自來水廠給排水管道設(shè)計與施工研究

摘要：自來水廠給排水管道設(shè)計與施工在城市基礎(chǔ)建設(shè)中具有重要作用，由于大部分的給排水管道都處于地下，因此，相關(guān)部門應(yīng)合理設(shè)計排水管道，進(jìn)行科學(xué)施工，以此確保工程質(zhì)量。本文結(jié)合長沙市第六水廠給排水管道設(shè)計與施工工程實(shí)例，分析自來水廠給水系統(tǒng)給排水管道的設(shè)計與施工，以供參考。

關(guān)鍵詞：自來水廠；給排水管道；設(shè)計；施工

給排水管道設(shè)計與施工是一種復(fù)雜的工程，既要滿足工程要求，又要考慮施工環(huán)境的各種影響因素。同時，為了確保給排水系統(tǒng)的工程質(zhì)量，也為了防止工程對其他埋設(shè)管道造成影響，必須在施工時注意各種問題。在給水排水管道工程中，不論是在設(shè)計還是在施工方面，存在問題都會影響給水排水管道工程的質(zhì)量。所以，設(shè)計者要充分考慮各種因素，進(jìn)行科學(xué)的工藝設(shè)計。

一、項(xiàng)目概述

長沙市第六水廠于2016年3月開始投入建設(shè)，2018年3月正式投產(chǎn)運(yùn)行。該廠位于長沙市開福區(qū)芙蓉北路與興聯(lián)路的交匯處西北角，總占地面157.36畝，該工程的設(shè)計規(guī)模為Q=500000m3/天，分三期建設(shè)實(shí)施，目前投入運(yùn)行的一期工程設(shè)計規(guī)模為9萬m3/天。采用的原水為株樹橋水庫水，原水輸水管線工程從株樹橋引水管線工程棲鳳路與陡嶺路處開梯取水，管線全長約8.1km。該廠是一個采用新工藝、新設(shè)備的水廠，采用折板絮凝池、平流沉淀池、V型濾池、氯氣消毒、臭氧消毒、活性炭深度處理、中水回用以及污泥脫水無害化處理等先進(jìn)技術(shù)，出廠水可達(dá)到直飲標(biāo)準(zhǔn)。

廠區(qū)建構(gòu)筑物包括預(yù)處理池、絮凝沉淀池、清水池、V型濾池、臭氧接觸池、活性炭吸附池、抽水泵房、加藥間、反沖洗泵房、臭氧車間、廢水池、污泥濃縮池、儲存池、污泥脫水間、提升泵站、機(jī)械間、倉庫、生產(chǎn)管理間、保安間等。

二、水廠給排水管道的設(shè)計

長沙市第六水廠廠區(qū)原水管道設(shè)計管中心標(biāo)高為

39.745～47.35m，雨水管管底標(biāo)高為35.42～47.75m，管徑為DN300－1000，污水管管底標(biāo)高為38.04～47.0m，管徑為DN300－400，路基填筑至管道頂部0.5m位置時，反開挖管溝槽進(jìn)行管道安裝及檢查井砌筑，管道安裝、回填及檢查井做法均按設(shè)計及規(guī)范要求進(jìn)行施工。

合理的設(shè)計是成功實(shí)施的先決條件，必須針對具體的施工地點(diǎn)及工程需求進(jìn)行合理的配管設(shè)計。在施工前，第一，工作人員要到工地實(shí)地考察，全面了解具體情況，結(jié)合現(xiàn)場地形情況并充分考慮各處理工藝的給排水管線進(jìn)水、出水高程，盡量通過重力進(jìn)入下一處理工藝，減少處理水源的二次增壓提升，在用地范圍內(nèi)合理布置水處理構(gòu)筑物。第二，分析工程的深度，明確給排水管道的規(guī)格，并以特定環(huán)境為依據(jù)，選擇管道的材料，確保材料能與環(huán)境相適應(yīng)，從而延長管道的使用壽命。第三，規(guī)范管道的測試壓力，結(jié)合地下水埋深等因素，確定管道的強(qiáng)度要求。第四，考慮加固水管的問題，在綜合考慮多種因素后，制定一套合理的施工計劃，從而確保施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。

