市政工程输配水管道施工关键技术研究

刘 兵

（超胜工程项目管理有限责任公司，山东 济南）

引言

随着城市化进程的加速，市政工程建设在城市发展中的重要性日益凸显。输配水管道作为市政工程的重要组成部分，其施工质量直接影响到城市的供水安全与可靠性。因此，对输配水管道施工关键技术进行研究，对于提高市政工程质量具有重要意义[1]。市政管线施工方法和质量对管线的抗震能力具有决定性的影响。因此，对市政管线施工过程中的关键技术进行控制，并了解影响管线抗震能力的因素，对于确保市政管线的安全性和稳定性至关重要。对此，本文对市政工程输配水管道施工关键技术进行了研究。

1 市政工程项目概况

以某地区市政输水配套工程为例，开展对其输配水管道施工关键技术的研究。市政输水配套工程为新建一座配水厂，每天的配水规模为10.0 万m3，占地面积约为2.325 4 km2，其中包含两座容积为10 000 m3的清水池，一座加压泵站，办公楼，辅助用房，以及配水管道工程的配水管网。为了能够满足建设水量水压要求， 新修建的城市配水管网管径选用DN600～DN1100 mm，总长度设置为20.4 km。供水管网的敷设应与规划的发展及道路的建设同步展开，区域内的一些街道已经有了配水干路，但由于线路的制约，只能沿街敷设。

该地区具有雨热同季、四季分明的特点，每个季节的气候变化都非常明显。在夏季，气温较高，降水适中，不会过于干燥或潮湿[2]。冬季则气温较低，但也不会过于严寒。春秋两季的气候较为温和，既不会太冷也不会太热。该地区的日照时间充足，每天的平均日照时间约为3 000 h。此外，该地区的气候还有一个特点就是雾况较多，每年雾天数约为5 d。该地区的年平均气温约为9.8 ℃，最高气温和最低气温分别为36.9℃和-31 ℃。该地区的降水量较为适中，每年平均降水量约为700 mm[3]。此外，该地区的无霜期较长，每年无霜期的时间约为172-188 d。这些特点都表明该地区的气候条件非常适宜人类居住和发展农业。

2 管线敷设与输配水管道安装

该项目是一项市政基础工程，因此它的质量对当地居民的正常生活有很大的影响，因此，合理地选用施工方案并保证施工质量是非常重要的[4]。综合考虑，采用地下敷设的方式进行，选用球墨铸铁管作为施工管材，按照图1 所示流程进行安装。

图1 输配水管道安装流程

在沟槽开挖工程开始之前，技术人员需要仔细阅读施工图纸和相关的规范、工艺标准，并亲自前往现场进行勘察。他们需要对挖槽段的土壤类型、地下水的存在情况、地下构筑物的位置和状况、沟槽周围的地面建筑以及施工环境等有一个全面的了解[5]。根据这些信息，技术人员需要按照施工规范来确定合适的挖槽断面，以确保施工的顺利进行。当需要在原有的道路断路口挖土时，技术人员需要采取导航的措施，以确保交通不中断。他们可以采取铺设临时道路、设置临时交通标志等措施来引导车辆和行人绕行，同时也可以与当地交通管理部门合作，共同维护交通秩序。总之，技术人员在沟槽开挖之前需要进行充分的准备工作，以确保工程的顺利进行，并尽可能减少对周围环境和交通的影响[6]。合理选择施工机械，按要求采取相应的安全措施，以保证工程的质量和安全。在已有的埋地管线开挖时，应提前与相关主管部门沟通，并采取相应的处理措施，以避免对管线造成损害。在开挖过程中，为了保证槽底土体的稳定，在设计标高之上预留20 cm 进行人工清底。

沟槽开挖检查通过后，首段经设计、业主、勘察、质量监督机构和驻地监理共同检查，通过后才能开始下一步的施工，如不能满足要求，则应与相关部门进行协商。为防止行人落入沟中，在已有道路的一边设置了施工围篱。挖掘临时存放土的堆放地点和路径的选择，运输期间的覆盖，时间的选择，运输机械的选择，都要按照相关的城市规划、交通管理、市容卫生等相关法律法规进行，并在建设单位完成相应的手续之后，才能进行后续施工。如施工地段有良好的地基[7]。没有地下水的情况下，暂不进行地基处理，若土壤松软，发现有坟坑、枯井、地质不均匀等情况，需更换地基。

管道检查通过后方能下管。在下管之前，应该对管道的到货进行检测，这涉及文件和实际检测。钢管表面不得有裂缝，凹凸不平等不良现象。检查管子有无破损，用小铁锤轻轻敲击管子，管子表面有裂纹，有裂纹的管子不能使用。对于飞刺或铸砂，可以使用砂轮进行打磨或使用镊子进行剔除。对球墨铸管进行检验，要保证其内外表面光滑，外形清晰，不能有任何影响界面密封的缺陷[8]。若管线在行车道路上，则应在晚上下管。在建设过程中，要有专人负责维护，并且要在工地周围60 公尺范围内设立交通标志及警示灯。在下管之前，要向工人们做好技术交底，并对其进行严格的控制，保证其轴线及标高的误差最小。采用导链安装的方式施工，如图2 所示。

