市政排水管道施工、损坏、检测

　　【摘要】根据市政排水管道开槽法施工的工序，详细阐述了开槽埋管施工技术，主要是管道的测量放线工作、沟槽开挖、沟壁支撑、管道安装和沟槽回填，同时还论述了排水管道的损坏和检测。
　　关键词：开槽法；施工技术；损坏；检测
　　1概述
　　市政排水管道开槽法施工，一般包括以下工序:
　　（1）测量放线，根据设计图纸的内容，在地面上确定管道及有关地物的实际位置。
　　（2）沟槽开挖，包括土方挖掘和运输，排水以及管道基础处理等作业项目。当道路己建路面时，还包括路面开挖。
　　（3）沟壁支撑，支撑结构的作用是在基槽(坑)挖土期间挡土、挡水，保证基槽开挖和基础结构功能安全、顺利地进行。
　　（4）管道安装，包括下管和稳管、检查井砌筑以及管道接口，管道接口的质量是排水管道质量好坏的重要环节。
　　（5）沟槽回填，包括沟槽土方回填、分层夯实、场地清理等。
　　2开槽埋管施工技术
　　2.1管道的测量放线工作
　　（1）施工测量
　　管道工程施工测量有两个任务:一是把图纸上设计的管道先放到地面上，按设计的意图去指导管道的施工，二是把已施工的管道情况反映到竣工图纸上，作为资料归档，并用它指导管道的日常维护检修工作。
　　施工测量的内容主要有两个方面:一是用坐标法确定管道及有关地物的位置，要使用的仪器是经纬仪，也可用大、小平板仪以及全站仪等;二是使用高程数据(标高)确定管道的埋深，主要使用水准仪。
　　（2）管道的放线工作
　　临时水准点和管道轴线控制点的设置应便于观测且必须牢固，并应采取保护措施。开槽铺设管道的沿线临时水准点，每200m不宜少于1个。根据管道的起点、终点和转折点的设计坐标，或者和其他固定建筑物的关系，把它们测放到地面上，然后沿管道中线方向进行中线测量和纵断面水推测量。
　　2.2沟槽开挖
　　沟槽开挖的主要特点是:管线长、工作量大、劳动繁重、施工条件复杂。又因为开挖的土成分较为复杂，施工中常因水文地质、气候、施工地区等因素受到影响，因而一般较深的沟槽土壁常用木板或板桩支撑，当槽底位于地下水位以下时，需采取排水和降低地下水位的施工方法。
　　（1）沟槽的开挖断面
　　沟槽的开挖断面应考虑管道结构的施工方便，确保工程质量和安全，具有一定强度和稳定性。同时也应考虑少挖方、少占地、经济合理的原则。在了解开挖地段的土壤性质及地下水位情况后，可结合管径大小，埋管深度，施工季节地下构筑物情况，施工现场及沟槽附近地上、地下构筑物的位置因素来选择开挖方法，并合理地确定沟槽开挖断面。常采用的沟槽断面形式有直槽、梯形槽、混合槽等[1]；当有两条或多条管道共同埋没时，还需采用联合槽，见图1。
　　                  
　                                                                                   图1沟槽断面形式
　　（2）沟槽开挖施工方法，沟槽开挖有人工挖土和机械开挖两种施工方法。
　　①人工开挖
　　在小管径，土方量少或施工现场狭窄，地下障碍物多不易采用机械挖土或深槽作业时，底槽需支撑无法采用机械挖土时，通常采用人工挖土。人工挖土使用的主要工具为铁锹、镐，主要施工工序为放线、开挖、修坡、清底等。
　　②机械开挖
　　机械挖土目前使用的机械主要有推土机、挖土机、装载机等。机械挖土的特点是效率高、速度快、占用工期少。为了充分发挥机械施工的特点，提高机械利用率，保证安全生产，施工前的准备工作应做细，并合理选择施工机械。
　　2.3沟壁支撑
　　（1）支撑结构的作用
　　支撑结构的作用是在沟槽挖土期间挡土、挡水，保证沟槽开挖和安全、顺利地进行，并在沟槽施工期间不对相邻的建筑物、道路和地下管线等产生危害。
　　支撑结构一般是临时性结构，管道、基础施工完毕即失去作用。沟槽支撑与否应根据土质、地下水情况、槽深、槽宽、开挖方法、排水方法、地面荷载等因素确定。
　　（2）沟槽支撑的结构形式[2]
