市政公用工程管理—管道开槽施工实例分析

【案例87】背景资料：某公司承接市政一级供热管网管道工程施工,工作管道为DN800无缝钢管,采取直埋铺设,埋深3.0 m。施工段地层属于淤泥质土质,土方开挖采用机械施工。沟槽开挖至1.5 m深时开始设置钢板桩支撑,开挖与支撑交替进行。每次交替深度为1.0 m,挖土至设计标高(图5.1)。沟槽的宽度根据施工要求确定。施工过程中,局部槽段槽底排水不良,地基土扰动达80 m,施工人员用槽底原状土回填后夯实。成槽后,由项目部和监理工程师进行验收。对部分不合格的槽段,监理工程师提出处理意见后项目部进行了处理,后通过验收。

图5.1　沟槽开挖示意图

管道吊放到沟槽后,项目部按照焊接施工方案和焊接作业指导书等有关要求对管道、排潮管、补偿器以及部分设备与管件的连接处等进行了焊接作业。按照有关规定对焊接质量进行检验,检验项目和顺序如下：对口质量检验→A→无损探伤检验→B。

无损探伤检验由施工单位科研部进行,以抽签的方式对部分焊工的焊口进行了抽样检测。发现不合格时,对该焊工焊接的其他焊口再抽检一处,仍有不合格时,对其全部焊缝进行无损探伤检验。对检测不合格的焊缝进行返修处理不超过3次。

无损探伤检验合格后,项目部对试验段内的管道进行了接口防腐、保温及有关设备安装后,进行了管道强度试验,介质为清洁水,试验压力为设计压力的1.2倍。强度试验全部合格后即进行设备管网试运行,连续试运行24 h未发现问题,验收通过。

【问题】

1.沟槽底部的开挖宽度应根据哪些条件确定?

2.沟槽开挖过程存在哪些不妥?

3.验槽程序存在什么问题?应该如何纠正?

4.管道焊接检验项目A和B指的是什么内容?

5.无损探伤检验过程存在错误,请指出并纠正。

6.本工程管道安装过程中应该对哪些部位的焊缝进行100%无损探伤检验?

7.供热管道功能性试验存在哪些错误?请给出正确的做法。

【参考答案】

1.沟槽底部的开挖宽度B=D0+2×(b1+b2+b3)。当管道有外防水层,b1宜为800 mm；D0：管外径；b1：一侧工作面宽度；b2：一侧支撑厚度(150～200 mm)；b3：一侧模板厚度。

2.开挖过程不妥之处：开始设置板撑支撑的开挖深度不得超过1 m；每次交替深度宜为0.4～0.8 m；挖土至设计标高。

正确做法：对淤泥质土质,沟槽开挖至1.5 m深时开始设置板撑支撑；机械开挖时,留200～300 mm人工挖至设计高程、整平,并预留压实沉降量。

3.验槽由施工和监理(无监理单位的工程由建设单位项目负责人)等单位共同验收地基,必要时还应有勘察、设计人员参加。验槽发现有不符合设计要求的按照设计要求处理,对松软地基及坑洞应由设计(勘察)人提出处理意见。

4.A：外观质量检验；B：强度和严密性试验。

5.无损探伤检验由具备资质的检测单位实施。无损探伤检测出现不合格,返修后扩大检验的规定是：每出现一道不合格焊缝,应再抽检两道该焊工所焊的同一批焊缝,按原探伤方法进行检验；第二次抽检仍出现不合格焊缝,应对该焊工所焊的全部同批焊缝按原探伤方法进行检验；同一焊缝的返修次数不应大于2次。

