某DN1400市政供水管道設計與施工

張海鋒

常州市規劃設計院 江蘇 常州 213002

依據相關專項規劃，常州市孟河、西夏墅片區供水主要依托新孟河水廠以及服務于該片區的安西增壓站，但至今均未實施。隨著該區域內需水量的日益增加，現有的輸水系統不能滿足其用水需求。根據規劃，擬實施一根長度約為2700 m的濱新路DN1400市政供水主管道，與現有的DN1200供水管接通。該DN1400供水管道北起魏村水廠，南至魏中路，作為孟河、西夏墅片區的專供管道，建設完成后可解決孟河、西夏墅片區的近期用水量需求，并滿足孟河區域最不利點壓力要求。

1 工程概況

1.1 前期準備

各專業針對該項目進行了明確分工，根據設計任務認真開展前期設計準備[1-2]，包括踏勘了解現狀地形、地貌，分析現狀測繪管線；分析濱新路周邊現狀路網情況，為后期管道施工期間的交通疏解提供參考資料；分析對沿線周邊既有建構筑物的可能影響及現狀平行、交叉管線的位置關系和保護距離。

1.2 工程地質

根據勘察報告，該DN1400給水管道全線位于②1淤泥質粉質黏土，該土層土性特征：流塑，切面稍有光澤，韌性及干強度中等，無搖振反應，局部夾粉土，含有機質。

1.3 管道設計

1.3.1 管道材料與接口

采用球墨鑄鐵管，并滿足《水及燃氣用球墨鑄鐵管、管件和附件》 (GB/T 13295—2013)的要求。管道過河及局部角度轉換處采用鋼管，滿足《鋼管》(GB/T 13793—2016)及管件(02S403)的要求。球墨鑄鐵管采用T型滑入式橡膠圈接口，鋼管采用焊接，球墨鑄鐵管與鋼管之間采用法蘭連接[1]。

1.3.2 管道基礎

采用砂（中、粗砂）墊層基礎，基槽開挖深度為2.8～3.2 m，支護專業全線設計拉森Ⅳ型小止口鋼板樁，樁長9 m。②1淤泥質粉質黏土承載力介于7～8 t之間，且地下水位較高，管道基礎采用80 cm塊石擠淤，采用20 cm碎石找平后滿鋪竹排一層，做20 cm中粗砂墊層后鋪設DN1400球墨鑄鐵管道，管道采用360°中粗砂包封,砂包封至管頂30 cm，砂面以上采用碎石回填至道路結構層。由于勘探點與管道不重合，施工過程中如遇未準確反應管道下方土質的情況，根據現場開挖情況作適當調整。

K0+145（起點）～K1+585段管道位于車行道下，沿途與多處雨、污水管道豎向交叉，對現有的DN400污水支管及d600～d800雨水支管采用倒虹形式處置，使DN1400供水管道平直敷設。

K1+600～K1+970段管道管位位于規劃道路紅線以外2 m，處于②1淤泥質粉質黏土及②2黏質粉土，②2黏質粉土土性特征：稍密，很濕，切面無光澤，韌性及干強度低，搖振反應迅速，含云母碎片，具層理，該土層承載力14 t。本段管道采用50 cm碎石土處理后做15 cm砂墊層+180°砂基礎+素土回填。

K1+970～終點段管道管位大多位于規劃道路紅線以外2 m，局部段管道管位位于現狀道路，管道整體處于②2黏質粉土及③1黏土，③1黏土土性特征：可塑，切面有光澤，韌性及干強度高，無搖振反應，含鐵錳結核及高嶺土條帶，該土層承載力19 t。規劃道路紅線外的管道采用10 cm砂墊層+180°砂基礎+素土回填；位于現狀道路范圍內的管道采用10 cm砂墊層+ 360°中粗砂包封至管頂30 cm，砂面以上采用碎石回填至道路結構層。

1.3.3 鋼管防腐

橋管：外防采用環氧帶銹底漆二道+環氧云鐵防銹中間漆一道+草綠色脂肪族聚氨酯面漆二道且外防涂層干膜厚度≥0.3 mm；內防采用白色飲水艙漆，一底二面，厚度為300 μm。埋地鋼管：外防采用100%固含量雙組份無溶劑聚氨酯防腐涂料，厚度≥800 μm，執行標準《鋼制管道及儲罐無溶劑聚氨酯涂料防腐層技術規范》（SY/T 4106—2016），內防采用白色飲水艙漆，一底二面，厚度≥300μm。

法蘭盤及螺栓防腐處理采用環氧煤瀝青兩度，螺栓連接時均須配彈簧墊片和普通墊片。

在進行鋼管探傷時，應逐口對鋼管進行油滲試驗。鋼管無損探傷抽檢數量應達到100%。

1.3.4 檢查井

車行道檢查井采用球墨鑄鐵框蓋(D400，側向橡膠圈)井蓋，其他位置檢查井采用鋼纖維混凝框蓋(C250級，側向橡膠圈)。車行道下檢查井井室外壁周圍50 cm以內采用碎石回填，分層夯實，密實度＞90%，位于車行道上的檢查井井周需采用加固措施[2]。

