管道強度試驗確認合格。

嚴密性試驗：試驗管體及接口不得有漏水現(xiàn)象，并可采用放水法或注水法試驗測滲水量。當鑄鐵管管徑≤400mm，且管道的試驗管段長度≤1km，在試驗壓力下，10min 降壓≤0.05Mpa 時，且無漏水現(xiàn)象，可視為嚴密性合格。

（6）沖洗消毒

管道沖洗與消毒前編制實施方案；施工單位在建設單位、管理單位的配合下進行沖洗與消毒；沖洗時，使用市政給水管網(wǎng)自來水，避開用水高峰，沖洗流速不小于1.0m/s，連續(xù)沖洗；管道第一次沖洗至出水口水樣濁度小于3NTU 為止，沖洗流速達1.0m/s；管道第二次沖洗在第一次沖洗后，用有效氯離子含量不低于20mg/L 的清水浸泡24h 后，再用清水進行第二次沖洗直至水質(zhì)檢測、管理部門取樣化驗合格為止。

2.2.4 溝槽回填

回填土料的要求：回填土料優(yōu)先選用基槽內(nèi)挖出的土，回填土中不含有有機雜質(zhì)，不采用淤泥或淤泥質(zhì)土作為填料。回填土料符合設計及施工規(guī)范要求，并通過試驗確定最佳含水率。

回填順序：溝槽底至管頂以上500mm 的范圍均采用人工還土，超過管頂500mm 以上采用機械還土，還土時分層鋪設夯實。

夯實：回填土的夯實采用人工夯實和機械夯實兩種方法。夯實時，管道兩側(cè)同時進行，夯實時不損傷管道或使管道位移。回填壓實應逐層進行，管道兩側(cè)和管頂以上500mm 范圍內(nèi)采用薄鋪輕夯夯實，管道兩側(cè)夯實面的高差不大于300mm，管頂500mm 以上回填應分層整平和夯實。夯實時，應夯夯相連，機械夯實時，碾壓的重疊寬度大于200mm。

3 結(jié)論

本文以永樂北三街道路工程及管線工程為例來概述地下管線施工要點、流程，地下管線施工是項目施工中的重要構(gòu)成，并對市政施工地下管線施工流程、給水工程及地下管線施工等工作要點進行概述，按照行業(yè)規(guī)范標準和施工作業(yè)標準開展相關工作后，能夠保證順利完工的同時還能夠提升工程施工質(zhì)量，為類似項目的開展提供指導和參考。