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(jìn)施工中遇到的問題，并提出了針對(duì)性的解決措施，為類似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

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(jìn)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(biāo)高難調(diào)整，不具備進(jìn)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(diǎn)與汾河?xùn)|暗涵南延段設(shè)計(jì)起點(diǎn)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(zhǎng)治路污水主干管，最終進(jìn)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(jì)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(chǎng)地巖土構(gòu)成與工程特征。根據(jù)勘探揭露地層情況，場(chǎng)地土在勘探深度范圍內(nèi)主要由第四紀(jì)全新統(tǒng)洪沖積和生活垃圾、粉土、碎石、煤屑及細(xì)砂等組成。3)水文地質(zhì)條件。勘探深度范圍內(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(xì)砂，細(xì)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(zhǎng)度總計(jì)130 m，管道平均埋深約為6.4 m，埋深較大，施工終點(diǎn)在濱河?xùn)|路快車道與人行道相銜接處，專項(xiàng)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(qiáng)度不小于C40專用鋼筋混凝土雙插口管加鋼承插口(Ⅲ級(jí)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(chǎng)現(xiàn)澆分節(jié)制作，二次下沉。接收井下部側(cè)壁有兩個(gè)孔，一個(gè)孔接收頂管的機(jī)頭，另一個(gè)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(shí)以每條3個(gè)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(tái)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(jī)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(shí)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(zhǎng)的D1 200鋼筋混凝土管每節(jié)重3 t左右，采用20 t起重機(jī)，提升管材及機(jī)頭以及頂推設(shè)備。5)井內(nèi)頂推設(shè)備及安裝。一個(gè)工作井內(nèi)選用4臺(tái)200 t的油壓千斤頂，油壓由電動(dòng)油泵供給，兩臺(tái)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(tái)架、替頂、分壓環(huán)、后承壓壁、操作平臺(tái)、爬梯等。

1.5 降水

開挖前先進(jìn)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(gè)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(shí)要求施工方采取支架、懸吊等措施，分別對(duì)三處管線采取保護(hù)。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(huì)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(jìn)行加固、止水。鋼板樁采用單獨(dú)打入法，即吊升第一支鋼板樁，垂直就位，振動(dòng)打入土中，使樁端透過淤泥層進(jìn)入粘性土。吊第二支鋼板樁，卡好企口，振動(dòng)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(xiàng)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(jìn)施工中遇到的問題及解決方法

管線頂進(jìn)時(shí)，為了減小摩擦力，我們一方面緊隨管道頂進(jìn)同步對(duì)頂管機(jī)頭尾端進(jìn)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(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失量。另一方面對(duì)所有管節(jié)外壁進(jìn)行涂蠟處理，使得頂進(jìn)非常順利。由西向東頂進(jìn)80 m～90 m至濱河?xùn)|路綠化帶下方時(shí)，機(jī)頭忽然受到明顯阻力，前進(jìn)速度緩慢，加大頂進(jìn)油壓，但效果甚微。從出渣情況看，大部分是被機(jī)頭刀具磨碎的混凝土碎塊，2 d時(shí)間，前進(jìn)不到10 cm，最終完全停頓下來。隨即，施工方請(qǐng)來專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)論證。據(jù)分析，修濱河?xùn)|路時(shí)，此段為一魚塘，為滿足路基承載力，當(dāng)時(shí)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(jìn)行回填，現(xiàn)狀機(jī)頭位置可能正好與上述回填物高程相吻合，才使得機(jī)頭無法前進(jìn)。但現(xiàn)在面臨的困難是，機(jī)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(jìn)，采用人工開挖的頂進(jìn)方式，使新頂管工作倉將地下的機(jī)頭整個(gè)套住，取出舊機(jī)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(jìn)的機(jī)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(jī)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(jī)頭外徑2 200 mm，兩機(jī)頭外徑相差700 mm，即反向頂進(jìn)40 m～50 m的誤差必須控制在350 mm之內(nèi)，才能將原機(jī)頭套住。方案確定后，施工單位立即開始制作機(jī)頭、采購管材、制作頂進(jìn)后背，半月后，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成。反向頂進(jìn)開始后，后背承載力滿足，未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，頂進(jìn)正常，但頂進(jìn)6 m左右，機(jī)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(jī)頭下方土體承載力較低，隨著流砂的不斷流出，機(jī)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?，且抽水量一直不大。

我們第二次請(qǐng)專家現(xiàn)場(chǎng)協(xié)商，議定兩條解決辦法：1)在接收井管道頂進(jìn)方向兩側(cè)、原有機(jī)頭所處的綠化帶內(nèi)再各打兩口φ700、深15 m的降水井，且強(qiáng)調(diào)洗井一定要有專人負(fù)責(zé)，徹底洗凈。2)在反向頂進(jìn)的機(jī)頭前端焊接縱橫十字?jǐn)r土格柵，待與舊機(jī)頭相接時(shí)再去除。3 d后，四口降水井陸續(xù)開始工作，10 d后，頂進(jìn)繼續(xù)進(jìn)行，機(jī)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(jī)頭的縱格柵去除，僅留橫格柵，這樣一來，施工進(jìn)度加快了許多。為確保施工質(zhì)量，我們采取勤測(cè)勤糾的方式，加大了測(cè)量力度，將下栽的機(jī)頭逐漸進(jìn)行修正，直至機(jī)頭沿預(yù)定方向平穩(wěn)推進(jìn)，并采取同步注漿，降低千斤頂頂推壓力。同時(shí)，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(jìn)26 m左右，機(jī)頭前端出現(xiàn)長(zhǎng)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(diǎn)點(diǎn)掏出，再用風(fēng)鎬、鏨子將混凝土塊在機(jī)頭內(nèi)破碎、捆綁，裝車?yán)?，因機(jī)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(jìn)速度明顯放緩。經(jīng)過數(shù)天的努力，新舊機(jī)頭終于接軌了，由于控制精確，舊機(jī)頭完整的嵌入新機(jī)頭中，然后由施工人員逐步拆解舊機(jī)頭，將刀盤、千斤頂、油壓系統(tǒng)等逐件運(yùn)至井外。頂進(jìn)結(jié)束后，我們立刻對(duì)泥漿進(jìn)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(duì)鋼板的侵蝕，我們?cè)跈C(jī)頭內(nèi)進(jìn)行了除銹、防腐施工，并用混凝土砌塊沿周圈進(jìn)行砌筑、抹面，使兩端平整順接，確保進(jìn)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(gè)工程也告誡我們，頂管施工時(shí)，除一般頂進(jìn)施工應(yīng)注意的事項(xiàng)以外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)施工前，盡可能細(xì)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2)每道工序必須認(rèn)真對(duì)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(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程，這就要求施工方必須制定專項(xiàng)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(shí)會(huì)同有關(guān)各方及時(shí)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