市政工程雨污分流管道施工技术研究

范廷光

中铁北京工程局集团城市轨道交通工程有限公司 安徽 合肥 230000

雨污分流指的雨水和污水分开排放，敷设不同的管道进行排水。其中，雨水排放到河道或回收再利用，污水则进入污水处理厂，避免污水对河道造成污染，提高污水处理效率[1]。近年来，随着城市化进程加快，政府对雨污混排加大了检查与管控力度，坚决杜绝雨污混排造成的污染，市政工程采用雨污分流模式是一个主流，对于建设海绵城市具有积极意义。

1 工程概况

本市政雨、污分流综合改造为轨道施工的相关工程，位于次主干道太和路和部分商业生活片区。针对五号线轨道施工，影响地铁施工和部分雨、污水混排问题，结合政府开展控源、截污、分流等水环境治理工作，完善雨、污水处理能力不足、污染源较多、混流管道接入雨、污水管道等问题。为进一步解决这些问题，该附属项目是配合实施雨污分流综合改造施工，包括新建污水管道4000 m、雨水管道3500 m，管线维护800 m，总投资费用约3400万元。

2 雨污分流总体施工方案

2.1 污水量和管道水力验算

准确计算污水量，才能确定管道系统。目前计算污水量的方法较多，我们综合考虑建设用地用水量指标、用地面积、污水排放系数、污水收集率和地下水渗入率等因素，得到计算公式如下：

式中，Mw表示综合污水量，A表示建设用地面积，Q表示单位建设用地用水量指标，α表示污水收集率，β表示污水排放系数，Kc表示地下水渗入率，Kd表示日变化系数。本项目中，α取值100%，β取值0.85，Kc取值10%，Kd取值1.4。计算得到不同片区的污水量见表1。

表1 拟建区域内的污水量计算结果

根据污水量计算结果，确定1#污水管道管径为800 mm，流速为1.3 m/s，过水能力为38650 t/d，可满足排放要求。2#和3#污水管道管径为800 mm，流速为1.0 m/s，过水能力为55480 t/d，可满足排放要求。

2.2 管道衔接方式

本次改造项目中，结合已有的雨污合流管道，新建污水管道并接入现状污水管道中。为满足雨污分流要求，采用截流式分流制，在现状合流支管上做适当的溢流措施，如下图1所示。

图1 雨污分流管道衔接示意图

图2 混凝土承插管图

图3 检查井管图

2.3 施工方案比选

雨污分流管道施工中，常用的技术方案有两种。一是开槽施工，适用于地层稳定的区域，利用挖掘机配合人工进行土方开挖，优点是施工作业简单，工期较短，方便现场管理和质量控制。缺点是对周边环境影响大，二是顶管施工，适用于地表不具备开槽条件、地下无障碍的区域。施工时先在合适位置开挖工作井，将管道吊放至工作井内，利用千斤顶对管道顶进，直至所有管道安装完成。该方案的优点是不会破坏地面建筑物，不会影响正常交通出行；缺点施工操作难度大，对地下工况的要求高[2]。由于本项目地址较为复杂，电力、供水、通讯、热力、燃气、交通等不明管线较多，结合本工程实际情况，从成本、工期、安全、质量、环境保护等多方面进行综合比选，最终采用开槽施工方案。

3 雨污分流管道施工技术方法

雨污分流管道开槽施工的基本流程：前期准备→沟槽开挖→地基处理→管道安装→检查井施工→管道闭水试验→坑槽回填。具体施工方法介绍如下。

3.1 前期准备

（1）熟悉图纸。组织专业技术人员熟悉设计图纸，正确理解设计意图，明确关键部位和重要工序。尤其是桩号、水准点等数据，要进行多次校核，为后续施工作业提供指导。

（2）现场勘察。了解施工现场的地质水文条件、地面建筑物、地下管线、交通运行情况，和相关管理部门沟通协商，采集必要的数据信息，为制定施工方案提供数据支持。沟槽开挖地段的地下水位低，土质以粉土、粉质黏土为主，地下管线因完工时间早，施工资料缺失，其走向、埋深不够明确清晰。

（3）测量放线。由专业测量团队放出沟槽的开挖中线、高程，临时水准点每100 m设置1个。开工前，还要对已有管道、地面建筑物与新建管道的衔接位置、高程进行测量校准。

3.2 沟槽开挖

（1）沟槽机械开挖为主、人工开挖为辅，在没有特殊要求的路段，开挖与支护同步进行。其中，沟槽底部的开挖宽度要符合设计要求，或根据下式计算：

式中，B表示沟槽底部开挖宽度（mm）；D0表示管道外径（mm）；b1表示管道一侧的工作面宽度（mm）；b2表示有支撑要求时管道一侧的支撑厚度，取值150～200 mm；b3表示现浇砼管渠一侧模板的厚度（mm）。

（2）沟槽开挖期间，堆土距离沟槽边缘≥80 cm，高度在1.5 m以内。临时堆土或施加荷载时，不能影响管线、建筑物的安全，不能掩埋管道闸阀、雨水口、井盖等，也不能妨碍这些设施正常使用。

（3）沟槽开挖深度超过3 m要分层开挖，每层开挖深度≤2 m。先用挖掘机开挖，距离槽底200 mm时改为人工开挖，直至达到设计高程。

（4）沟槽支护方面，本工程坑槽深度＜3 m的路段，放坡开挖不设置支撑；开挖深度＞3 m的路段，使用钢板桩支护，型钢作为横梁，横梁与钢板桩之间的间隙使用木板垫实，横梁、横撑与钢板桩牢固连接。

