市政工程輸配水管道施工關鍵技術研究

劉 兵

（超勝工程項目管理有限責任公司，山東 濟南）

引言

隨著城市化進程的加速，市政工程建設在城市發展中的重要性日益凸顯。輸配水管道作為市政工程的重要組成部分，其施工質量直接影響到城市的供水安全與可靠性。因此，對輸配水管道施工關鍵技術進行研究，對于提高市政工程質量具有重要意義[1]。市政管線施工方法和質量對管線的抗震能力具有決定性的影響。因此，對市政管線施工過程中的關鍵技術進行控制，并了解影響管線抗震能力的因素，對于確保市政管線的安全性和穩定性至關重要。對此，本文對市政工程輸配水管道施工關鍵技術進行了研究。

1 市政工程項目概況

以某地區市政輸水配套工程為例，開展對其輸配水管道施工關鍵技術的研究。市政輸水配套工程為新建一座配水廠，每天的配水規模為10.0 萬m3，占地面積約為2.325 4 km2，其中包含兩座容積為10 000 m3的清水池，一座加壓泵站，辦公樓，輔助用房，以及配水管道工程的配水管網。為了能夠滿足建設水量水壓要求， 新修建的城市配水管網管徑選用DN600～DN1100 mm，總長度設置為20.4 km。供水管網的敷設應與規劃的發展及道路的建設同步展開，區域內的一些街道已經有了配水干路，但由于線路的制約，只能沿街敷設。

該地區具有雨熱同季、四季分明的特點，每個季節的氣候變化都非常明顯。在夏季，氣溫較高，降水適中，不會過于干燥或潮濕[2]。冬季則氣溫較低，但也不會過于嚴寒。春秋兩季的氣候較為溫和，既不會太冷也不會太熱。該地區的日照時間充足，每天的平均日照時間約為3 000 h。此外，該地區的氣候還有一個特點就是霧況較多，每年霧天數約為5 d。該地區的年平均氣溫約為9.8 ℃，最高氣溫和最低氣溫分別為36.9℃和-31 ℃。該地區的降水量較為適中，每年平均降水量約為700 mm[3]。此外，該地區的無霜期較長，每年無霜期的時間約為172-188 d。這些特點都表明該地區的氣候條件非常適宜人類居住和發展農業。

2 管線敷設與輸配水管道安裝

該項目是一項市政基礎工程，因此它的質量對當地居民的正常生活有很大的影響，因此，合理地選用施工方案并保證施工質量是非常重要的[4]。綜合考慮，采用地下敷設的方式進行，選用球墨鑄鐵管作為施工管材，按照圖1 所示流程進行安裝。

圖1 輸配水管道安裝流程

在溝槽開挖工程開始之前，技術人員需要仔細閱讀施工圖紙和相關的規范、工藝標準，并親自前往現場進行勘察。他們需要對挖槽段的土壤類型、地下水的存在情況、地下構筑物的位置和狀況、溝槽周圍的地面建筑以及施工環境等有一個全面的了解[5]。根據這些信息，技術人員需要按照施工規范來確定合適的挖槽斷面，以確保施工的順利進行。當需要在原有的道路斷路口挖土時，技術人員需要采取導航的措施，以確保交通不中斷。他們可以采取鋪設臨時道路、設置臨時交通標志等措施來引導車輛和行人繞行，同時也可以與當地交通管理部門合作，共同維護交通秩序。總之，技術人員在溝槽開挖之前需要進行充分的準備工作，以確保工程的順利進行，并盡可能減少對周圍環境和交通的影響[6]。合理選擇施工機械，按要求采取相應的安全措施，以保證工程的質量和安全。在已有的埋地管線開挖時，應提前與相關主管部門溝通，并采取相應的處理措施，以避免對管線造成損害。在開挖過程中，為了保證槽底土體的穩定，在設計標高之上預留20 cm 進行人工清底。

溝槽開挖檢查通過后，首段經設計、業主、勘察、質量監督機構和駐地監理共同檢查，通過后才能開始下一步的施工，如不能滿足要求，則應與相關部門進行協商。為防止行人落入溝中，在已有道路的一邊設置了施工圍籬。挖掘臨時存放土的堆放地點和路徑的選擇，運輸期間的覆蓋，時間的選擇，運輸機械的選擇，都要按照相關的城市規劃、交通管理、市容衛生等相關法律法規進行，并在建設單位完成相應的手續之后，才能進行后續施工。如施工地段有良好的地基[7]。沒有地下水的情況下，暫不進行地基處理，若土壤松軟，發現有墳坑、枯井、地質不均勻等情況，需更換地基。

管道檢查通過后方能下管。在下管之前，應該對管道的到貨進行檢測，這涉及文件和實際檢測。鋼管表面不得有裂縫，凹凸不平等不良現象。檢查管子有無破損，用小鐵錘輕輕敲擊管子，管子表面有裂紋，有裂紋的管子不能使用。對于飛刺或鑄砂，可以使用砂輪進行打磨或使用鑷子進行剔除。對球墨鑄管進行檢驗，要保證其內外表面光滑，外形清晰，不能有任何影響界面密封的缺陷[8]。若管線在行車道路上，則應在晚上下管。在建設過程中，要有專人負責維護，并且要在工地周圍60 公尺范圍內設立交通標志及警示燈。在下管之前，要向工人們做好技術交底，并對其進行嚴格的控制，保證其軸線及標高的誤差最小。采用導鏈安裝的方式施工，如圖2 所示。