三、選材

在生產(chǎn)過程中應(yīng)注重選材，尤其要注意耐腐蝕性能。為此，必須在管道中設(shè)置防腐絕緣層，延長管道的使用壽命。埋地鋼管的內(nèi)防腐層通常為水泥砂漿，外防腐層為石油瀝青和環(huán)氧煤焦油。在選材時，還要檢查原料的質(zhì)量，選擇不會傷害人體的材料。在本項(xiàng)目中，主要原料經(jīng)有資格的生產(chǎn)廠家項(xiàng)目部驗(yàn)收后，擇優(yōu)采購。在選材過程中，應(yīng)至少向三家預(yù)定的主要材料供應(yīng)商及牌子，并與建筑公司及監(jiān)理公司共同訂貨。模板及木吊桿由項(xiàng)目部購買，實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的價格及較少的運(yùn)輸費(fèi)用。管道組成件必須具有質(zhì)量證明書或合格證，管道組成件有使用前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。施工前，按相關(guān)規(guī)范檢查施工中需要使用的材料，包括材料的外觀質(zhì)量、包裝情況、質(zhì)量保證書與合格證等。

四、自來水廠給排水管道的施工

（一）測量

在測量初期，首先要測量峰頂及軸心控制點(diǎn)，確保測量結(jié)果的精確性。按照測量規(guī)范，采用三層高程控制體系，并采用空中交通控制網(wǎng)。確定控制點(diǎn)時，還需要一些條件，一般都要在線路上的彎折點(diǎn)上，確保與建筑物的距離不遠(yuǎn)。為了更好地進(jìn)行測量，項(xiàng)目部配有1臺2″液位全站儀、1臺紅外水位儀、2臺J6經(jīng)緯儀、5臺DS3液位儀、3臺5m塔尺、2條50m鋼帶、2把測量傘。在使用前檢查所有的檢測設(shè)備。

（二）挖掘與防腐

管道鋪設(shè)要求挖溝。在基坑開挖時，如果出現(xiàn)疏漏，就會影響地下管道。為此，必須在基坑開挖前，勘察基坑的施工現(xiàn)場，了解埋管狀況。同時，與相關(guān)部門溝通，明確管道的布局，在確定地下管道的布置情況后實(shí)施挖溝作業(yè)。溝槽必須嚴(yán)格控制，如果尚未安裝管道，挖掘深度必須低于標(biāo)準(zhǔn)，一般在5cm以下。在埋設(shè)管道時，要做好排水措施，確保排水溝的水深達(dá)到規(guī)范要求；在管基工程中，對軟弱地基，要清理干凈不同的土層后再回填，一般采用砂礫作填充物；注好水后，鋪設(shè)管道；施工人員要測量中軸，確定其位置，同時了解地基的邊界；在溝槽底端安裝保護(hù)設(shè)備，施工時將建材攤開間隔5m左右。

（三）安裝管道

1.廠內(nèi)給排水管道

管道工程施工原則應(yīng)遵循埋深較淺的避讓埋深較深的，優(yōu)先施工地下的，之后施工地上的，壓力管道避讓重力管道，優(yōu)先施工管徑大的，之后施工管徑小的順序，科學(xué)進(jìn)行管線設(shè)計，有序進(jìn)行交叉管線施工。

在室內(nèi)管道的安裝中，要注意以下問題：第一，管道的安裝要按順序。熱介質(zhì)管道在冷介質(zhì)管道上，氣體管道在液體管道上，保溫管道在非保溫管道上，金屬管道在非金屬管道上。第二，在管道的設(shè)計過程中，難免面臨管道的跨越問題。這時用主干代替分支管，用重流管代替壓力管，用軟管代替軟管。同時，按照施工要求嚴(yán)格檢驗(yàn)各類設(shè)備及材料，確保管道不出現(xiàn)裂紋、管道的外形及表面沒有毛刺及光滑，并與插座配套。第三，管路安裝完畢后，仔細(xì)檢查管路，確保壓力測試前沒有問題。在工程建設(shè)的全過程中，要注意管道的施工工藝。在施工排水技術(shù)安裝的過程中，施工人員應(yīng)具備較高的專業(yè)素質(zhì)，在施工工作中要做到嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致，嚴(yán)格控制施工中的每一環(huán)節(jié)，高度關(guān)注施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。管道施工程序如圖1所示。