　　支撑结构应牢固可靠，必须进行强度和稳定性计算和校核，应便于支设和拆除及后续工序的操作。支撑材料要求质地和尺寸合格，保证施工安全，应在保证安全的前提下，节约用料。
　　横撑见图2（a），即撑板(挡土板)水平放置，然后沟两侧同时对称竖立方木再以撑木顶牢。横撑用于土质较好，地下水量较少处。横撑安设容易，但拆除时不大安全。②竖撑见图2（b），即撑板(挡土板)垂直立故，然后每侧上下各放置方木木，再用撑木顶牢。竖撑用于土质较差，地下水较多或有流沙的情况。横撑、竖撑根据所使用的材料可分为:木板撑、钢木混合的木板工字钢支撑等形式。
　　                              
　　                                                                                             图2支撑形式
　　2.4管道安装
　　在给排水管道施工中，沟槽挖好后，对地基进行检验合格后，管道到下到沟槽内，稳定管道后再进行接口作业。每一个环节都很重要。
　　（1）下管前的准备工作
　　①沟槽的检查，下管前应对沟槽进行检查:检查槽底是否有杂物，有杂物应清理干净，并做好地基处理，必要时需消毒。
　　②管材的检查，下管前应详细检查管材、管件及接口材料是否符合质量要求。
　　（2）管道安装
　　把管子从地面下到沟槽的方法很多，应以施工安全、操作方便为原则，并根据工人操作的熟练程度、管径大小、每节管子的长度和重量、管材接口强度、施工环境、沟槽深度及吊装设备供应条件，合理地确定下管方法。
　　当管径较小，管重较轻时，如陶土管、塑料管、直径400mm以下的铸铁管、直径600mm以下钢筋混凝土管，可采用人工方法下管。大口径管子，只有在缺乏吊装设备和现场条件不允许机械下管时，才采用人工下管。大口径的管道以及钢筋硅管道一般采用机械下管人工配合方法[3]。
　　（3）管道回填土
　　回填土土质原则上采用砂或土质较好的土。当采用开槽中的较好土质作为回填土时应将土块、砾石、异物等去除。管道安装工作完成后。应邀请设计、建设部门等有关单位，进行隐蔽验收，然后抓紧回填土施工。
　　2.5沟槽回填
　　沟槽回填分为部分间填及全部回填。当管道施工完毕，尚未进行水压试验或闭水(气)试验前，在管道两侧回填部分土，是为了保证试验时，管道不产生位移的需要;当管道验收合格，则进行全部回填。尽可能早回填可保护管道的正常位置。避免沟槽坍塌或下雨积水，并可及时恢复地面交通。
　　填方土料应符合设计要求，保证填方的强度和稳定性，沟槽回填土的重量一部分由管于承受。提高管道两侧(胸腔)和管顶的回填土密实度，可以减少管顶垂直土压力。根据经验，管道两侧及管顶以上500mm范围内的密实度应不小于95%。土方回填常采用如下机具:木夯、铁夯、蛙式夯、火力夯、履带式打夯机、压路机等。每层土夯实后，应测定密实度。测定的方法有环刀法和贯入法两种[4]。
　　3排水管道的损坏、检测
　　3.1排水管道的损坏形式
　　埋设在地下的排水管道常常因为材料质量、施工质量、腐蚀、地基处理不当、交通动荷载、地基沉陷等种种原因而导致管道接口错位、脱节，管体裂缝、破损、检查井井体渗水等结构性损伤，在地下水水位较低的地区易造成污水外渗;在地下水水位较高的地区，地下水会从管道不严密处渗入。地下水渗入更严重的后果是:管道周围的土体(回填材料)会随地下水从管道的不严密处进入排水管道，从而逐步淘空管道周围的土体(形成空洞)，如果管体有结构性损伤，如裂缝等，或者当管道承受外荷载的能力不够时，特别是一些柔性管材，一旦失去周围土体的支撑，管道会很快被压垮（见图3）。其结果是道路路面下沉，严重的会造成路面塌陷。
　　                                 
　　                                                                                 图3管道被压垮的机理过程示意
