输水管网施工技术探讨
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摘要:城市地下输水管网工程的施工直接影响到城市的发展规划与城市形象,因此必须采用合理先进的输水管网施工技术,以确保输水管网工程的施工质量。文章结合城市地下输水管网非开挖技术,对输水管网的施工技术问题进行了探讨,在介绍几种常用的非开挖管网施工技术的基础上,重点对地下输水管网施工的工艺流程和其中的技术问题进行了分析讨论,对于进一步提高城市地下输水管网工程的施工技术应用及施工质量具有一定的借鉴意义。
关键词:输水管网;施工问题;施工工艺;非开挖管网施工技术
中图分类号:TU328
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)19-0151-02
随着科学技术的发展和生产工艺的不断改进和提高,城市输水管网工程日趋向大系统、高参数的方向迅猛发展。由于输水管网工程规模大、造价高,而且影响面广,涉及城市规划建设和环境美化,这就要求输水管网在设计、施工和调节中选择最优方案、进行最佳施工。因此,对城市输水管网工程的设计、施工、维修和运行管理的要求也就越来越高。要想使管网达到优质、高效、低能耗运行的目的,除要有合理的设计方案外,管网系统安装质量的优劣将会对日后的使用产生极大的影响。
为了确保管网在使用过程中充分发挥其安全稳定、高效的作用,本论文将对输水管网施工过程中的技术问题进行探讨,以期和同行分享。
一、城市地下输水管网施工技术概述
(一)城市输水管网非开挖技术介绍
在地下输水管网工程施工中,通常有开挖施工与非开挖施工两种施工方法。在以往管道施工中,由于受施工条件、施工设备、技术影响,绝大多数采用开挖施工。新铺设的管道大多位于繁华地段,或是居民比较集中地区,开挖路面铺设管道势必对人们的出行造成障碍,严重影响交通,同时尘土飞扬污染环境,不利于环保,回填后易产生地面沉降,铺完沥青后与原路面不能无界痕结合,痕迹醒目,道路的外观和结合受到破坏,降低了使用寿命。在繁华路段车流量较大,开挖路面困难重重;在穿越铁路、河流等时,开挖施工危险加大,工艺复杂,这时非开挖技术的应用显得十分重要。非开挖工程技术是指在不开挖地表的条件下探测、检查、修复、更换和铺设各种地下公用设施(管道和电缆)的任何一种技术和方法。与开挖施工法相比,非开挖施工技术具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等优点。
非开挖施工按其用途可分为管线铺设、管线更换和管线修复三大类。管线铺设包括的施工方法主要有顶管法、隧道施工法、导向钻进等;管线更换包括碎管法、胀管法、吃管法和抽管法;管线修复包括内衬法、软衬法、缠绕法、喷涂法和灌浆法等。
(二)几种常用的管网非开挖施工技术分析
1.手掘式工具管顶管。手掘式工具管顶管适用于粘土层或较稳定的砂性土层,管径一般在800mm以上,工人直接进入工作面挖掘,具有操作简便、设备少、造价低、高程和方向便于控制等优点。缺点是效率低、不安全、易发生涌水涌土现象,特别是碰到流砂土时易发生严重的塌方和路面沉陷。单段顶距一般控制在60～200m之间。
2.挤压式工具管顶管。挤压式工具管顶管适用于较软的可压缩粘土层、砂土层,特别适用于淤泥质土层,管径一般在600mm以上。工具管的胸板留有一喇叭形的锥筒,当土质压缩性较大时可把工具管胸板上的锥筒封住,不用出土。该工艺具有设备简单、安全、效率高(出土量小)等优点,缺点是容易造成地面隆起,不适用于地面变形要求严格的路段。单段顶距一般控制在60～150m之间。
3.挤密式钢管顶管。挤密式钢管顶管适用于较软的粘土、砂性土层,管径一般在500mm以下。第一段管子作为工具管使用,可做成锥形状或直接用钢板焊死。该技术具有设备简单、效率高、对工作井长度要求不高等优点,缺点是高程、方向不易控制,土质较硬时会造成地面隆起。单段顶距一般控制在80m以下,一般多用于过路预留支管的顶管施工。
4.牵引管。牵引管适用于较硬的粘土、砂粘土性土层,管径一般在600mm以下。首先利用机械进行钻孔,接着用扩孔器扩大孔道,待孔道形成后再利用钻杆在前方牵引管道、直至贯通。该工艺具有设备简单、造价低等优点,缺点是孔道容易塌陷、对管材强度要求很高、高程和方向不易控制等。单段牵引距离一般在60～200m之间,多用于对管道高程要求不严格的管道施工。
二、地下输水管网施工技术探讨
(一)城市输水管网施非开挖施工技术分析
输水管道的敷设施工,可利用非开挖技术安装的钢管作为套管,从中穿越敷设,因而这里介绍一下用得较多且技术比较先进的导向钻道新管敷设技术。
导向钻道敷设技术全套设备由导向钻机、液压系统、泥浆系统、钻进钻具及定向导航系统组成,主要用于非开挖穿越公路、铁路、河流、鱼塘和建筑物等,可适用于长距离敷设管道。
