多哈高速项目中水系统管道工程施工技术分析

薛文杰

（中交四航局第二工程有限公司 广州510230）

关键字：中水系统；管道施工；开挖成槽；压力值

0 前言

在卡塔尔首都多哈，其道路管道工程的施工有着当地独特的特点［1，2］，往往受地上交通状况、地下管线分布等影响［3，4］，具有其复杂性和不确定性。市政管道工程施工质量的好坏与居民生活质量息息相关；另一方面，道路管道工程的维修相当麻烦，维修费用较高。因此在进行道路管道工程施工时，应落实每道施工工艺，确保管道的施工质量。

当前国内关于给排水项目建设的常见做法比较成熟，无论是市政领域的常见问题、技术特点、质量管控等［5-7］，还是建筑工程方面所涉及到的施工要点及问题等［8-10］。但是，随着近年来国内企业紧紧跟随国家战略，大力拓宽国际市场，尤其是中东市场，整体市场环境比较陌生，所遇到的实际问题、技术标准、材料质量、实地情况等诸多要素与国内有着明显差异，而且关于这方面的研究论述并不多见。因此，本文结合多哈高速道路项目的施工经验，针对中水系统管道工程施工技术进行分析。

1 工程概况

多哈高速工程项目，是连接机场和工业区之间的主要货运公路网。多哈东部高速工程西起巴瓦城区，东止于多哈新机场东部，长10.736 km。中水管道系统总长有51 km，其管道根据管道材质分为玻璃纤维管和聚乙烯管，根据管径分为250 mm、300 mm、400 mm、600 mm、800 mm、900 mm 共6种管径，其中位于管道之间的阀门主要为主流阀井、空气阀井、排水阀井、隔离井及分流井5 种共计286 个。卡塔尔属于热带沙漠区域，常年炎热少雨，合同工期紧迫，中水管道埋设较深（2～8 m），施工现场其他管线纵横交错，导致中水系统管道的设计和施工难度较大。

2 管道施工前准备

由于本工程施工位置位于沙漠地质区域，开挖施工前，需清除地表垃圾、堆土、沙丘等障碍物，然后根据批复的施工图纸进行开挖放线，确定好开挖路线，并对施工区域进行围蔽警示。在开挖之前应根据管线施工总图逐一探明原有地下管线与其它构筑物情况，必要时进行人工开挖探查，明确原有地下管线的种类、埋深、走向等，避免损坏原有管线。开挖过程中如果遇到地下水，需要对该区域进行降排水处理以使施工始终处于干燥的环境中。

2.1 沟槽开挖

本工程施工范围内土壤种类有一类土和二类土，土质结构为中风化、微风化石灰质岩，结合土壤种类、地下水分布走势、沙漠环境、基槽尺寸、埋深及成本等因素，沟槽断面形式选择梯形槽，选择炮机设备破碎、人工配合清理的开挖方式。管沟的最小宽度H=OD+2B，其中，OD 为管道的外径，B 为管道的外壁到沟壁的距离。为防止基槽出现超挖现象，在距槽底设计标高200～300 mm以上采用CAT320 炮机进行开挖，以下采用PC 400 铣槽机清底，同时配合人工清底成槽。基槽开挖宽度参数如表1所示。

表1 基槽开挖宽度参数Tab.1 Parameters of Excavation Width of Foundation Trench

在开挖作业工序开展前，需要根据现有地下管线图纸资料进行科学严谨的现场勘查，即沿沟槽设计路线上，是否有原铺设的电缆、地下其他管线等，为杜绝机械设备作业时发生事故及纠纷，在完成临时迁改、调整施工机具等措施的前提下才可作业。

在开挖过程中遇到地下水突涌时，采用明沟排水的方法，沿坑底两侧开挖排水沟渠，临时设置相应功率的水泵设备，将汇聚在集水井内的水于围堰内存放或运走，用作道路、料场的降尘用水。结合现场，所设计的排水沟与坡脚总体平行，间距0.5 m，其规格为300 mm×300 mm、坡度0.5%，整段沟槽上的集水井按距离100 m均匀设置。