2 管道施工

K0+145（起點）～K1+585段沿途兩側有居民住房，若采用降水，可能對沿線建構筑物產生影響，現場溝槽明溝排除表面水，采用梢徑φ130圓木樁+拋石擠淤（拋石80 cm），對溝槽底基礎進行處理。圓木樁樁長6 m，沿開挖溝槽長度1 m范圍內打樁，每5 m間隔一段，樁中心間距50 cm。木樁頂標高與拋石頂標高一致，DN1400球墨鑄鐵管承插口大小頭位于施打木樁范圍[3-5]。

木樁加固段樁間用塊石填充（具體厚度現場實測計量），最后與拋石段一起用碎石找平至同一標高。拋石80 cm分二次拋石，分層壓實后采用20 cm碎石找平，并滿鋪竹排一層，做20 cm砂墊層后（中、粗砂）鋪設DN1400球墨鑄鐵管道，見圖1、圖2。

圖1 基礎施工

圖2 管道鋪設

3 施工中的問題與解決辦法

3.1 出現的問題

K0+147-K0+900 段輸水管管線于2022年6月23日開始鋼板樁支護施工（共計施打鋼板樁1300余米），支護段溝槽開挖后，道路出現約0.5cm的沉降約，鋼板樁西側3 m處道路出現縱向裂紋2道。觀察現場挖出的土質，符合地勘報告所述：土質為淤泥質粉質黏土，土質松軟且地下水位較高。8月13日下午，下管后采用砂回填至管道以上30 cm，加20 cm碎石后開始K0+520-K0+532拔試驗段拔樁(共計拔除 12 m)，在未采用相應拔樁措施的情況下，靠近拉森鋼板樁處道路出現部分坍塌，道路進一步沉降[6]，西側沉降深度約為 10 cm,東側沉降約為 5 cm，且在道路西側4 m處新增裂縫，管道沉降約為 10 cm。檢查管道接口完好，但是對現狀道路破壞嚴重，如圖3所示。

圖3 施工中出現的道路塌陷和裂縫

為了保證路面修復及管道的施工質量，暫停施工。觀測一周后，道路裂縫趨于穩定，邀請了巖土、管線、道路、結構等相關專家召開了專家咨詢會。與會各方及專家現場勘查，結合現有勘察、設計、施工、檢測等相關資料，綜合研究、分析后認為原因如下：

（1）本工程施工范圍的土質和濱新路路基較差，實驗段黃砂、碎石僅回填至圍檁底，距路面尚有80 cm左右未回填的情況下進行了鋼板樁的拔除。

（2）由于原濱新路東西兩幅的路面采用拼接施工，本身就存在一定間隙，在鋼板樁支撐、圍檁拔除后，此處易產生裂縫。

（3）拔除鋼板樁時帶出泥土較多，鋼板樁孔未能及時回填密實。

3.2 解決措施

（1）對于鋼板樁支護已全部施打、已完成的管道敷設段（420m），施工工序采用黃砂先回填至圍檁底部，然后拆除圍檁支撐，再用黃砂回填至原路面，經水密實后采用震動拔樁機進行跳拔施工方案[7-8]。

（2）對于鋼板樁支護已全部施打完成但尚未開挖敷設管道段，取消拋石擠淤+碎石+竹排墊層的原設計方案，采用50 cm毛石混凝土基礎+20 cm砂基礎，且管道大小頭處的木樁按照原設計施工，毛石混凝土基礎采用抽條式，在管道大小頭處自行斷開，后續的拔樁參照管道完成段的施工工序。

（3）對于道路恢復，待鋼板樁拔除穩定后，采用反開挖的形式進行施工，建議道路恢復結構層采用管頂30 cm黃砂+碎石+20 cm混凝土+20 cm水泥穩定碎石+10 cm瀝青。

同時，進一步明確了毛石混凝土基礎的做法：① 毛石應選用堅實、未風化、無裂縫、潔凈的石料，強度等級不低于MU20；毛石尺寸不應大于所澆部位最小寬度的1/3，且不得大于30 cm；表面如有污泥、水銹，應用水沖洗干凈。② 毛石混凝土的厚度為50 cm，底部做10 cm碎石墊層。澆筑時，應先鋪一層8～15 cm厚混凝土打底，再鋪上毛石。毛石插入混凝土約一半后再灌混凝土，填滿所有空隙，然后逐層鋪砌毛石和澆筑混凝土直至基礎頂面，保持毛石頂部有不少于10 cm厚的混凝土覆蓋層。所摻加毛石數量應控制不超過基礎體積的25%。③ 毛石鋪放應均勻排列，使大面向下，小面向上，毛石間距一般不小于10 cm，離開模板或槽壁距離不小于15 cm。

4 結語

① 該項目于2022年6月開始施工，施工完畢后經多方驗收并按照《給水排水管道工程施工及驗收規范》（ GB 50268—2008）和設計要求進行管道試壓，符合要求后于2023年元旦前實現通水。該供水管道設計工作壓力≤0.4 MPa，球墨鑄鐵管按0.8 MPa進行水壓試驗，鋼管按0.9 MPa進行水壓試驗。

② 通過該大口徑項目的設計，積累了大管徑球墨鑄鐵管、鋼管的實施經驗，進一步認識了拉森鋼板樁在工程中的應用，以及從支護、開挖、管道基礎處理、下管至管道回填，拔除鋼板樁至道路恢復全段施工過程。