（5）沟槽开挖完成，按照表2进行质量检查，通过验收才能进入下道工序。

表2 沟槽开挖的允许偏差及检查方法

3.3 地基处理

（1）沟槽开挖到位后，检查基槽承载力，看是否满足设计要求，不满足则要进行加固处理。

（2）因排水不良扰动地基土，扰动深度＜100 mm，使用天然级配砂石回填处理；扰动深度＜300 mm且下部坚硬，先用卵石或块石回填处理，再用砾石填充空隙[3]。

（3）槽底局部超挖深度在150 mm内，采用挖槽原状土回填并夯实，其压实度要高于原地基土的密实度或符合设计及规范要求。

3.4 管道安装

（1）本工程使用承插式混凝土管，管径为800mm和500mm两种。混凝土管进场后，首先进行外观检查，看承口、插口尺寸及平整度，测量承插口环向间隙，以选择相适配的胶圈，及时报监理验收并进行检测相关数据。

（2）管道吊放时使用高强尼龙吊装带，注意保护管道防止造成混凝土损伤。吊装时标记出管体重心，管道施工时，管节承插口面向流水方向。

（3）管道对接时，将承插口内的杂物清理干净，在承插口均匀涂抹润滑剂。然后清理胶圈，同样涂抹润滑剂。套上胶圈时，确保平顺无扭曲，放松外力后回弹量≤10mm，各部位不能翘起。

（4）采用吊车吊装，安装时保持速度均匀、缓慢，专人指挥，安装时检查胶圈滚入情况，随时校正胶圈位置。每一节管道安装完成，及时检查轴线和高程，符合设计要求对管体进行固定。

（5）在接口处涂抹高标号水泥砂浆，先将接口处洗刷干净，分两次涂抹：第一层砂浆厚度为带厚的1/3，确保管壁连接牢固；第一层砂浆初凝后涂抹第二层，用弧形抹子持压抹带成型，并安排专人洒水养护[4]。

3.5 检查井施工

（1）分阶段开展清淤工作，按照从上游到下游的顺序，确认环境安全后作业人员进入检查井内，将砖石、淤泥等残留物清理干净。上游段清理完成封闭处理，对下游段进行清理，避免淤泥杂物流入，保证整个管道井的畅通性。

（2）井圈浇筑混凝土前，对检查井的各项参数进行检验，见表3。

表3 检查井的允许偏差和检验方法

（3）井盖安装时，井口、井框、加固井圈等相吻合，检查井盖是否完好，出现破损、裂痕的井盖杜绝使用。

3.6 管道闭水试验

（1）管道安装完成，且通过质量验收进行闭水试验。注水时，上游段的水位要超过管顶3 m，高度接近上游井口的高度。

（2）注水过程中，检查管井、管道有无漏水、渗水等情况。整个试验持续2天(48h)，当注水量达到规定要求后，开始动态观测和记录，检验水头部位是否恒定。

（3）渗水量计算公式：

式中，q表示实际渗水量参数（L/min·m），W表示实际补水量（L），T表示观测时间（min），L表示试验段管道的总长度（m）。根据计算结果，当q≤允许渗水量，说明闭水试验合格。

3.7 沟槽回填

（1）管道水压试验前，先对接口以外的管道两侧、管顶进行回填，回填高度≥50 cm。通过闭水试验后，对其他部分进行回填。

（2）回填时，沟槽内不能有杂物和积水，使用砂砾、石灰土回填时，检查质量符合设计要求。每层回填土的虚铺厚度，根据压实机具确定，本工程中使用轻型压实设备，虚铺厚度为200～250 mm。管底基础部位到管顶上方500 mm范围内，必须人工回填；管顶上方500 mm以上范围，使用机械在管道轴线两侧同时夯实。

（3）回填结束后，管顶覆土的最小厚度要满足规范及设计要求。

4 现场施工质量控制措施

4.1 建立质量管控体系

市政工程雨污分流管道施工中，建立完善的质量管控体系，才能对施工作业进行监督指导，及时发现问题并纠正处理，避免出现质量缺陷。一是综合施工资料，编制科学可行的施工方案，考虑到地质、水文、交通等条件的影响，采取有效的管理措施。二是成立项目部后，以项目经理和总工为核心，建立质量管理组织，制定质量保证措施，落实各项管理制度，如技术交底制度、安全教育和技能培训制度、三检制度等。三是引入信息技术，如视频监控系统、RFID识别技术，对整个施工过程进行全方位监控，配合考核制度和奖惩措施，充分调动施工人员的积极性、主动性。

4.2 加强材料设备管理

雨污分流管道施工中，最重要的材料就是管材质量。材料进场时进行验收，检查质量合格证、性能检验报告等，并按照规范要求采样复检，合格后才能使用。管节、构配件、半成品等，运输、保管、施工中采取有效措施保护，防止发生损坏、锈蚀。另外，机械器具采用一人一机负责制，定期维护保养，避免带病运行。

5 结语

综上所述，排水系统是市政工程的重要组成部分，雨污分流是目前环境治理一项紧迫任务，要认真落实雨、污水混排工作。本文结合实际案例，介绍了雨污分流总体施工方案及施工技术方法，希望为类似工程的施工提供参考。值得注意的是，现场施工时应建立安全、质量管控体系，加强材料、设备管理，落实安全、技术交底，才能保证施工安全、质量，实现综合效益的最大化。