施工前，要逐級進(jìn)行技術(shù)交底，將工程內(nèi)容、進(jìn)度要求、安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、施工重難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)等對管理人員、作業(yè)人員進(jìn)行書面交底，明確施工過程各崗位工作職責(zé)，作業(yè)人員必須持證上崗。同時，對所有參加施工的各級管理人員、施工作業(yè)人員進(jìn)行三級安全教育和培訓(xùn)。充分領(lǐng)會設(shè)計意圖，有助于提高施工效率，合理有序安排施工工序，減少后期返工整改，這都需要施工人員熟悉圖紙內(nèi)容，特別是給排水工藝流程、管道的主要規(guī)格參數(shù)、管線的豎向標(biāo)高和平面交叉位置等內(nèi)容。施工勞務(wù)班組作為直接負(fù)責(zé)施工實(shí)施的隊(duì)伍，要注意兩方面內(nèi)容：第一，選擇具備類似工程施工經(jīng)驗(yàn)的勞務(wù)隊(duì)伍；第二，勞務(wù)管理人員、班組長、班組施工人員責(zé)任心要強(qiáng)、技術(shù)力量配備充足。在機(jī)械方面，要配備滿足項(xiàng)目進(jìn)度要求的施工機(jī)械機(jī)具及并在進(jìn)場前確保檢測合格，配備專門的執(zhí)證上崗機(jī)械操作人員，確保機(jī)械的種類、規(guī)格和數(shù)量滿足施工組織設(shè)計的要求，科學(xué)配置機(jī)械效率，確保在規(guī)定的工期內(nèi)完工。對于重難點(diǎn)施工環(huán)節(jié)而言，按要求編制論證施工技術(shù)專項(xiàng)方案及作業(yè)指導(dǎo)書，確保施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制，防范預(yù)防相關(guān)隱患和風(fēng)險。

在管道安裝前，應(yīng)做好上一工序的交接檢查，具備安裝條件后組織施工。與設(shè)備進(jìn)行管道連接時，應(yīng)復(fù)核土建預(yù)留管位標(biāo)高和水平位置，避免交叉管道沖突或影響制水工藝。按設(shè)計要求核對管道、管件和閥門等的規(guī)格、材質(zhì)、型號，確認(rèn)管道、管件和閥門等內(nèi)部是否干凈，檢查管道、管件和閥門進(jìn)場前、交接前、安裝前，確認(rèn)其質(zhì)量符合設(shè)計文件的要求以及與土建預(yù)留匹配復(fù)核，及時解決存在的不適配問題。預(yù)制管道應(yīng)按設(shè)計圖紙進(jìn)行編號，標(biāo)注安裝方向，按順序號進(jìn)行安裝。管道安裝的坡向、坡度應(yīng)符合設(shè)計要求，安裝時做預(yù)先點(diǎn)焊固定，調(diào)整復(fù)核無誤后確保點(diǎn)焊牢固。穿池壁及過樓板的管道應(yīng)在土建施工時提前預(yù)埋套管，且套管管徑大于設(shè)計管徑。

2.廠外原水管道

在安裝原水管道前，必須核對出廠檢測報告，認(rèn)真檢查每條球墨鑄鐵管道和螺紋鋼管的外觀，對于球墨鑄鐵管而言，特別要關(guān)注管道和配件是否存在砂眼、裂紋等質(zhì)量問題。螺紋鋼管要重點(diǎn)校驗(yàn)管道壁厚和出廠焊接質(zhì)量，檢查管體和管口有無形變變形。一旦發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題，立即與供貨商聯(lián)系，要求退貨。管道調(diào)運(yùn)時，也要注意吊點(diǎn)設(shè)置，采用吊帶吊裝，避免管口直接受力導(dǎo)致管道破損。挖溝時，要注意地基的高程，以免挖得過多，在挖溝深度達(dá)到規(guī)定深度前0.2～0.3m時，預(yù)留采用人工挖溝到規(guī)定的深度，避免超挖。在確保管基清潔度的前提下，做好管基清潔度的工作，使人、機(jī)緊密配合，提升工程進(jìn)度。此外，在地基開挖的同時，充分認(rèn)知施工現(xiàn)場的周圍環(huán)境、地質(zhì)和水文狀況，確保地基群開挖的質(zhì)量，對于距電桿、電線塔和建筑物過近時，為避免開挖放坡條件不足引發(fā)的安全隱患，可以采用支護(hù)開挖，例如，鋼板樁、頂管施工。埋地管道施工順序如圖2所示。

