非開挖污水管道修復(fù)技術(shù)在圍墾區(qū)域地質(zhì)中的應(yīng)用

熊鵬

【摘要】在工業(yè)園區(qū)管理中，路面裂縫、局部沉降和塌陷大多原因是地下污水管道堵塞、破裂等造成水土流失。根據(jù)分析，管理人變更形成歷史遺留問題、各類污水排放交叉侵蝕、早期設(shè)計(jì)局限、各類施工等，都會(huì)導(dǎo)致污水管發(fā)生破損、路面變形的狀況。此外還有入駐企業(yè)增多、夜晚排放集中等不合理使用以及在管理方面不到位等方面的原因。本文通過一段路塌陷分析和提出修復(fù)方法，探討以工業(yè)園區(qū)污水管道非開挖修復(fù)運(yùn)用來滿足企業(yè)生產(chǎn)不間斷需求。

【關(guān)鍵詞】非開挖修復(fù);圍墾地質(zhì);工程案例;管道破裂修復(fù);排水降水

【中圖分類號(hào)】TU992.3

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）08-0124-02

1.裂縫、塌陷情況

杭州大江東工業(yè)園區(qū)位于杭州市蕭山區(qū)東北部的錢塘江和杭州灣區(qū)域，區(qū)域大部分是20世紀(jì)五六十年代填海、填江（錢塘江入?？冢﹪鷫ǘ鴣淼母?，在21世紀(jì)初逐步變更為工業(yè)用地，2019年5月變更為杭州市錢塘新區(qū)工業(yè)園區(qū)。大江東區(qū)域地質(zhì)情況主要為上部分布全新統(tǒng)上組沖海積中密——密實(shí)狀粉土、粉砂層，厚度一般在3-10m左右;中部為第三系上組沖湖積、海積累的粉質(zhì)黏土、黏土層，厚度一般在5-8m左右。

本工程處于大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)（前進(jìn)園區(qū)），施工區(qū)域在東一路非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)，此段路面有不同程度裂縫、塌陷，沉降逐步發(fā)展擴(kuò)大中，經(jīng)過委托專業(yè)檢測(cè)公司和施工單位配合采用CCTV管道內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)路下污水管道破損、變形和局部斷裂水土流失較嚴(yán)重，施工單位受當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)局委托承擔(dān)修復(fù)工作，論證多次后決定采用非開挖破碎原管道牽引新DN400PE實(shí)壁管修復(fù)方法。

2.歷史發(fā)展過程

大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)前進(jìn)園區(qū)原來DN400的PVC波紋管管道建設(shè)大多是在21世紀(jì)初期分批分段設(shè)計(jì)施工的，因?yàn)閳@區(qū)管理單位的變遷升格和責(zé)任人的更換，造成相關(guān)的技術(shù)檔案資料不全或缺失，經(jīng)過十多年運(yùn)營(yíng)，管道有些老化，加上初期招商對(duì)企業(yè)排污要求不嚴(yán)格，一些污染企業(yè)入駐，后期園區(qū)規(guī)模擴(kuò)大、大型工業(yè)企業(yè)排污量增加，路面周圍企業(yè)一些重載運(yùn)輸車輛數(shù)量增多，對(duì)城市市政道路、市政管道等破壞加大，整個(gè)園區(qū)排水管線破損較多。

3.非開挖管道修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

非開挖管道適用于老舊、破損管道的改造、修復(fù)更新和擴(kuò)容，也能滿足新建工程需要;避免了施工區(qū)域拆遷麻煩、全線大開挖施工或修復(fù)對(duì)環(huán)境的破壞，減少了工程的投資;工程兩端或中間局部開挖施工作業(yè)坑，減少了掘路量及對(duì)公共交通、綠化環(huán)境的影響;施工機(jī)械采用液壓轉(zhuǎn)挖設(shè)備，噪聲低，符合環(huán)保要求，減少了擾民因素，社會(huì)效益明顯提高;更適用于更換堅(jiān)硬新材質(zhì)管道且施工速度快、工期短，有效降低了工程成本，施工、使用安全可靠，提高了管道服務(wù)性能和壽命，有益于設(shè)施的后期養(yǎng)護(hù)。

4.污水管道修復(fù)前技術(shù)論證、流程和工藝選擇

修復(fù)前我們對(duì)周圍情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，搜集一些企業(yè)排放信息，制造了一些臨時(shí)過渡期間排放簡(jiǎn)易管道以保證現(xiàn)有企業(yè)生產(chǎn)，對(duì)修復(fù)段管道積水排空，采用CCTV管道內(nèi)窺技術(shù)進(jìn)行內(nèi)壁檢查，最后選用碎原管道——牽引新DN400PE實(shí)壁管修復(fù)方法流程。