施工时,转向钻头以10°～15°的角度钻进地面,沿设计的轨迹钻出直径约为90mm导向孔,然后,卸下钻头,换装适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器,使之在回拉钻杆的同时将孔扩大至所需的直径,并将需敷设的管线同时返程牵回钻孔入口处。在回程扩孔时,泥浆混和泵会向孔内提供足够的钻进泥浆液,泥浆液会在松动的孔壁表面迅速形成一层护壁泥浆层,以保证新管不会由于空间不足或钻层的摩擦而受到损坏。
泥浆系统由一台泥浆泵和一台泥浆搅拌器组成。搅拌器完成泥浆配制后,通过泥浆泵把泥浆液经水龙头、钻杆送入喷射头,直接冲蚀孔底。另外泥浆可起扩孔及的作用。钻孔的方向既可依据偏压导向原理进行控制,也可由高压射流的单向冲蚀作用予以改变。当钻头处于匀速回转状态时,由于钻头喷嘴中射出的高压泥浆流休对钻孔四周的泥土进行冲蚀破碎,此时,钻头在钻杆的推动下直线前行。当钻头不回转时,高压射流仅冲蚀破碎孔内一个方向的泥土,此时钻头在钻杆的推动下即沿一个方向延伸,从而使钻孔方向发生改变。
导向钻非开挖敷管技术最显著的特点是钻孔方向可控,敷管精度高,尤其是在城市管网极为复杂的地区,可精确控制要敷管线的位置,从而实现城市地下输水管网敷设的良好布局与施工。
(二)城市输水管网施工工艺分析
1.管道安装施工工艺。(1)安装应遵循先装大口径、总管、立管,后装小口径、支管的原则。安装过程中应按连接顺序连续安装,以免出现段与段之间连接困难和影响管路整体性能。(2)管道接头两端应设支撑点,以保证接口牢固。(3) 准备好符合要求的沟槽管段、配件和附件。钢管端面不得有毛刺。(4)检查橡胶密封圈是否损伤,将其套上一根钢管的端部。(5)将另一根钢管靠近已套上橡胶密封圈的钢管端部,两端间应按标准要求留有一定间隙。(6)将橡胶密封圈套上另一根钢管端部,使橡胶密封圈位于接口中间部位,并在其周边涂抹剂(洗洁精或肥皂水)。剂涂抹应均匀。(7)检查两端管道中轴线,应使其尽量保持一致。(8)在接口位置橡胶密封圈外侧将金属卡箍上、下接头凸边卡进沟槽内。(9)压紧上、下接头的耳部,并用木榔头槌紧接头凸缘处,将上、下接头靠紧。(10)在接头螺孔位置穿上螺栓,并均匀轮换拧紧螺母,以防止橡胶密封圈起皱。收紧力矩应适中,严禁用大扳手上紧小螺栓,以免收紧力过大,螺栓受损伤。检查确认卡箍接头凸边全圆周卡进沟槽内。
2.技术措施。(1)给水管道安装。管道安装部分应作好以下工作:管道支架在加工场地预制,支架上的孔眼要用台钻,经油漆后才准安装。按先装大管径干管、立管,后装小口径支管的原则。完毕或安装中断的敞口处,也要作封闭或临时封闭,以防止杂物进入管腔内。(2)给水系统冲洗调试。冲洗顺序应先室外,后室内;先地下,后地上。室内部分的冲洗应按配水干管、配水管、配水支管的顺序进行。冲洗前应对系统的仪表及设备采取保护措施,必要时将其隔离或拆除。对不能经受冲洗的设备和冲洗后可能存留脏物、杂物的管段要进行清理。冲洗工作结束后,应及时复位。管网冲洗的水流速度,可按设计流量进行,设计无规定时可用流速不小于1.0m/s的自来水连续冲洗,直至出水口处浊度、色度与入水口处相同为止。管网冲洗的水流方向原则应与系统工作水流方向一致。如果系统管网因现场环境及水源关系无法按系统工作水流方向冲洗时,应做好保护措施,用反冲洗的方法进行。冲洗时应保证排水管路畅通。排水管的截面面积不得少于被冲洗管道截面面积的60%。给水管道在使用前要进行消毒处理,采用含量不低于20mg/L氯离子浓度的清洁水灌满管道进行消毒,并在管道中留置24小时以上。消毒完后,再用饮用水冲洗,直至水质管理部门取样化验合格后方可交工使用。
3.排水管道安装。排水管道系统包括污水和废水系统,污水包括厕所冲洗水和生活污水,废水主要是车站冲洗水,消防废水,车站结构渗漏水及雨水等。排水管道站内无压管材采用UPVC管,站内承压管采用热镀锌钢管。排水管道安装应作好如下工作:管道支架在加工场地预制,支架上的孔眼要用台钻,经油漆后才准安装。室内排水管的卫生器具、地漏及有隔绝臭气要求的器具,其排水管上均应设置存水弯,以隔绝臭气。污水管的拐弯处、分叉处及立管底端均应使用45°零件。污水管上按设计和规范要求安装伸缩节,设置检查口和清扫口。
三、结语
城市输水管网工程的施工建设,直接影响到城市的发展规划,因此,城市输水管网建设不仅需要合理的规划和设计,更需要先进的施工技术,以确保输水管网的正常服务周期,不至于重复规划、设计和施工。作为管网施工技术人员,只有不断学习探索先进的管网施工技术,并在实际施工中加以实践和探索,才能够逐步发展并形成适合城市发展的管网施工技术,同时要加强管网施工人才队伍的培养和建设,以真正适应城市的快速发展。
参考文献
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作者简介:金崇德(1975-),男,浙江永嘉人,供职于温州水务集团公司,研究方向:给水工程。