论市政排水管道工程设计及施工质量控制

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  摘要:本文主要根据笔者多年市政给排水工程经验对我国城市排水系统规划、设计和发展以及排水管道系统常见问题及如何保障排水管道系统施工质量等做了重点分析。
  关键词:市政;排水管道;设计;施工
  Abstract: This paper according to the years of municipal water supply and drainage engineering experience to our country city drainage system planning, design and development as well as the drainage pipeline system common problems and how to guarantee the drainage system construction quality make key analysis.
  Key words: municipal drainage pipeline; design; construction
  中图分类号: TU99
  
  雨果說:“下水道是城市的良心。”城市排水管道系统是现代化城市不可缺少的重要基础设施,它的任务是及时收集、输送城市产生的生活污水、工业废水和降水。排水系统是其服务区内其他工程设施得以正常使用的重要设施之一,确保其施工质量至关重要。根据多年来从事施工技术工作的经验,对市政排水管道工程施工及其施工过程中常见的通病做一些综合分析。
  一、我国城市管网现状
  近几年来,每逢夏季多雨季节,不断有城市因暴雨发生严重内涝的情况。以往鲜亮的城市在瞬间变成“水城”,暴露了一些看似“现代化”的城市在城市排水系统的规划设计、建设管理等方面的严重落后。面对频频发生的此种情况,我们如何解释?是近期我们国家环境问题日益严重?还是未能足够重视的排水管道问题?国内许多城市排水管道不成系统,管道排水能力差,排水网普及率低,人均占有排水管道长度大约为0.55m,而发达国家人均占有长度超过4m。我国以前由于在城市基础设施建设方面比较落后,没有对排水管道根据水的来源进行分设,采用的是雨水和污水合用一条排水管道的形式,即合流制的排水系统。随着经济的发展和环境意识的增强,再加上水资源越来越珍贵,为了能够更好的利用各种水资源,目前开始实施雨水和污水各用一条排水管道的排水方式。
  二、雨污分排的意义和方案探讨
  作为城市化进程的必然结果,雨污分排势在必行。大量的农村剩余劳动力进入城市、乡村的城镇化、人口密集度的提高,对城市污水处理提出了新的挑战。雨污分流后,能加快污水收集率,提高污水处理率,避免污水对河道、地下水造成污染,特别是雨水可以进行露天存储,还能降低污水处理成本,这也是雨污分流的一大益处。雨污分流便于雨水收集利用和集中管理排放,降低水量对污水处理厂的冲击。
  就此问题我们可以看一下国内“最不怕淹的城市—青岛”。对地处季风区的中国城市,夏季暴雨是家常便饭。德国侵占青岛时期,铺设雨水管道29.97公里,铺设污水管道41.07公里,雨污合流管道9.28公里,总长度约为80公里。德国建造的下水道,最高处达到2.5米以上,宽度3米。青岛栈桥东侧一个德国时期保留下来的泄洪口直至今日还在使用[1]。青岛之所以发展成为一个最不怕暴雨的城市,得归功于德国在侵占期间所带来的欧洲建设理念。
  按照和清政府的租借条约,德占青岛99年。所以,德国殖民者登陆之初,它的城市规划建设几乎按照100年的高标准设计、施工。德国人意识到了与供水系统同步建设排水系统的重要性。因此《胶澳发展备忘录》明确提出,“通过中央输水管道提供保证安全的优质饮水,扩建下水道网,以及清运中国人的垃圾等,都是面临的紧迫任务[2]。” 当时青岛是中国唯一一个雨污分流的城市。铺设下水管道所用的水泥、钢筋均来自德国,而铺设的下水管道尺寸之大甚至被德国人自己称为“怪物”。曾有媒体实地探访,德国排水系统部分主干道甚至宽阔得“可以跑解放牌汽车”。