6.进行100%无损探伤检验的管道部位：干线管道与设备、管件连接处和折点处的焊缝；现场制作的各种承压设备和管件。

7.错误之处：

(1)项目部对试验段内的管道进行了接口防腐、保温及有关设备安装后,进行了管道强度试验；

(2)试验压力为设计压力的1.2倍；

(3)强度试验全部合格后即进行设备管网试运行,连续试运行24 h未发现问题,验收通过。

正确做法：

(1)项目部对试验段内的管道进行了接口防腐、保温及有关设备安装前,进行了管道强度试验；

(2)试验压力为设计压力的1.5倍,且不得小于0.6 MPa；

(3)试运行在建设单位、设计单位认可的条件下连续运行72 h。

【案例88】背景资料：某施工单位承接了一条管道工程,采用开槽埋管法施工。本工程重难点工程为D1 000～2 000 mm大管径施工,开挖深度为3～4.8 m。由于沟槽开挖较深,为确保沟槽壁不出现塌方现象,且挖掘机不能一次开挖到位,因此采用二次分层开挖法：上、下两层均采用放坡开挖,上层开挖深度按2～3 m控制,下层开挖深度按3～4.8 m控制；沟槽开挖完成后,必要时采用钢板桩上架设横向支撑,间距以不影响吊放管节和兼顾安全性为宜(图5.2)。

图5.2　沟槽开挖示意图

管道采用承插式连接。沟槽开挖完成后,设计、勘察、监理、施工、建设单位一起进行了验槽,验槽内容包括槽底标高、槽宽、位置。发现槽底局部存在排水不良被扰动时,厚度平均为200 mm。

工程施工过程中出现如下事件：

事件一：在管道回填前,施工单位做了如下准备工作：编写回填方案,在雨水管管内设竖向支撑,检查有损伤的管道并更换和修复,沟槽内无积水。

事件二：施工单位管道回填在一昼夜中气温最高时段进行,从管道两侧依次回填,同时夯实。沟槽回填从管底基础部位开始到管顶以上300 mm范围内,必须采用人工回填；管基有效支承角范围内应采用砂砾填充；管顶300 mm以上部位,可用机具从管道轴线两侧同时夯实；每层回填高度应不大于200 mm。

事件三：对回填材料与沟槽进行了检验。

事件四：回填12～24 h后用钢尺检测发现管道变形超标,采取了措施进行了处理。

【问题】

1.如图5.2所示,台阶宽度设置2.0 m除有确保沟槽壁不塌方的作用外,还有什么作用?

2.补充背景材料中基槽验槽的内容。排水不良被扰动地基时,如何处理?

3.事件一中回填准备工作不完整,请补充。

4.请改正事件二中的不妥之处。

5.对回填材料与沟槽的检查方法与检查数量分别是什么?

6.管道变形检测时可用哪些方法?指出管道变形超标原因并改正。

【参考答案】

1.沟槽上层与下层之间的台阶宽度为2.0 m,以第二台阶为挖机辅助工作层,开挖第二层沟槽,同时考虑作为汽车倒土面及临时堆管、下管工作层。

2.基槽验槽内容：开挖深度、断面尺寸、坡度；槽底土壤检查；管道基础检查。处理方式：若下部坚硬时,用卵石、块石回填,并用砾石填充空隙并找平。

3.回填准备工作补充：污水管道和给水管道采取防止管道移动措施；选取一个井段或一定的管线长度做试验段,试验按设计要求选择材料,获取压实参数,改变回填方式需要重新做试验。

4.不妥之处：

(1)施工单位管道回填在一昼夜中气温最高时段进行,从管道两侧依次回填,同时夯实；

(2)管基有效支承角范围内采用砂砾填充；

(3)沟槽回填从管底基础部位开始到管顶以上300 mm范围内,必须采用人工回填；

(4)管顶300 mm以上部位,可用机具从管道轴线两侧同时夯实；

(5)每层回填高度应不大于200 mm。

正确做法：

(1)管道回填时间宜在一昼夜中气温最低时段进行,从管道两侧同时回填,同时夯实；

(2)管基有效支承角范围内应采用中粗砂填充密实,与管壁紧密接触,不得用土或其他材料填充；

(3)沟槽回填从管底基础一部分开始到管顶以上500 mm范围内,必须采用人工回填；

(4)管顶500 m以上部位,可用机械从管道轴线两侧同时夯实；

(5)每层回填高度应小于200 mm。

5.(1)回填材料：符合设计要求；检查方法：观察。按国家有关规范规定和设计要求进行检查,检查检测报告。检查数量：回填材料每1 000 m2取样一次,每次做两组测试。