　　3.2排水管网的主要问题
　　（1）南方大部分城市地下水较丰富。据同济大学的一项调查研究发现，管网的病害造成老城区地下水渗入量己超过污水总量的20%。在地下水稀释作用下，进入城市污水处理厂的原生污水的COD等指标降低，从而影响到污水处理厂按设计参数运行，降低了污水处理厂的运行效率和处理效果。在地下水长期的搬运作用下，排水管道附近土壤流失，使路基松动。路面高低不平的情况在我国城市中随处可见，路面塌陷危害交通安全的事故也时有发生。同时管网中淤泥沉积的概率大大提高，增加了设施养护的劳动强度。
　　（2）北方大部分城市的地下水位普遍较低，大量的污水通过渗漏的方式，直接影响了地下水资源，给环境带来了极大的隐患。同时因受雨季或污水排放的影响，使管道外部附近的土壤极易流失，给道路的安全带来了威胁。
　　（3）其他水源对管道的影响。当排水管道附近存在自来水漏点或地下水源很丰富等情况时，也会对管道周围基础存在冲蚀作用。
　　（4）其他方面的影响。地基的不均匀沉降，地面动荷载的长期影响，管道所处土壤的性质等各种原因使老龄管道存在安全隐患。
　　3.3排水管网的检测
　　（1）传统的检测方法
　　①观察同条管道相间窨井内的水位，确定管道是否堵塞。
　　②观察窨井内的水质成分，如上游窨井中为正常的雨污水，而下游窨井内流出的是黄泥浆水，说明管道中间有断裂或塌陷。
　　③摇车（牛）进行疏通。
　　④发现道路开裂或塌陷，进行开挖检查。
　　以上的方法具有一定的盲目性，不但费用大，而且无法对管道中的状况进行正确评估。
　　（2）管道电视检测方法
　　管道电视检测在国外称管道CCTV（ClosedCircuitTelevision）检测，是目前国际上用于管道状况检测最为先进和有效的手段。近两年国内一些城市如上海、广州、深圳等已开始引进该类检测系统，并取得了非常好的效果。
　　管道电视检测系统是由三部分组成：主控器、操纵线缆架、带摄像镜头的“机器人”爬行器。主控器可安装在汽车上，操作员通过主控器控制“爬行器”在管道内前进速度和方向，并控制摄像头将管道内部的视频图象通过线缆传输到主控器显示屏上，操作员可实时的监测管道内部状况，同时将原始图象记录存储下来，做进一步的分析。当完成CCTV的外业工作后，根据检测的录象资料进行管道缺陷的编码和抓取缺陷图片，以及检测报告的编写，并根据用户的要求对CCTV影像资料进行处理，提供录象带或者光盘存档，指导未来的管道修复工作。
　　（3）排水管网的内窥检测
　　我国城镇排水管道的检测长期以来都是通过简单的量泥斗、潜望镜以及潜水员手摸管道内壁等方法来进行的。主要是用于突发事件(如路面出现裂缝等)发生时的检查。随着现代检测技术的发展，可以对管道进行定期检测。管道内窥检测可分为排水管道功能性检测和排水管道结构性检测两大类[5]。
　　①排水管道功能性检测。主要是以检查管道排水功能为目的。一般检测管道的有效过水断面，并将管道实际过流量与设计流量进行比较，以确定管道的功能性状况。对于这类检测出来的问题一般可通过日常养护等手段进行解决。
　　②排水管道结构性检测。主要是以检查管道材料结构现状为目的。这类检测主要是了解管道的结构现状以及连接状况，通过综合评估后确定管道对地下水资源及市政设施是否带来影响。对于这类结构性问题，被检测出来后一般需要通过修复的手段来解决。
　　参考文献：
　　[1]孙慧修.排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社，1999.131~139
　　[2]张宪吉.管道施工技术[M].北京:高等教育出版社，1995.125~139
　　[3]吴彦忠.建筑密集区大型开槽埋管施工技术[J].上海市政，2004,Vol.(1):43~44
　　[4]刑丽贞，陈文兵，孔进.市政管道施工技术[M].北京:化学工业出版社，2004.71~108
　　[5]唐建国，朱保罗.排水管道非开挖技术的分类和选择.给水排水，2005,Vol.31(6):83~90