  另一个例子就是“江西赣州古城千年不涝,宋代排水系统仍发挥作用”。2010年6月21日,赣州市部分地区降水近百毫米,市区却没有出现明显内涝,甚至“没有一辆汽车泡水”。此时,离赣州不远的广州、南宁、南昌等诸多城市却惨遭水浸,有的还被市民冠上“东方威尼斯”的绰号。这一切的不同,都源于赣州市至今发挥作用的,以宋代福寿沟为代表的城市排水系统,它是由道路雨水口、排水管沟、露天蓄水塘形成的综合收集、储水、排水体系。包括广东省一位城管局局长在接受当地媒体采访时都承认,城市排水系统做得最好的是江西赣州。不过,他特地强调,“这个系统也是古人留下的”。但在今天,城市开发过快的脚步使得其中部分水塘填平用作商住用地,也在蚕食着这一宝贵的排水体系活化石。
  面对国内外、古代现代对比明显的排水管道系统,我们应该怎么提高我们国家的排水系统?我想主要实施途径有二:
  一是要做好城市市政排水系统的规划和设计;主要是在新建社区,一定要做好雨污分排的规划和落实工作,可以考虑先从外围做起,然后利用旧区拆迁改建的机会,逐步完成内部旧城区排水系统的改造,对于不便开挖的地段可以采用顶管等措施施工;切实做到两个系统泾渭分明,有利于雨水的简单处理和快速排泄;同时也使得污水处理能力集中到城市污水上来,使得污水系统不因天气原因受到大量雨水冲击。
  二是要做好管道工程的施工质量控制。作为规划设计完成了雨污分离的设计后,对于施工中一定要避免施工单位因为偷工减料,或者避免麻烦,经常在最后还是将雨水管道接入污水管道当中;这种施工中的通病做法,在于施工单位往往不能明确意识到雨污分排的重要意义,或者仅仅是为了减少工作量,就图近便将雨水管道接入污水管中;在施工中和质量验收时都应该特别注意这部分工程的施工情况,必要时应当逐井检查;为了明确该工作质量,可以在地面设置明显标识和在管道附近公开明示“管道走向示意图”。
  三、排水管道工程质量保障及通病防治
  1.污水管道闭水试验不合格
  造成这种情况的主要原因是基础不均匀下沉,管材及其接口施工质量差、闭水段端头封堵不严密、井体施工质量差等原因均可产生漏水现象。
  (1)管道基础条件不良将导致管道和基础出现不均匀沉陷,一般造成局部积水,严重时会出现管道断裂或接口开裂。重点预防措施是:①当地基地质水文条件不良时,应进行换土改良处治,以提高基槽底部的承载力。②如果槽底土壤被扰动或受水浸泡,应先挖除松软土层后和超挖部分用砂或碎石等稳定性好的材料回填密实。必要时,采用素混凝土等进行垫层处理。(2)管接口填料及施工质量差,管道在外力作用下产生破损或接口开裂。重点防治措施: ①选用质量良好的接口填料并按试验配合比和合理的施工工艺组织施工。②接口缝内要洁净,对水泥类填料接口还要预先湿润,而对油性的则预先干燥后刷冷底子油,再按照施工操作规程认真施工。
  (3)检查井施工质量差,井壁和与其连接管的结合处渗漏。防治措施:
  ①检查井砌筑砂浆要饱满,勾缝全面不遗漏;抹面前清洁和湿润表面,抹面时及时压光收浆并养护;遇有地下水时,抹面和勾缝应随砌筑及时完成,不可在回填以后再进行内抹面或内勾缝。
  ②与检查井連接的管外表面应先湿润且均匀刷一层水泥原浆,并座浆就位后再做好内外抹面,以防渗漏。
  (4)闭水段封口不密实,又因其在井内而常被忽视,如果采用砌砖墙封堵应该注意:
  ①砌堵前应把管口0.5m左右范围内的管内壁清洗干净,涂刷水泥原浆,同时把所用的砖块润湿备用。
  ②砌堵砂浆标号应不低于M7.5,且具良好的稠度。
  ③勾缝和抹面用的水泥砂浆标号不低于M15。管径较大时应内外双面勾缝,较小时只做外单面勾缝或抹面。抹面应按防水的5层施工法施工。
  (5)闭水试验是对管道施工和材料质量进行全面的检验,其间难免出现三两次不合格现象。这时应先在渗漏处一一做好记号,在排干管内水后进行认真处理。对细小的缝隙或麻面渗漏可采用水泥浆涂刷或防水涂料涂刷,较严重的应返工处理[4]。处理后再做试验,如此重复进行直至闭水合格为止。
  2.埋设的排水管(钢筋砼承插管、塑料管)开裂、变形及渗水
  产生问题的主要原因通常是:管材不合格、回填材料不对、回填不密实、管道受外力影响。防治措施具体包括:
  1)检查钢筋砼承插管外观有无麻面及露筋,抽查其钢筋设置是否符合设计及规范要求,检查砼强度是否满足设计要求。检查依据:GB/11836—1999. JC640—1996。
  2)检查塑料管及密封圈(HG/3091)的外观是否有裂缝、气孔、破损等缺陷。检查依据:CECS122:2001.CECS164:2004. GB/T19472.1-2。
  3)严格检查塑料管的竖向变形(小于5%)是否达到设计及规范要求CECS164:2004—5.3.3。检查方法:拖拉法。特别注意夏季塑料管材容易受到温度影响产生形变,长度形变量有可能超过2%,施工应当避免中午高温时进行管材测量和放料、组装。
