汾河截污工程頂管施工遇到的難題及解決方法

楊 寅 春

(太原晉協(xié)市政工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 太原 030012)

汾河截污工程頂管施工遇到的難題及解決方法

楊 寅 春

(太原晉協(xié)市政工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 太原 030012)

根據(jù)太原市城南污水處理廠汾河?xùn)|暗涵截污的工程概況，介紹了頂管的施工方法，分析了沉井與頂進施工中遇到的問題，并提出了針對性的解決措施，為類似工程施工積累了經(jīng)驗。

污水處理廠，頂管，降水井，管線

管道工程是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，按施工方法可分為開挖溝槽埋管施工及非開挖溝槽埋管施工兩類。非開挖溝槽埋管施工又分為頂管施工、水平定向鉆施工、盾構(gòu)施工等。隨著城市建設(shè)的步伐不斷加快，為了適應(yīng)環(huán)境，盡可能的減少大開挖給人們生活帶來的不便，越來越多的不開挖管道施工在工程中被廣泛應(yīng)用。如我們常采用的管道頂進施工，往往位于高速公路、公路主干線、鐵路、河流，地下高壓煤氣、自來水管網(wǎng)、地下電力、通信電纜線網(wǎng)等地面建筑群交叉，管線標高難調(diào)整，不具備進行開槽埋管施工的環(huán)境。本文以太原市城南污水處理廠汾河?xùn)|暗涵截污工程頂管施工段為例，與大家共同探討、分享在本工程施工過程中遇到的問題及解決的辦法。太原市城南污水處理廠汾河?xùn)|暗涵截污工程，截污干管起點與汾河?xùn)|暗涵南延段設(shè)計起點相接，自截污暗涵起，管線自西向東穿過汾河?xùn)|堤、濱河?xùn)|路后北折至龍城南街，截流的污水通過龍城南街污水干管，沿龍城南街由西向東接入長治路污水主干管，最終進入城南污水處理廠。頂管工程自截污暗涵起，管線自西向東穿過汾河?xùn)|堤、濱河?xùn)|路原有預(yù)留管處，總計130 m。

1 工程基本情況及采用的施工方法

1.1 沿線水文地質(zhì)概況

1)地形、地貌。從大的地貌上看屬于河谷地貌，微地貌單元包括河床、河漫灘。2)場地巖土構(gòu)成與工程特征。根據(jù)勘探揭露地層情況，場地土在勘探深度范圍內(nèi)主要由第四紀全新統(tǒng)洪沖積和生活垃圾、粉土、碎石、煤屑及細砂等組成。3)水文地質(zhì)條件?？碧缴疃确秶鷥?nèi)均揭露地下水，地下水主要是淺層水，其含水層巖性為粉細砂，細砂含水層厚度及埋深變化較大。兩岸堤基下水位與河水位基本一致，水位埋深一般在5 m～13 m之間。

1.2 施工方法

穿濱河?xùn)|路頂管段長度總計130 m，管道平均埋深約為6.4 m，埋深較大，施工終點在濱河?xùn)|路快車道與人行道相銜接處，專項方案經(jīng)專家論證，采用泥水平衡式頂管施工。頂管穿越地層的土質(zhì)條件均介于雜填土，全段存在地下水。管材采用DN1 200 混凝土強度不小于C40專用鋼筋混凝土雙插口管加鋼承插口(Ⅲ級管)管材，橡膠圈接口。

1.3 工作井與接收井施工

本工程分別設(shè)圓形工作井1座，內(nèi)凈尺寸8 m，深度為8.6 m；圓形接收井1座，內(nèi)凈尺寸5 m，深度10.3 m。采用鋼筋混凝土現(xiàn)場現(xiàn)澆分節(jié)制作，二次下沉。接收井下部側(cè)壁有兩個孔，一個孔接收頂管的機頭，另一個與龍城南街原有管線相連接，做90°扇形混凝土污水檢查井1座。

1.4 工作井地面設(shè)備

1)注漿孔布置。壓漿孔是在管節(jié)預(yù)制時以每條3個孔位平均分布，每三節(jié)安裝一節(jié)有壓漿孔的管節(jié)以便注漿。2)油壓系統(tǒng)：選用多臺高壓油泵，通過高壓油路管向頂推油缸輸送液壓，使用42 MPa的高壓油泵。機頭內(nèi)的油泵也布置在工作井地面，統(tǒng)一管理。3)泥漿站：在井外用膨潤土配制泥漿，供頂管時注漿使用，減少土體與管外壁的摩擦阻力，選用0.8 MPa的壓漿泵。4)起重設(shè)備：2.0 m長的D1 200鋼筋混凝土管每節(jié)重3 t左右，采用20 t起重機，提升管材及機頭以及頂推設(shè)備。5)井內(nèi)頂推設(shè)備及安裝。一個工作井內(nèi)選用4臺200 t的油壓千斤頂，油壓由電動油泵供給，兩臺并聯(lián)供油，千斤頂行程200 cm。井內(nèi)其他設(shè)備包括：導(dǎo)軌、千斤頂臺架、替頂、分壓環(huán)、后承壓壁、操作平臺、爬梯等。