(2)沟槽：不得带水回填,回填应密实。检查方法：观察,检查施工记录。

6.管道变形检测方法：钢尺、圆度测试板、芯轴仪。管道变形超标原因：回填土压实度不够,管道有效支承角内用细土回填错误,应用中粗砂回填。

【案例89】背景资料：某市政公司承建一条雨、污水管道工程,雨、污水沟槽同槽开挖段落为：污水管长度为2 465 m,对应雨水管长度为2 288 m；雨水管开挖深度为2.0～3.0 m,污水管开挖深度为3.0～4.0 m。依据设计要求,沟槽采用80%机械挖土和20%人工挖土；机械挖土放坡系数为1∶0.75,人工挖土放坡系数为1∶0.5,开挖沟底单侧宽比管道构筑物横断面最宽处侧加宽0.5 m,以保证基础施工和管道安装有必要的操作空间。雨、污水沟槽开挖示意图如图5.3所示。

图5.3　单槽管道开挖横、断面图(单位：m)

排水管道沟槽开挖顺序：测量放线→机械开挖土石方→A→管道垫层基础→B→检查井→C。

管道工程开工前,测量员进行了相关测量工作,首先进行了测量复核,对水准点闭合差进行了复核。在稳固及不易碰撞的地点设置临时水准点,其间距不大于100 mm,每次使用前应当校测。

施工组织设计规定由项目部安全员定期组织安全检查。该施工组织设计经项目经理审批同意后,即开始工程项目的实施。施工项目部按照施工方案搭设围挡,设置交通指示和警示信号标志。

管道安装施工前,施工单位应知会建设单位、监理单位对施工管材和管材连接件的产品质量和资料进行检查验收。其产品质量应满足本工程的质量要求。

雨水管采用承插式混凝土管道。项目部的施工组织设计采用机械从上游向下游开挖沟槽,用起重机下管、安管,安管时管道承口面向下游。(www.xing528.com)

【问题】

1.图5.3中人工挖掘高度H人宜为多少?为什么?

2.管道工程开工前,测量员做的测量工作不齐全,请补充。

3.施工管件检查内容有哪些?

4.施工围挡搭建需要注意哪些相关事宜?

5.施工组织设计对工程项目安全检查的规定是否正确?请说明理由。指出施工组织设计的审批程序存在的问题。

6.改正下管、安管方案中不符合规范要求的做法。

【参考答案】

1.人工挖掘高度H人宜为200～300 mm；根据规范要求,为保证槽底土壤不被扰动或破坏,机械挖至设计基坑垫层标高以上200～300 mm时,宜采用人工检平,严禁超挖。

2.(1)测定管道中线、附属构筑位置,并标出与管线冲突的地上、地下构筑物位置。

(2)核对接入原有管道接头处的高程。

(3)施放挖槽边线、堆土材料界线及临时用地范围。

(4)测量管线地面高程(机械挖槽),埋设坡度板(人工挖槽)。

3.检查内容：合格证检查；按设计要求核对管道和管件的规格、型号、材质和压力等级；外观质量检查。

4.施工围挡应沿工地四周连续设置,不得留有缺口；围挡材料应坚固、稳定、整洁、美观,宜选用砌体、金属板材等硬质材料；施工现场的围挡一般应不低于1.8 m,在市区内应不低于2.5 m；在围挡内侧禁止堆物料；围挡上设置以下标志：施工单位名称、临近马路需要沿线安装低压警示红灯。

5.不正确；施工组织设计中规定由项目部安全员定期组织安全检查不对,因为施工项目的安全检查应由项目经理组织,定期进行。施工组织设计经项目经理审批同意后实施不妥；施工组织设计必须经企业技术负责人批准方可实施,有变更时要及时办理变更审批。