中水管道主要的施工难度在于管线开挖，中东地区的地质为较硬的石灰质岩，甚至个别区域在原地面500 mm 以下即为坚硬岩石层，必须采用炮机、挖机、铣槽机等协同作业开挖基槽。考虑到后续的管道铺设和安装，应考虑使用破碎炮机，便于操作和地下水排放需求。另外由于多哈市区有特别多的地下管道网络，同时在本工程区域内存在大量的、不同类型的地下管线，例如:中低压电缆；高压、超高压电缆；水管电缆；通信系统管线；军用光纤电缆等等，尤其是涉及到卡塔尔国家命脉的石油管线，这就需要在开挖前做好严谨的现场探测、管线探明、许可申请等工作，对将要开挖的区域心知肚明，了解地下管线的走向、类型、深度，做好现场警示及标识，并对开挖的设备及人员做好各层级安全及技术交底，加大现场监管力度，部分危险区域采用人工开挖的方法，确保现场安全有序的进行。

由于不同管线归属于不同的政府部门管控，这就需要提前了解卡塔尔政府部门的工作流程、方式方法、时间效率等等，提前准备好资料申请开挖许可，可以提高现场的施工效率。另外对于深基坑区域的开挖应做好相应的安全措施，例如:警示牌（带）；上下通道；安全爬梯、围蔽；人行桥；福利设施等等，确保现场施工的安全性。

2.2 基槽回填（包封）成型的施工方法

整个中水系统的管道铺设有2 种型态，即碎石料包封管道和混凝土包封管道。全线基本上以碎石料包封为主，只有在中水系统穿过其他管线处及原有道路的区域才进行混凝土包封。

2.2.1 碎石料包封管道

在对基槽的底标高和中心点及宽度验收完成后，使用挖掘机回填粒径10～20 mm 的碎石至管材测量标高的位置（管材底标高误差不大于20 mm）。现场专业人员负责回填标高点，各里程点间距为25 m。采用鱼线控制并在基槽边做好标记。回填过程中采用小型双钢轮振动压路机对碎石层进行压实，确保碎石层的压实密度达到当地规范要求，避免以后铺设的管道出现沉降。

2.2.2 混凝土包封管道

对于需要浇筑混凝土来铺设管道的区域，首先按照每25 m安放混凝土支墩，底部用碎石垫高使支墩的顶部标高与管道底标高齐平（误差在20 mm 范围内），其他混凝土支撑根据测量放点使用鱼线标记调平标高；浇筑第1层期间需要将吊环预埋进混凝土内，嵌入深度约150 mm；浇筑第2层前将绑带和吊环绑好以固定管道，同时需要在每节管道接头处放置伸缩板；在完成水压试验后浇筑第3层混凝土到达管顶250 mm处。管道混凝土浇筑如图1所示。

图1 混凝土垫层浇筑成型Fig.1 Sectional View of Pouring Concrete Cushion

3 管道铺设

3.1 管材选取

铺设管道的重要环节在于提前控制好管材的质量，即提供到现场的管材为带有合格证书、测试证明、厂家资质等有效资料的玻璃纤维管（GRP 管）及零配件，杜绝出现不合格材料，项目部还按物资采购规范要求开展抽样送检。在安装管道、密封接口等步骤进行前，对所用材料外表面进行清理以达到设计规范要求。

3.2 管道的吊装与放管

垫层验收后就可进行吊装管材施工，采用轮胎吊机吊装和人工安装相结合的方式，自下游往上游放管，以设计水流方向为参照系，放管时要使所放置的各玻璃纤维管从承接口到插口的方向与上述一致。具体放管流程为，先确定好吊车与沟槽之间的安全距离不少于1 m，然后将管材逐一平稳放到沟槽内，同时人工协同将材料平移到各自对应的接口处，然后微调至设计标高和轴线重合处，要注意避免过程中管材与沟槽墙壁的碰撞。

3.3 管道的安装与对接

⑴每连接2个管道时，对承接口跟对应接口位置要认真检查，打压嘴装设在承接口上，然后使用液体润滑剂涂匀承接口内部，然后在插口上装设“O”型橡胶垫圈2只后，同样涂匀润滑剂。