1.5 降水

開挖前先進行降水，用深井井管降低地下水位，深井井管布置在工作井預(yù)留洞口外2 m，工作井周共設(shè)四眼降水井，直徑700，內(nèi)設(shè)直徑400管，井深15 m。打降水井后至少預(yù)抽10 d后，方可開始挖土。降水周期為整個頂管施工期，直到工作井內(nèi)檢查井完成后才能撤除。

2 沉井施工中遇到的問題及解決方法

工作井位于汾河壩堰內(nèi)，工作面較寬敞，下沉順利。接收井位于濱河?xùn)|路快車道邊側(cè)瀝青路面上，開挖后發(fā)現(xiàn)路基內(nèi)埋設(shè)有一趟煤氣管線、一組弱電管線及一根直埋電纜，為確保安全，我們及時要求施工方采取支架、懸吊等措施，分別對三處管線采取保護。在下沉過程中，我們發(fā)現(xiàn)雖然經(jīng)過十余日的不間斷抽水，但井周的兩口降水井出水量一直很大，沉井下沉至3 m左右，井內(nèi)土已經(jīng)成流砂狀，且工作坑水穩(wěn)層以下的路基土出現(xiàn)不同程度的裂縫、塌陷。 為了防止繼續(xù)塌陷，我們會同各方共同協(xié)商，暫緩井內(nèi)出土，一方面更換功率更大的水泵繼續(xù)抽水，另一方面，在井壁外側(cè)四周施打U型鋼板樁進行加固、止水。鋼板樁采用單獨打入法，即吊升第一支鋼板樁，垂直就位，振動打入土中，使樁端透過淤泥層進入粘性土。吊第二支鋼板樁，卡好企口，振動打入土中，如此重復(fù)操作，直至基坑鋼板樁完成。采取這兩項措施后，雖沉井內(nèi)還有少量滲水，但流砂狀況有了很大好轉(zhuǎn)，井周土體也不再繼續(xù)開裂、塌陷。沉井順利下沉，在水下澆灌混凝土封底后，抽干井內(nèi)余水，接收井施工完畢。

3 頂進施工中遇到的問題及解決方法

管線頂進時，為了減小摩擦力，我們一方面緊隨管道頂進同步對頂管機頭尾端進行壓漿。為使管道外周圍形成的泥漿始終起到支承地層和減阻作用，還每隔兩根管進行跟蹤補漿，以補充在頂進中的泥漿損失量。另一方面對所有管節(jié)外壁進行涂蠟處理，使得頂進非常順利。由西向東頂進80 m～90 m至濱河?xùn)|路綠化帶下方時，機頭忽然受到明顯阻力，前進速度緩慢，加大頂進油壓，但效果甚微。從出渣情況看，大部分是被機頭刀具磨碎的混凝土碎塊，2 d時間，前進不到10 cm，最終完全停頓下來。隨即，施工方請來專家進行現(xiàn)場論證。據(jù)分析，修濱河?xùn)|路時，此段為一魚塘，為滿足路基承載力，當時局部處理魚塘采用的是片石以及大量的混凝土樁頭等建筑垃圾進行回填，現(xiàn)狀機頭位置可能正好與上述回填物高程相吻合，才使得機頭無法前進。但現(xiàn)在面臨的困難是，機頭正處在濱河?xùn)|路快速路中間的綠化帶段，此快速路雙向車道均無法中斷通行，1.5 m的綠化帶寬度不夠，且地下水位較高，不具備大開挖的作業(yè)條件。經(jīng)專家和施工方協(xié)商，決定利用接收井反向頂進，采用人工開挖的頂進方式，使新頂管工作倉將地下的機頭整個套住，取出舊機頭，完成管線的連通工作。接收井內(nèi)徑僅5 m，扣除后背、油壓千斤頂、頂鐵等尺寸，反向頂進的機頭尺寸需控制在2 m～3 m之間，需專門制作。原混凝土管內(nèi)徑1 200 mm，壁厚120 mm，機頭外徑1 500 mm；此次決定采用內(nèi)徑1 800 mm混凝土鋼套管，壁厚180 mm，機頭外徑2 200 mm，兩機頭外徑相差700 mm，即反向頂進40 m～50 m的誤差必須控制在350 mm之內(nèi)，才能將原機頭套住。方案確定后，施工單位立即開始制作機頭、采購管材、制作頂進后背，半月后，各項準備工作完成。反向頂進開始后，后背承載力滿足，未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，頂進正常，但頂進6 m左右，機頭前面土的含水量逐漸加大，至8 m左右，已成流砂狀，直接流出工作井，機頭下方土體承載力較低，隨著流砂的不斷流出，機頭前端逐漸下栽，無法繼續(xù)施工?？山邮站苓叺膬煽诮邓畯奈赐Ｖ钩樗页樗恳恢辈淮?。