圖2 吊鏈安裝施工示意

管子安裝完畢后，一定要保證插座上的第一根白色線條與插座對齊。用測尺量，檢驗各膠環之間的位置是否相同，同時觀察套筒上的環隙是否一致。對接口處的檢查要有專門的人員進行檢查，檢查結果要做好記錄。監理工程師確認后方可進入下一步工作。在局部有小角的情況下，可通過角置法來解決。彎頭直徑不超過8°時，可作找角處理。但是要小心，每一個截面的偏折角都不能超過1.5°。為保證安全，應在通過檢查的管線頂端貼上警告標志條。

3 回填壓實

采用水撼砂技術完成對市政工程輸配水管道施工中的回填壓實工序，在施工前需要確保施工現場安全、清潔。準備所需的水撼砂材料和設備，如水泥、砂子、石頭、灌漿機、振動器等。檢查工具設備（如攪拌器、振動器）是否處于良好狀態。在進行水撼砂施工前，必須對基礎進行處理。如果基礎為軟土，需要進行換填等處理，以增加基礎的承載力。使用水泥、砂子、石頭等材料按照一定比例進行攪拌，形成水撼砂混合料。將攪拌好的水撼砂混合料灌入管道周圍的空隙中，要保證充實，但要注意不能破壞管道。將振動器插入到灌漿后的水撼砂混合料中，進行振動密實。振動密實后，若有需要再次灌漿，直到水撼砂混合料飽滿并密實。使用壓實設備對水撼砂混合料進行壓實，使其達到設計要求的壓實度。最后進行養護，保證水撼砂混合料的強度和穩定性。圖3 為完成溝槽回填后的結構示意。

圖3 溝槽回填后的結構示意

其中，每層砂的厚度是影響水撼砂效果的關鍵因素，也就是決定最終回填密實度的重要參數。此外，每層砂回填的厚度還會直接關系到管材所承受的壓力，因此，找到一個科學、合適的厚度值顯得尤為重要。可通過下述公式計算得出回填土每坯不同回填厚度時的沉降量率：

式中：v 代表沉降量率；Δh 代表土體的最大沉降值；h代表土體原有厚度。通過該公式的運算分析得出，隨著每層砂厚度的變化，沉降率逐漸減小。然而，在實際工程中，考慮到施工速度和效率等因素，每層回填砂的厚度并非越薄越好。綜合考慮現場因素和回填密實度要求，當每層砂的厚度為20 cm 時，能夠滿足當地市政管道回填的相關控制要求。因此，建議該項目的管道回填厚度為20 cm。

在振動作用下，飽和松砂中的高勢位不穩定平衡狀態的土粒，如圖4 所示，顆粒A 極容易發生滑動或滾動，并向低勢位穩定平衡的位置移動。

圖4 砂性土骨架示意

在此過程中，土體骨架發生振動，密實，強度下降，土顆粒之間的有效應力發生變化。初始時，土體中的有效應力主要是由土體的骨架來承受，然后逐步轉化成孔壓。在長期的振動作用下，孔隙水得不到很好地排除，從而使土體中的有效應力不斷下降，同時孔壓增大。對散料施加振動作用后，散料骨架上的顆粒會受到不同程度的慣性力干擾，進而在顆粒接觸點上形成新的應力，此時在共同作用力下原有骨架結構會受到破壞，進而使得散料顆粒重新排列。根據上述分析可以為實際工程提供指導。

4 輸配水管道施工效果分析

為進一步分析上述設計的施工方案在實際應用中的施工效果，對輸配水管道在地震作用下的變形進行分析。將半個視波長內管道允許軸向變形位移寫作：

表1 管口連接發生最大相對位移記錄

采用上述施工關鍵技術后，發現各個管口連接位置的最大相對位移均未超過2.400 mm。這一數據表明，該技術的應用在有效縮小管口最大相對位移方面發揮了積極作用。

在地震等自然災害發生時，管道系統的穩定性對其功能的正常發揮至關重要。相對位移的大小直接影響到管道的抗震能力，位移過大可能導致管道破裂、損壞，進而影響整個系統的正常運行。因此，通過應用這種技術，能夠提高管道的抗震能力，確保其在遭受外部擾動時仍能保持穩定運行。

此外，施工質量的保障也是工程建設中不可忽視的一環。通過采用這種技術，能夠確保各個管口連接位置的相對位移在可接受的范圍內，從而提高整體施工質量。這不僅有助于保證工程的安全性，也有利于維護企業的聲譽和經濟效益。

綜上所述，應用上述施工關鍵技術可以有效提高管道的抗震能力和施工質量，對于保障工程的安全性和穩定性具有重要意義。

5 結論

輸配水管道施工關鍵技術的研究對于提高市政工程質量具有重要意義。在施工過程中，需要充分準備，嚴格遵照圖紙要求進行施工，確保溝槽開挖與基礎處理、管道安裝與連接、管道防腐與保溫等關鍵環節的施工質量。同時，進行功能性試驗和驗收也是保證輸配水管道施工質量的重要措施。通過不斷研究和改進施工技術，可以提高市政工程的建設質量，為城市的可持續發展作出貢獻。