  4)对管道地基处理不得采用打入桩。
  其次,对管道接口等部位检查是否存在受到地基变形导致受力情况,此种情形应当进行地基改良、管道使用砼浇筑包裹等措施进行补救。
  如果建筑物的地基并不稳固,或者不能确认沉降是否已经稳定,应当慎重对待排水管道的后续安装工作,应当完成沉降观测后,并在确认基本稳固的前提下,进行管道和主体建筑物的连接。
  3.管道路面沉陷及检查井路面开裂
  顶管工程引起路面沉陷产生的原因包括基础下沉、地下水渗入冲刷管周土质等原因。防治措施一要严格控制顶管的中线及高程,避免管道错位。认真处理管道接口(Q、S、G、P)《顶管施工技术及验收规范》。二是顶管上部超挖部分应在顶进完成后注浆填实。
  检查井盖周沥青路面开裂产生的原因一般是井周基础回填不密实、井盖座未固定[5]、管道渗漏、检查井封堵不严、接口部位滤水材料填充不足等原因。出现这种情况后主要措施是开挖进行回填夯实或者注入混凝土补强等,路面范围内的井室周围应采用石灰、砂、砂砾石材料回填并捣实(宽度不宜小于40厘米)。
  四、市政排水管道土方工程施工及常见问题探讨
  1、 管道基础
  (1)砂石基础,常用于UPVC管或PE缠绕管。施工比较方便。常见施工问题主要是砂石基础的厚度不足或基本没有。特别是在南方一些城市地下水位高于管道时,如不设置砂石基础(兼过滤水作用),极易造成砂土流失,形成道路沉降等现象。控制措施是检查砂石层厚度。
  (2)钢筋混凝土基础或素混凝土基础,常用于钢筋混凝土管道或地质条件非常差时的UPVC管或PE缠绕管。常见问题是结构厚度不足、混凝土内配筋及管座预埋钢筋错误。控制措施是浇筑前后履行检查验收制度。
  2、检查井砌筑
  排水检查井砌筑除了需要满足一般的砌体或混凝土要求外还需注意一下几点情况。特别注意如果使用砖砌结构应当尽量使用烧结砖,而避免使用蒸压粉煤灰砖块;一方面蒸压粉煤灰砖原本用于填充墙结构等作为填充料使用,承压、承力性能较差;其次在长期接触蓄水的情况下,蒸压粉煤灰砖结构不稳定,即使用一等转也需要面对质量风险;施工时如果在考虑造价和便于取材等方面的原因,对用砖并不认真考虑,就会导致使用时砖砌检查井的开裂和塌陷。
  需要注意的是在台风、雨季施工时,沟槽开挖完成后要及时在地表设置截水沟,(特别时钢筋砼管道时)防止地表水进入沟槽,造成边坡失稳,出现事故。当管道安装完成后未进行土方回填时,遇到阵雨之类的强降雨,管道会产生上浮、移位等情况,如此时检查井未砌筑时只需将适量的土方压在管道中间部位(避开接口位置)即可;如遇检查井已经砌筑完成则需要及时组织水泵排水,实在来不及排水情况下往检查井里面灌水,只要管道内灌满水后上浮力会大大降低。
  五、不开槽法施工
  当不便采用普通开槽法施工时,往往采用不开槽法施工。不开槽法的优点是节省大量开挖和回填土方;不拆除地面障碍物,免去拆迁困难;对地面交通影响较小;基本不受施工季节的影响等。不开槽法施工方法很多,如常用的顶管法、浅埋暗挖法、盾构法以及锚喷法等。在城市排水管道施工中最常用的是顶管法。
  顶管法是隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。主要适用于软土或富水软土层,一般不需要明挖土方,对地面影响小。顶管法施工设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快,适用于中型管道(1.5~2m)管道施工,特别适用于旧城区和不便停运的道路铺设地下管道。结语
  排水系统是其服务区内其他工程设施得以正常使用的重要设施之一,确保其施工质量至关重要。根据笔者多年从事施工技术工作的经验,讨论了对雨污分排的一点实施方案设想,并针对市政排水管道工程施工最常见的主要质量通病及防治做了分析,供同仁们参考。
  
  参考文献:
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  [3] 刘雄杰.建筑排水设计问题探析[J].才智,2011,(20):32.
  [4] 王伟卓,王业福.城镇暴雨排泄能力设计影响因素探讨[J].山西建筑,2012,38(30):149-150.DOI:10.3969/j.issn.1009-6825.2012.30.083.
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