我們第二次請專家現(xiàn)場協(xié)商，議定兩條解決辦法：1)在接收井管道頂進方向兩側(cè)、原有機頭所處的綠化帶內(nèi)再各打兩口φ700、深15 m的降水井，且強調(diào)洗井一定要有專人負責，徹底洗凈。2)在反向頂進的機頭前端焊接縱橫十字攔土格柵，待與舊機頭相接時再去除。3 d后，四口降水井陸續(xù)開始工作，10 d后，頂進繼續(xù)進行，機頭出土基本為含水量飽和的砂土，但滿足人工操作的需要。又經(jīng)過2 d，土的含水量逐漸降低，經(jīng)專家同意，將機頭的縱格柵去除，僅留橫格柵，這樣一來，施工進度加快了許多。為確保施工質(zhì)量，我們采取勤測勤糾的方式，加大了測量力度，將下栽的機頭逐漸進行修正，直至機頭沿預(yù)定方向平穩(wěn)推進，并采取同步注漿，降低千斤頂頂推壓力。同時，我們還派專人密切注視濱河?xùn)|路路面的變化，防止路面出現(xiàn)裂縫及塌陷。在頂進26 m左右，機頭前端出現(xiàn)長度不等的混凝土樁頭、石塊等障礙物，去除橫格柵后，管內(nèi)的施工人員必須先將障礙物四周的土用鋤頭、鐵鍬一點點掏出，再用風鎬、鏨子將混凝土塊在機頭內(nèi)破碎、捆綁，裝車拉出，因機頭內(nèi)狹小，且破碎需2人～3人共同協(xié)作，操作十分困難，頂進速度明顯放緩。經(jīng)過數(shù)天的努力，新舊機頭終于接軌了，由于控制精確，舊機頭完整的嵌入新機頭中，然后由施工人員逐步拆解舊機頭，將刀盤、千斤頂、油壓系統(tǒng)等逐件運至井外。頂進結(jié)束后，我們立刻對泥漿進行置換，確保濱河?xùn)|路上頂管經(jīng)過的路段無一裂縫、下沉現(xiàn)象產(chǎn)生。為防止地下水對鋼板的侵蝕，我們在機頭內(nèi)進行了除銹、防腐施工，并用混凝土砌塊沿周圈進行砌筑、抹面，使兩端平整順接，確保進水工程順利完工。

4 結(jié)語

130 m頂管工程，自8月20日開工至12月15日竣工，地理環(huán)境特殊、施工條件復(fù)雜、地下不確定因素較多，可謂舉步維艱。也是我遇到的眾多頂管工程中比較特殊的一段。

通過這個工程也告誡我們，頂管施工時，除一般頂進施工應(yīng)注意的事項以外，還應(yīng)注意以下幾點：1)施工前，盡可能細致、全面的了解施工范圍內(nèi)的各種地質(zhì)資料、地下管線資料，為順利施工打下堅實的基礎(chǔ)。2)每道工序必須認真對待，包括前期降水井的施打、洗井，一旦井清洗不徹底，將直接影響抽水、降水力度。3)頂管屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分項工程，這就要求施工方必須制定專項的施工組織方案、安全方案，且應(yīng)經(jīng)專家論證。施工過程中遇到問題，應(yīng)及時會同有關(guān)各方及時協(xié)商解決。

總之，無論施工過程中遇到多少困難，只要大家齊心協(xié)力，群策群力，共同出主意、想辦法，就一定能克服困難，渡過難關(guān)，圓滿的完成施工任務(wù)。

Abstract: According to eastern Fen River buried culvert sewage interception engineering conditions of southern Taiyuan city sewage treatment plant, the paper introduces pipe-jacking construction methods, analyzes problems encountering in subsidence well and pipe-jacking construction, and puts forward corresponding solving measures, which has accumulated experience for similar engineering construction.

Key words: sewage treatment plant, pipe-jacking, precipitation well, pipeline

Pipe-jacking construction difficulties and solving methods of Fen River sewage interception engineering

Yang Yinchun

(TaiyuanJinxieMunicipalEngineeringConstructionSupervisionCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

2016-03-16

楊寅春(1974- )，女，工程師

1009-6825(2016)15-0093-02

TU761

A