6.挖土应从上游至下游开始,排管按从下游至上游顺序排,承口逆水流方向,插口顺水流方向。

【案例90】背景资料：某市政供热管道工程,设计压力为1.6 MPa,主体采用成品保温管直埋敷设。施工前,项目部编制了施工组织设计、基坑开挖专项施工方案、降水施工方案、灌注桩专项施工方案及水池施工方案。施工方案相关内容如下：

(1)供热管道施工流程如下：施工准备→测量定位→沟槽开挖→A→支架制作、安装→管道安装、焊接→B→严密性试验→C→清洗(吹洗)→全线填土至设计标高。

(2)沟槽施工采用放坡开挖,开挖深度为4.5 m。沟槽一侧堆放管道,另一侧设置施工便道,机械分层开挖,槽底人工修整。开挖范围内土质为硬塑粉土。沟槽开挖前,已知钢管直径d、外护管直径D、供水管与回水管间距s,安装工作宽度为c,取0.1～0.2 m。基槽坑壁坡度按表5.1确定。

表5.1　基槽坑壁坡度

(3)焊接方案要求：钢管焊接前,管口对接时,应在距接口两端各200 m处测量管道平直度,允许偏差为2 mm；对接管道的全长范围内,最大偏差值应不超过20 mm。对口焊接前,应重点检验坡口质量、对口间隙。坡口表面应整齐、光洁,不得有裂纹、锈皮、熔渣和其他影响焊接质量的杂物。不合格的管口应进行修整。

(4)管道回填后,检查记录发现Ⅰ、Ⅱ区压实度最低为90%,Ⅲ区压实度最低为86%(图5.4)。

图5.4　管道回填分区示意图

【问题】

1.指出供热管道施工流程中A、B、C的名称。

2.列式计算管道沟槽槽底宽度和上口开挖宽度。

3.指出焊接方案中不妥之处,钢管焊接完成后还需哪些检验?外护管焊接完成后还需哪些检验?

4.指出管道回填的错误并改正。

5.本工程管道功能性试验如何进行?

【参考答案】

1.A：垫层施工；B：强度试验；C：焊口防腐保温。

2.槽底宽度为：2D+s+2c；上口开挖宽度为：2D+s+2c+7.875。

3.距接口两端各200 mm处测量管道平直度,允许偏差为0～1 mm；对接管道的全长范围内,最大偏差值应不超过10 mm。对口焊接前还应重点检查错边量、纵焊缝位置。钢管焊接完成后,还应进行外观检查、无损探伤、强度试验、严密性试验。外护管焊接完成后,还应进行100%的气密性试验。

4.管道应分层回填,并逐层检验密实度。本工程Ⅰ区密实度不小于95%；Ⅱ区不小于87%；Ⅲ区压实度不小于87%,且符合道路、绿地等对回填的要求。

5.本工程管道应进行分段强度试验,介质为清水,试验压力不小于2.4 MPa,检查无渗漏、无压力降为合格。一个施工段应进行严密性试验,介质为清水,试验压力不小于2 MPa,检查管道、焊缝、管路附件、设备无渗漏,固定支架无明显变形,则为合格。试验前应编制试验方案,经审批后方可执行,做好试验准备工作、安全交底和教育培训。

【案例91】背景资料：某管道全长约11 km,其中K0+100～K1+100段给水主干管管径为DN 1 200 mm,管道敷设采用明挖管坑施工。管道最大埋深为4.83 m,最小埋深为1.89 m。沿线存在大量的通信光缆、电力管线及市政管道等。施工过程发生了如下事件：

事件一：沟槽开挖用挖掘机一次性挖至设计标高,验槽时发现局部超挖深度达60 mm。

事件二：管坑支护采用钢板桩或拉森钢板桩支护,根据管坑开挖深度及土质采用图5.5所示支护结构。

图5.5　支护结构示意图(单位：cm)