五、管道施工質(zhì)量通病及治理措施

（一）管道位置偏移或積水

產(chǎn)生的原因主要是施工測量放線有偏差，主觀上施工走樣，客觀上管線線型變化，例如，排水管道在平面上產(chǎn)生位置偏移，立面上容易產(chǎn)生積水甚至倒坡現(xiàn)象。通過預(yù)防措施可有效改善：第一，施工前，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求和操作手冊保護(hù)和復(fù)核交接樁。第二，施工放樣要充分考慮水文地質(zhì)的實(shí)際狀況，嚴(yán)格按照設(shè)計說明的埋深進(jìn)行放樣，要求作業(yè)人員對工序進(jìn)行自檢和交接檢，通過復(fù)測得出誤差，在允許范圍內(nèi)并滿足規(guī)范后，進(jìn)入下一道工序。第三，施工時，嚴(yán)格按照樣樁進(jìn)行，例如，排水管道溝槽和平基要做好軸線和縱坡測量驗(yàn)收。

（二）管道滲漏水以及功能性試驗(yàn)不合格

產(chǎn)生的原因主要是基礎(chǔ)不均勻下沉，而管道與管道、管道與配件本身及接口處施工質(zhì)量不合格、連接封堵不嚴(yán)密也容易引發(fā)滲漏現(xiàn)象。對此，可以采取如下措施：第一，認(rèn)真按設(shè)計要求施工，確保管道材料質(zhì)量，并確保地基具有足夠的承載力，尤其是自重較大的管道，為避免施工后地基不均勻沉降，可采用輕型動力觸探進(jìn)行擊打?qū)嶒?yàn)。第二，如果槽底土壤被擾動或受水浸泡，承載力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時，還應(yīng)做地基換填或補(bǔ)強(qiáng)，例如，先挖除松軟土層并超挖部分深度，用雜砂石、碎石或三七灰土等穩(wěn)定性好的材料回填密實(shí)換填，常見的可通過打入松木樁加片石鋪底、混凝土包管等措施，提高基槽底部的承載力，預(yù)防管道沉降引發(fā)的滲漏。第三，地下水位以下開挖土方時，應(yīng)采取有效的降排水措施，確保干槽開挖，必要時在槽坑底預(yù)留20cm厚土層，待后續(xù)工序施工時隨挖隨清除。

（三）井壁和與其連接管的結(jié)合處滲漏

第一，檢查井、閥門井等井室處于市政道路上時，在設(shè)計上應(yīng)優(yōu)先考慮現(xiàn)澆混凝土或預(yù)制模塊式混凝土結(jié)構(gòu)，更有利于結(jié)構(gòu)的耐久性。對于綠化、人行道等位置可采用磚砌井室，但砌筑砂漿要飽滿，勾縫全面不遺漏，及時壓光收漿并養(yǎng)護(hù)。第二，與井室連接的管外表面應(yīng)先預(yù)留套管，套管與管道之間要有良好的密封性，以防滲漏，設(shè)計管道為壓力管道時，還要考慮密封填充材料的抗震性和耐久性。

六、結(jié)語

綜上所述，自來水廠給排水管道設(shè)計與施工對城市給水管網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。在施工前，施工人員要細(xì)致調(diào)查施工場地，了解項(xiàng)目的具體要求，并制定一套科學(xué)的施工方案。在工程建設(shè)中，從實(shí)測到壓力測試，都由施工單位來完成，以此提升整個工程的質(zhì)量水平。

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作者簡介：陳卓（1992），男，湖南省長沙市人，本科，工程師，從事市政給排水工程施工管理工作。