5.管道修復(fù)作業(yè)

5.1 施工前準(zhǔn)備工作

首先用臨時(shí)圍擋封閉管道所在慢車道，在管道兩側(cè)的機(jī)非隔離帶和人行道路面進(jìn)行破碎，做深井降水管，觀察降水速度，如果過慢則中間加深井降水管點(diǎn)，降水的目的是通過合理的降水井布置，降低土體的含水率，使管道周圍的土體加速固結(jié)，提高土體的穩(wěn)定性，防止發(fā)生流沙、管涌、塌方，從而保證破碎原PVC管道并牽引新PE管進(jìn)入原管道的順利施工。同時(shí)修復(fù)兩端頭井氣囊，封堵阻斷上游來水、下游鏹水滲出，從而加快降水，使施工段土體含水量達(dá)到施工要求。打開施工段所有井蓋，加強(qiáng)排風(fēng)檢查，并在兩段即將施工的端頭井外相鄰井間架設(shè)臨時(shí)排水管道，保證周圍工業(yè)、企業(yè)正常生產(chǎn)所需排污。

5.2 施工作業(yè)

首先在需要修復(fù)端頭井外側(cè)挖近60°斜面入鉆導(dǎo)向孔坑，坑底到5m深管道成平面坑底，鉆機(jī)在路面車上頂起車廂成一定角度固定后試攪轉(zhuǎn)，逐級(jí)加長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)套管，直徑400 mm鉆頭在導(dǎo)向坑底水平方向穿過井外壁，井下操作人微調(diào)整定向鉆頭進(jìn)入井壁里原來的PVC管道開始啟動(dòng)鉆機(jī)，選用控向儀等導(dǎo)航設(shè)備在路面對(duì)鉆頭的方向及深度進(jìn)行有效控制，鉆頭部安裝應(yīng)能初步把原管徑上表面攪碎，鉆頭等由于自重會(huì)加大管道基礎(chǔ)攪動(dòng)。選用輕壓慢轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行開鉆作業(yè)，選用輕壓快轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行平直段施工，這種方式可以確保鉆具的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性，減少打碎PVC纏繞，增大阻力并最大限度把管道上表面攪碎，施工過程中對(duì)鉆井過程有扭矩減弱、鉆壓突變升高、泥漿流失或回流后雜質(zhì)增多等問題進(jìn)行密切關(guān)注。如出現(xiàn)情況應(yīng)及時(shí)停止施工，找出鉆機(jī)、導(dǎo)桿和管道內(nèi)等幾方面原因后及時(shí)選用相應(yīng)的解決方式，隨后再逐步開鉆回到正常的施工作業(yè)。

5.3 泥漿護(hù)壁水平應(yīng)用

先打碎原PVC管道，為防止擾動(dòng)原管道基礎(chǔ)的沉降和流沙進(jìn)入管道，我們采用加壓水平泥漿護(hù)壁方式，同時(shí)注入膨潤(rùn)土調(diào)配泥漿，一邊攪碎前進(jìn)一邊護(hù)壁，為維持原來管道成孔，同時(shí)嚴(yán)格控制周圍深井降水速度，保持一定水位深度，整個(gè)施工過程泥漿流失一些，判斷周圍土質(zhì)有無縫隙，關(guān)注周圍雨排管道、強(qiáng)弱電井室是否有泥漿滲出;工地另一側(cè)都是綠地，有大小喬木和地被植物，關(guān)注是否有泥漿從綠地滲出。

5.4 修建騎馬井

鉆頭到達(dá)下一井位，人工下井清理原管道PVC碎片，由井口運(yùn)出，同時(shí)校正下一段鉆頭方向，檢查鉆頭磨損，判斷此段土質(zhì)情況。其中三處之前CCTV管道檢查發(fā)現(xiàn)的原管道變形段，明顯感覺到鉆頭遇到堅(jiān)硬物體前行速度慢，需要加大馬力，鉆機(jī)鉆速時(shí)有時(shí)無、扭矩失真，回轉(zhuǎn)到最近井位，發(fā)現(xiàn)鉆頭磨損嚴(yán)重，拆下出井修復(fù)，同時(shí)調(diào)來DN500巖石鉆頭，第二天更換上，再入管道扭矩失真減少，慢速加大扭力，管道里沖出來混凝土塊帶入井中。經(jīng)過技術(shù)會(huì)議請(qǐng)示主管部門后，我們用騎馬井探坑工藝，做探井下挖4m后發(fā)現(xiàn)有混凝土堆積風(fēng)鎬打碎，從斷面看沒有經(jīng)過振搗，判斷是施工剩余混凝土倒入管溝，原PVC管道被壓變形，后期使用中企業(yè)排污有污染，加上時(shí)間老化，變形處出現(xiàn)裂縫，水土流失路面塌陷。