事件三：沟槽开挖过程中,由于疏忽导致基坑支护结构出现较大变形,项目部采取了相应的处理措施后进行施工。

事件四：沟槽回填前,应将砖、石、木块等杂物清除干净。管道两侧回填时从一侧向另一侧填土,回填时,应在气温最高时进行。

【问题】

1.分析事件一中超挖的原因。

2.根据图5.5,写出构件A、B、C的安装和拆除顺序。(用字母及“→”表示)

3.写出验槽的参与方及检查验收项目。

4.对于事件三中支护结构出现较大变形,施工单位可采取哪些措施?

5.指出事件四中的不妥之处,并改正。

【参考答案】

1.超挖的原因：沟槽开挖用挖掘机一次性挖至设计标高,未预留200～300 mm土层由人工来开挖整平。

2.安装拆除顺序：安装A→安装C→安装B→拆除B→拆除C→拆除A。

3.验槽参与方：设计单位、施工单位、建设单位、监理单位、勘察单位；检查验收项目：地基土质、地基承载力、沟槽位置、基底标高、沟槽宽度、沟槽坡向。

4.可采取的措施：坡顶卸载,增加内支撑,采用刚度大的内支撑,被动区土体堆载,坑内、坑外注浆加固。

5.(1)不妥之处：管道两侧回填时从一侧向另一侧填土；改正：管道两侧回填应对称进行。

(2)不妥之处：回填时,应在气温最高时进行；改正：应在气温低时进行,可选择夜间进行。

【案例92】背景资料：某城市输水管线长4.28 km,DN 1 200钢管,管道埋深约5.0 m,管线位于城市主干道路的非机动车道下。采用明开槽方法施工,沟槽土质为回填杂土及粉砂土。受交通条件制约,沟槽土方挖运和吊车下管安排在晚10时到次日早6时进行,项目部办理了管线开挖占路手续。现场施工发生如下事件：

事件一：为吊车下管方便,选择夜间时段移动护栏临时占用一条机动车道,受到交通管理部门处罚。

事件二：挖土机开挖沟槽时,发现有一段废弃的旧排水砖沟。约请监理工程师查看后,项目部进行挖除和换填石灰粉煤灰稳定碎石。

事件三：质量员查验准备焊接的管口时,发现有数个坡口范围存在锈渍。

事件四：钢管吊运到沟槽前,作业队在管道内按间距4 m加设木支撑。回填作业在沟槽局部偏窄处,钢管下腋角部位采用木夯夯实。回填完毕发现管道竖向变形50 mm。

【问题】

1.事件一做法为何受到处罚?违反了哪些规定?

2.事件二沟槽基础处理在程序上是否妥当?如不妥当,写出正确的程序。

3.事件三中对管道施焊的坡口,有关规范有哪些规定?

4.事件四管道防止变形措施是否正确?为什么?

【参考答案】

1.因为未提前办理有关手续,私自移动护栏占路违反了占用或挖掘城市道路管理如下规定：未按照批准的位置、面积、期限占用或挖掘城市道路或者需要移动位置、扩大面积、延长时间,未提前办理变更手续的,由行政主管部门责令限期改正,可以处2万元以下的罚款。

2.不妥当。验槽应由建设单位邀请设计、勘察等单位参加,不能只约请监理工程师。正确做法：当槽底地基土质局部遇到松软地基、流沙、溶洞、墓穴等,应由设计单位提出处理。

3.按规范规定：连接坡口处及两侧10 mm范围应清除油污、锈、毛刺等杂物,清理合格后应及时施焊。

4.不正确。背景资料中DN 1 200钢管的竖向变形达50 mm,因50/1 200×100%≈4.2%,超出3%,显然施工质量达不到合格标准。应挖出管道,设计出方案,更换管道。原因：首先是管道内支撑间距过大,不能满足吊运要求；其次是管道腋角回填压实度不合格,钢管两侧压实度必须不小于95%。