市政工程雨污分流管道施工技術研究

范廷光

中鐵北京工程局集團城市軌道交通工程有限公司 安徽 合肥 230000

雨污分流指的雨水和污水分開排放，敷設不同的管道進行排水。其中，雨水排放到河道或回收再利用，污水則進入污水處理廠，避免污水對河道造成污染，提高污水處理效率[1]。近年來，隨著城市化進程加快，政府對雨污混排加大了檢查與管控力度，堅決杜絕雨污混排造成的污染，市政工程采用雨污分流模式是一個主流，對于建設海綿城市具有積極意義。

1 工程概況

本市政雨、污分流綜合改造為軌道施工的相關工程，位于次主干道太和路和部分商業生活片區。針對五號線軌道施工，影響地鐵施工和部分雨、污水混排問題，結合政府開展控源、截污、分流等水環境治理工作，完善雨、污水處理能力不足、污染源較多、混流管道接入雨、污水管道等問題。為進一步解決這些問題，該附屬項目是配合實施雨污分流綜合改造施工，包括新建污水管道4000 m、雨水管道3500 m，管線維護800 m，總投資費用約3400萬元。

2 雨污分流總體施工方案

2.1 污水量和管道水力驗算

準確計算污水量，才能確定管道系統。目前計算污水量的方法較多，我們綜合考慮建設用地用水量指標、用地面積、污水排放系數、污水收集率和地下水滲入率等因素，得到計算公式如下：

式中，Mw表示綜合污水量，A表示建設用地面積，Q表示單位建設用地用水量指標，α表示污水收集率，β表示污水排放系數，Kc表示地下水滲入率，Kd表示日變化系數。本項目中，α取值100%，β取值0.85，Kc取值10%，Kd取值1.4。計算得到不同片區的污水量見表1。

表1 擬建區域內的污水量計算結果

根據污水量計算結果，確定1#污水管道管徑為800 mm，流速為1.3 m/s，過水能力為38650 t/d，可滿足排放要求。2#和3#污水管道管徑為800 mm，流速為1.0 m/s，過水能力為55480 t/d，可滿足排放要求。

2.2 管道銜接方式

本次改造項目中，結合已有的雨污合流管道，新建污水管道并接入現狀污水管道中。為滿足雨污分流要求，采用截流式分流制，在現狀合流支管上做適當的溢流措施，如下圖1所示。

圖1 雨污分流管道銜接示意圖

圖2 混凝土承插管圖

圖3 檢查井管圖

2.3 施工方案比選

雨污分流管道施工中，常用的技術方案有兩種。一是開槽施工，適用于地層穩定的區域，利用挖掘機配合人工進行土方開挖，優點是施工作業簡單，工期較短，方便現場管理和質量控制。缺點是對周邊環境影響大，二是頂管施工，適用于地表不具備開槽條件、地下無障礙的區域。施工時先在合適位置開挖工作井，將管道吊放至工作井內，利用千斤頂對管道頂進，直至所有管道安裝完成。該方案的優點是不會破壞地面建筑物，不會影響正常交通出行；缺點施工操作難度大，對地下工況的要求高[2]。由于本項目地址較為復雜，電力、供水、通訊、熱力、燃氣、交通等不明管線較多，結合本工程實際情況，從成本、工期、安全、質量、環境保護等多方面進行綜合比選，最終采用開槽施工方案。

3 雨污分流管道施工技術方法

雨污分流管道開槽施工的基本流程：前期準備→溝槽開挖→地基處理→管道安裝→檢查井施工→管道閉水試驗→坑槽回填。具體施工方法介紹如下。

3.1 前期準備

（1）熟悉圖紙。組織專業技術人員熟悉設計圖紙，正確理解設計意圖，明確關鍵部位和重要工序。尤其是樁號、水準點等數據，要進行多次校核，為后續施工作業提供指導。

（2）現場勘察。了解施工現場的地質水文條件、地面建筑物、地下管線、交通運行情況，和相關管理部門溝通協商，采集必要的數據信息，為制定施工方案提供數據支持。溝槽開挖地段的地下水位低，土質以粉土、粉質黏土為主，地下管線因完工時間早，施工資料缺失，其走向、埋深不夠明確清晰。

（3）測量放線。由專業測量團隊放出溝槽的開挖中線、高程，臨時水準點每100 m設置1個。開工前，還要對已有管道、地面建筑物與新建管道的銜接位置、高程進行測量校準。

3.2 溝槽開挖

（1）溝槽機械開挖為主、人工開挖為輔，在沒有特殊要求的路段，開挖與支護同步進行。其中，溝槽底部的開挖寬度要符合設計要求，或根據下式計算：

式中，B表示溝槽底部開挖寬度（mm）；D0表示管道外徑（mm）；b1表示管道一側的工作面寬度（mm）；b2表示有支撐要求時管道一側的支撐厚度，取值150～200 mm；b3表示現澆砼管渠一側模板的厚度（mm）。

（2）溝槽開挖期間，堆土距離溝槽邊緣≥80 cm，高度在1.5 m以內。臨時堆土或施加荷載時，不能影響管線、建筑物的安全，不能掩埋管道閘閥、雨水口、井蓋等，也不能妨礙這些設施正常使用。

（3）溝槽開挖深度超過3 m要分層開挖，每層開挖深度≤2 m。先用挖掘機開挖，距離槽底200 mm時改為人工開挖，直至達到設計高程。

（4）溝槽支護方面，本工程坑槽深度＜3 m的路段，放坡開挖不設置支撐；開挖深度＞3 m的路段，使用鋼板樁支護，型鋼作為橫梁，橫梁與鋼板樁之間的間隙使用木板墊實，橫梁、橫撐與鋼板樁牢固連接。