5.5 擴(kuò)孔

初步鉆通，在DN400回鉆后，換成DN500、DN550鉆頭進(jìn)行兩次擴(kuò)孔，按照施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特性，對(duì)回?cái)U(kuò)鉆進(jìn)速度進(jìn)行有效控制，這樣對(duì)原來管道上面殘?jiān)鼣嚦鍪钟欣?。分兩三次完成擴(kuò)孔作業(yè)，選用擠擴(kuò)式鉆頭進(jìn)行最后一次回?cái)U(kuò)作業(yè)，讓孔壁密實(shí)。如出現(xiàn)較大回拖力和回?cái)U(kuò)扭矩，說明有縮頸現(xiàn)象，必須再進(jìn)行一次回?cái)U(kuò)作業(yè)，以增加孔壁的穩(wěn)固性。

5.6 PE焊接回拖

遵循電熱熔施工規(guī)定，在對(duì)HDPE管的管材連接時(shí)必須進(jìn)行合格的焊接，管道打碎清理過程同時(shí)進(jìn)行路面PE管熱熔焊接，焊接冷卻合格后，一端到達(dá)端頭井外測(cè)作業(yè)坑內(nèi)到原管道上面，鉆機(jī)反轉(zhuǎn)回拉帶入PE管入坑進(jìn)入原道管道位置。因?yàn)楣艿缆访媸锹嚨酪矔?huì)重載車輛通過，新管道外壁縫隙用灌漿工藝水泥和粉煤灰1∶1拌和替換泥漿，拉管前PE管內(nèi)埋設(shè)同長(zhǎng)注漿管，每前進(jìn)3m注漿一次保持注漿量大于膨潤(rùn)土量，跟蹤避開原來井位2m左右開始注水泥漿。由于有之前泥漿護(hù)壁和嵌縫水泥漿PE管牽引阻力減少，牽引速度很容易保持均勻，每個(gè)井室看PE管外壁磨損很小。

5.7 收尾工作

全部就位后各個(gè)井位下人切斷井中PE管井口運(yùn)出來，封堵修復(fù)原井窗口，做灌水試驗(yàn)三天觀測(cè)，合格后拆除修復(fù)段頭封堵，拆除臨時(shí)排水、臨時(shí)降水設(shè)施?；靥钭鳂I(yè)坑修復(fù)破壞路面和明排降水的機(jī)非隔離綠化帶以及路緣石等[1]。

6.施工后沉降觀察

縱觀市政給排水工程施工中選用非開挖拖拉管技術(shù)，或多或少都遇到路面沉降問題。其形成原因主要是回?cái)U(kuò)頭質(zhì)量、泥漿固壁程度不同，或受到地下地質(zhì)因塌陷密實(shí)程度不同的影響等。有縫隙出現(xiàn)在拖拉管外側(cè)也是無法避免的，沉降較大問題易出現(xiàn)在大管徑、埋深過淺的管段上，在施工中必須對(duì)穿過主要道路下的管段進(jìn)行預(yù)防及加大控制力度。為避免下沉現(xiàn)象出現(xiàn)，護(hù)管作業(yè)必須分次進(jìn)行，控制灌入水泥灰漿的水灰比，最大程度上修復(fù)原來管道基礎(chǔ)。待技術(shù)成熟，拖拉入洞管道先冷凍收縮，正常溫度微膨脹，這樣可以將土體受撓動(dòng)后的形變情況盡可能地減少。在空隙減少中必須采用與拖拉管道直徑相適應(yīng)的鉆頭。

7.總結(jié)

一年后觀察，路面還是有裂縫和微沉降，管道內(nèi)CCTV觀測(cè)狀況良好，企業(yè)排污氣味較濃。每個(gè)工藝都有優(yōu)缺點(diǎn)，工藝選用應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境和資金計(jì)劃安排而選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]李琰，陳雨喆，楊紫維.城市排水管道非開挖修復(fù)工藝優(yōu)選與實(shí)踐[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新.2018（02）

（作者單位：杭州大江東城市設(shè)施管養(yǎng)有限公司）