图2 吊链安装施工示意

管子安装完毕后，一定要保证插座上的第一根白色线条与插座对齐。用测尺量，检验各胶环之间的位置是否相同，同时观察套筒上的环隙是否一致。对接口处的检查要有专门的人员进行检查，检查结果要做好记录。监理工程师确认后方可进入下一步工作。在局部有小角的情况下，可通过角置法来解决。弯头直径不超过8°时，可作找角处理。但是要小心，每一个截面的偏折角都不能超过1.5°。为保证安全，应在通过检查的管线顶端贴上警告标志条。

3 回填压实

采用水撼砂技术完成对市政工程输配水管道施工中的回填压实工序，在施工前需要确保施工现场安全、清洁。准备所需的水撼砂材料和设备，如水泥、砂子、石头、灌浆机、振动器等。检查工具设备（如搅拌器、振动器）是否处于良好状态。在进行水撼砂施工前，必须对基础进行处理。如果基础为软土，需要进行换填等处理，以增加基础的承载力。使用水泥、砂子、石头等材料按照一定比例进行搅拌，形成水撼砂混合料。将搅拌好的水撼砂混合料灌入管道周围的空隙中，要保证充实，但要注意不能破坏管道。将振动器插入到灌浆后的水撼砂混合料中，进行振动密实。振动密实后，若有需要再次灌浆，直到水撼砂混合料饱满并密实。使用压实设备对水撼砂混合料进行压实，使其达到设计要求的压实度。最后进行养护，保证水撼砂混合料的强度和稳定性。图3 为完成沟槽回填后的结构示意。

图3 沟槽回填后的结构示意

其中，每层砂的厚度是影响水撼砂效果的关键因素，也就是决定最终回填密实度的重要参数。此外，每层砂回填的厚度还会直接关系到管材所承受的压力，因此，找到一个科学、合适的厚度值显得尤为重要。可通过下述公式计算得出回填土每坯不同回填厚度时的沉降量率：

式中：v 代表沉降量率；Δh 代表土体的最大沉降值；h代表土体原有厚度。通过该公式的运算分析得出，随着每层砂厚度的变化，沉降率逐渐减小。然而，在实际工程中，考虑到施工速度和效率等因素，每层回填砂的厚度并非越薄越好。综合考虑现场因素和回填密实度要求，当每层砂的厚度为20 cm 时，能够满足当地市政管道回填的相关控制要求。因此，建议该项目的管道回填厚度为20 cm。

在振动作用下，饱和松砂中的高势位不稳定平衡状态的土粒，如图4 所示，颗粒A 极容易发生滑动或滚动，并向低势位稳定平衡的位置移动。

图4 砂性土骨架示意

在此过程中，土体骨架发生振动，密实，强度下降，土颗粒之间的有效应力发生变化。初始时，土体中的有效应力主要是由土体的骨架来承受，然后逐步转化成孔压。在长期的振动作用下，孔隙水得不到很好地排除，从而使土体中的有效应力不断下降，同时孔压增大。对散料施加振动作用后，散料骨架上的颗粒会受到不同程度的惯性力干扰，进而在颗粒接触点上形成新的应力，此时在共同作用力下原有骨架结构会受到破坏，进而使得散料颗粒重新排列。根据上述分析可以为实际工程提供指导。

4 输配水管道施工效果分析

为进一步分析上述设计的施工方案在实际应用中的施工效果，对输配水管道在地震作用下的变形进行分析。将半个视波长内管道允许轴向变形位移写作：

表1 管口连接发生最大相对位移记录

采用上述施工关键技术后，发现各个管口连接位置的最大相对位移均未超过2.400 mm。这一数据表明，该技术的应用在有效缩小管口最大相对位移方面发挥了积极作用。

在地震等自然灾害发生时，管道系统的稳定性对其功能的正常发挥至关重要。相对位移的大小直接影响到管道的抗震能力，位移过大可能导致管道破裂、损坏，进而影响整个系统的正常运行。因此，通过应用这种技术，能够提高管道的抗震能力，确保其在遭受外部扰动时仍能保持稳定运行。

此外，施工质量的保障也是工程建设中不可忽视的一环。通过采用这种技术，能够确保各个管口连接位置的相对位移在可接受的范围内，从而提高整体施工质量。这不仅有助于保证工程的安全性，也有利于维护企业的声誉和经济效益。

综上所述，应用上述施工关键技术可以有效提高管道的抗震能力和施工质量，对于保障工程的安全性和稳定性具有重要意义。

5 结论

输配水管道施工关键技术的研究对于提高市政工程质量具有重要意义。在施工过程中，需要充分准备，严格遵照图纸要求进行施工，确保沟槽开挖与基础处理、管道安装与连接、管道防腐与保温等关键环节的施工质量。同时，进行功能性试验和验收也是保证输配水管道施工质量的重要措施。通过不断研究和改进施工技术，可以提高市政工程的建设质量，为城市的可持续发展作出贡献。