（5）溝槽開挖完成，按照表2進行質量檢查，通過驗收才能進入下道工序。

表2 溝槽開挖的允許偏差及檢查方法

3.3 地基處理

（1）溝槽開挖到位后，檢查基槽承載力，看是否滿足設計要求，不滿足則要進行加固處理。

（2）因排水不良擾動地基土，擾動深度＜100 mm，使用天然級配砂石回填處理；擾動深度＜300 mm且下部堅硬，先用卵石或塊石回填處理，再用礫石填充空隙[3]。

（3）槽底局部超挖深度在150 mm內，采用挖槽原狀土回填并夯實，其壓實度要高于原地基土的密實度或符合設計及規范要求。

3.4 管道安裝

（1）本工程使用承插式混凝土管，管徑為800mm和500mm兩種。混凝土管進場后，首先進行外觀檢查，看承口、插口尺寸及平整度，測量承插口環向間隙，以選擇相適配的膠圈，及時報監理驗收并進行檢測相關數據。

（2）管道吊放時使用高強尼龍吊裝帶，注意保護管道防止造成混凝土損傷。吊裝時標記出管體重心，管道施工時，管節承插口面向流水方向。

（3）管道對接時，將承插口內的雜物清理干凈，在承插口均勻涂抹潤滑劑。然后清理膠圈，同樣涂抹潤滑劑。套上膠圈時，確保平順無扭曲，放松外力后回彈量≤10mm，各部位不能翹起。

（4）采用吊車吊裝，安裝時保持速度均勻、緩慢，專人指揮，安裝時檢查膠圈滾入情況，隨時校正膠圈位置。每一節管道安裝完成，及時檢查軸線和高程，符合設計要求對管體進行固定。

（5）在接口處涂抹高標號水泥砂漿，先將接口處洗刷干凈，分兩次涂抹：第一層砂漿厚度為帶厚的1/3，確保管壁連接牢固；第一層砂漿初凝后涂抹第二層，用弧形抹子持壓抹帶成型，并安排專人灑水養護[4]。

3.5 檢查井施工

（1）分階段開展清淤工作，按照從上游到下游的順序，確認環境安全后作業人員進入檢查井內，將磚石、淤泥等殘留物清理干凈。上游段清理完成封閉處理，對下游段進行清理，避免淤泥雜物流入，保證整個管道井的暢通性。

（2）井圈澆筑混凝土前，對檢查井的各項參數進行檢驗，見表3。

表3 檢查井的允許偏差和檢驗方法

（3）井蓋安裝時，井口、井框、加固井圈等相吻合，檢查井蓋是否完好，出現破損、裂痕的井蓋杜絕使用。

3.6 管道閉水試驗

（1）管道安裝完成，且通過質量驗收進行閉水試驗。注水時，上游段的水位要超過管頂3 m，高度接近上游井口的高度。

（2）注水過程中，檢查管井、管道有無漏水、滲水等情況。整個試驗持續2天(48h)，當注水量達到規定要求后，開始動態觀測和記錄，檢驗水頭部位是否恒定。

（3）滲水量計算公式：

式中，q表示實際滲水量參數（L/min·m），W表示實際補水量（L），T表示觀測時間（min），L表示試驗段管道的總長度（m）。根據計算結果，當q≤允許滲水量，說明閉水試驗合格。

3.7 溝槽回填

（1）管道水壓試驗前，先對接口以外的管道兩側、管頂進行回填，回填高度≥50 cm。通過閉水試驗后，對其他部分進行回填。

（2）回填時，溝槽內不能有雜物和積水，使用砂礫、石灰土回填時，檢查質量符合設計要求。每層回填土的虛鋪厚度，根據壓實機具確定，本工程中使用輕型壓實設備，虛鋪厚度為200～250 mm。管底基礎部位到管頂上方500 mm范圍內，必須人工回填；管頂上方500 mm以上范圍，使用機械在管道軸線兩側同時夯實。

（3）回填結束后，管頂覆土的最小厚度要滿足規范及設計要求。

4 現場施工質量控制措施

4.1 建立質量管控體系

市政工程雨污分流管道施工中，建立完善的質量管控體系，才能對施工作業進行監督指導，及時發現問題并糾正處理，避免出現質量缺陷。一是綜合施工資料，編制科學可行的施工方案，考慮到地質、水文、交通等條件的影響，采取有效的管理措施。二是成立項目部后，以項目經理和總工為核心，建立質量管理組織，制定質量保證措施，落實各項管理制度，如技術交底制度、安全教育和技能培訓制度、三檢制度等。三是引入信息技術，如視頻監控系統、RFID識別技術，對整個施工過程進行全方位監控，配合考核制度和獎懲措施，充分調動施工人員的積極性、主動性。

4.2 加強材料設備管理

雨污分流管道施工中，最重要的材料就是管材質量。材料進場時進行驗收，檢查質量合格證、性能檢驗報告等，并按照規范要求采樣復檢，合格后才能使用。管節、構配件、半成品等，運輸、保管、施工中采取有效措施保護，防止發生損壞、銹蝕。另外，機械器具采用一人一機負責制，定期維護保養，避免帶病運行。

5 結語

綜上所述，排水系統是市政工程的重要組成部分，雨污分流是目前環境治理一項緊迫任務，要認真落實雨、污水混排工作。本文結合實際案例，介紹了雨污分流總體施工方案及施工技術方法，希望為類似工程的施工提供參考。值得注意的是，現場施工時應建立安全、質量管控體系，加強材料、設備管理，落實安全、技術交底，才能保證施工安全、質量，實現綜合效益的最大化。