⑵“O”型橡胶垫圈属于柔性接头连接，将要连接的玻璃钢管承接口与插口调平到同一高度、对中、靠近，两端之间留有一定空间，以便进行清理、再次检查。用湿布清理接头、环槽以及承插口的部分，并涂上相应的溶剂。然后将橡胶圈涂上溶剂，从插口下面往里套，直到完全进入槽口为止，之后上拉使橡胶垫圈完全弹入槽口内。

⑶划标记点、撞口。以承接口的试压孔中心量取Lx值，从插口两橡胶圈中心到插口的标志环方向，均匀划标记点。采用葫芦拉链连接的方法安装，将承接口缓慢推入插口，待承接口端线与标记点重合，即安装到位。尤其需要注意的是在顶入的过程中要保证两根管在同一水平位置，不得出现倾斜角度，防止接口处出现崩角损坏。

⑷ 安装到位后，用钢板尺（200 mm×15 mm×0.4 mm）探测标记点到最近密封圈槽外壁的距离，L0与Lx之差控制在±3 mm 以内即为符合规范要求。

⑸管道连接时采用合适的机械辅助设备，安装的专用工具有:手扳葫芦、手拉葫芦、特殊的润滑液及相应的溶剂、吊机。

4 GRP管道水压试验

4.1 试验情况介绍

管道安装完成之后，在回填土前必须进行管道水密性试验，以确保管道完全闭合，无漏水现象。本工程采用闭水加压的施工方法，水压试验端头设备如图2 所示。根据卡塔尔施工技术规范-2014（英标）要求，管道水压测试长度不宜大于400 m。玻璃纤维管安装验收完成后，安装两端封头阀门和压力表等水压设备，堆放混凝土挡块，GRP管上方回填10～20 mm的碎石高过管顶250 mm，接头位置500 mm 范围内不覆盖碎石。

图2 水压试验端头设备Fig.2 Thrust Blocking Pipe Ends and Site Pressure Test Up

在试验前的准备工作:向玻璃纤维管道内灌满约80%左右的水，排除管道内大部分气体。试验开始后持续向管内灌水至饱和，然后在不大于工作压力（见表2）条件下充分浸泡管材尤其是管接口处。再进行缓慢加压，主要是将管道内和水中的气体排除。水压每升高1 bar 时，保持此时压力值10 min，期间检查接口、管身及封头等易破损区域，是否有无破损及漏水现象，若无上述现象继续逐步加压至设计压力，当升至设计压力9 bar 时，保持恒压2 h，2 h 后若压力值一直保持在9 bar，且无漏水、破损、混凝土支撑移动等现象发生，则管道强度水压测试为合格。

4.2 水压试验的特点分析

表2 不同管径的GRP管对应不同工作压力值Tab.2 GRP Pipes with Different Diameters Correspond to Different Working Pressure Values

中水系统的玻璃纤维管水压试验需要大量的前期准备工作，另外受管线形状、长度、管径、弯曲度等等的影响，而且用于水压试验的封头的进水孔径较小，导致注水效率低。若出现漏水、混凝土支撑移动、管材损坏等现象（见图3、图4），则水压试验失败，这对后期的返工是影响比较大的。需要使用特定水汽检测仪探测出漏水部位，清理干净已回填的碎石料，然后将损坏的部位管材进行切除、打磨端口，重新安装一节特殊长度的管材（需要定制），重点要检查接口处的密封情况，再将碎石回填包封管材，然后进行二次的水压试验，直到成功为止。由于中水系统的管道长，有时不确定具体的损坏点，且后期处理耗时长、难度大，影响全场的管道验收竣工，这就需要保证每次水压试验成功，避免返工。

图3 设备端头移动、渗水Fig.3 Equipment Ends Moving and the Water Seepag

图4 管材破损、渗水处Fig.4 Damaged and Leaking Pipes

5 结论

⑴通过结合多哈东部高速道路项目道路中水系统施工经验，探讨道路给排水管道的施工工艺细节，表明了以借此确保管道施工的质量和工期的重要性。

⑵多哈东部高速道路项目的中水系统管道工程施工贯穿于项目全程，与其他管线交叉作业面复杂，且施工涉及到的技术规范采用欧美标准，这就加大了现场施工管理和技术操作难度，若某处施工操作不当，会对后续作业造成影响。

⑶本文基于概述项目中水系统的施工工序、工艺技术，总结凝练现场管道施工经验及特点，为类似工程施工提供相应参考。