汾河截污工程顶管施工遇到的难题及解决方法

杨 寅 春

(太原晋协市政工程建设监理有限公司，山西 太原 030012)

汾河截污工程顶管施工遇到的难题及解决方法

杨 寅 春

(太原晋协市政工程建设监理有限公司，山西 太原 030012)

根据太原市城南污水处理厂汾河东暗涵截污的工程概况，介绍了顶管的施工方法，分析了沉井与顶进施工中遇到的问题，并提出了针对性的解决措施，为类似工程施工积累了经验。

污水处理厂，顶管，降水井，管线

管道工程是城市的重要基础设施之一，按施工方法可分为开挖沟槽埋管施工及非开挖沟槽埋管施工两类。非开挖沟槽埋管施工又分为顶管施工、水平定向钻施工、盾构施工等。随着城市建设的步伐不断加快，为了适应环境，尽可能的减少大开挖给人们生活带来的不便，越来越多的不开挖管道施工在工程中被广泛应用。如我们常采用的管道顶进施工，往往位于高速公路、公路主干线、铁路、河流，地下高压煤气、自来水管网、地下电力、通信电缆线网等地面建筑群交叉，管线标高难调整，不具备进行开槽埋管施工的环境。本文以太原市城南污水处理厂汾河东暗涵截污工程顶管施工段为例，与大家共同探讨、分享在本工程施工过程中遇到的问题及解决的办法。太原市城南污水处理厂汾河东暗涵截污工程，截污干管起点与汾河东暗涵南延段设计起点相接，自截污暗涵起，管线自西向东穿过汾河东堤、滨河东路后北折至龙城南街，截流的污水通过龙城南街污水干管，沿龙城南街由西向东接入长治路污水主干管，最终进入城南污水处理厂。顶管工程自截污暗涵起，管线自西向东穿过汾河东堤、滨河东路原有预留管处，总计130 m。

1 工程基本情况及采用的施工方法

1.1 沿线水文地质概况

1)地形、地貌。从大的地貌上看属于河谷地貌，微地貌单元包括河床、河漫滩。2)场地岩土构成与工程特征。根据勘探揭露地层情况，场地土在勘探深度范围内主要由第四纪全新统洪冲积和生活垃圾、粉土、碎石、煤屑及细砂等组成。3)水文地质条件。勘探深度范围内均揭露地下水，地下水主要是浅层水，其含水层岩性为粉细砂，细砂含水层厚度及埋深变化较大。两岸堤基下水位与河水位基本一致，水位埋深一般在5 m～13 m之间。

1.2 施工方法

穿滨河东路顶管段长度总计130 m，管道平均埋深约为6.4 m，埋深较大，施工终点在滨河东路快车道与人行道相衔接处，专项方案经专家论证，采用泥水平衡式顶管施工。顶管穿越地层的土质条件均介于杂填土，全段存在地下水。管材采用DN1 200 混凝土强度不小于C40专用钢筋混凝土双插口管加钢承插口(Ⅲ级管)管材，橡胶圈接口。

1.3 工作井与接收井施工

本工程分别设圆形工作井1座，内净尺寸8 m，深度为8.6 m；圆形接收井1座，内净尺寸5 m，深度10.3 m。采用钢筋混凝土现场现浇分节制作，二次下沉。接收井下部侧壁有两个孔，一个孔接收顶管的机头，另一个与龙城南街原有管线相连接，做90°扇形混凝土污水检查井1座。

1.4 工作井地面设备

1)注浆孔布置。压浆孔是在管节预制时以每条3个孔位平均分布，每三节安装一节有压浆孔的管节以便注浆。2)油压系统：选用多台高压油泵，通过高压油路管向顶推油缸输送液压，使用42 MPa的高压油泵。机头内的油泵也布置在工作井地面，统一管理。3)泥浆站：在井外用膨润土配制泥浆，供顶管时注浆使用，减少土体与管外壁的摩擦阻力，选用0.8 MPa的压浆泵。4)起重设备：2.0 m长的D1 200钢筋混凝土管每节重3 t左右，采用20 t起重机，提升管材及机头以及顶推设备。5)井内顶推设备及安装。一个工作井内选用4台200 t的油压千斤顶，油压由电动油泵供给，两台并联供油，千斤顶行程200 cm。井内其他设备包括：导轨、千斤顶台架、替顶、分压环、后承压壁、操作平台、爬梯等。

1.5 降水

开挖前先进行降水，用深井井管降低地下水位，深井井管布置在工作井预留洞口外2 m，工作井周共设四眼降水井，直径700，内设直径400管，井深15 m。打降水井后至少预抽10 d后，方可开始挖土。降水周期为整个顶管施工期，直到工作井内检查井完成后才能撤除。

2 沉井施工中遇到的问题及解决方法

工作井位于汾河坝堰内，工作面较宽敞，下沉顺利。接收井位于滨河东路快车道边侧沥青路面上，开挖后发现路基内埋设有一趟煤气管线、一组弱电管线及一根直埋电缆，为确保安全，我们及时要求施工方采取支架、悬吊等措施，分别对三处管线采取保护。在下沉过程中，我们发现虽然经过十余日的不间断抽水，但井周的两口降水井出水量一直很大，沉井下沉至3 m左右，井内土已经成流砂状，且工作坑水稳层以下的路基土出现不同程度的裂缝、塌陷。 为了防止继续塌陷，我们会同各方共同协商，暂缓井内出土，一方面更换功率更大的水泵继续抽水，另一方面，在井壁外侧四周施打U型钢板桩进行加固、止水。钢板桩采用单独打入法，即吊升第一支钢板桩，垂直就位，振动打入土中，使桩端透过淤泥层进入粘性土。吊第二支钢板桩，卡好企口，振动打入土中，如此重复操作，直至基坑钢板桩完成。采取这两项措施后，虽沉井内还有少量渗水，但流砂状况有了很大好转，井周土体也不再继续开裂、塌陷。沉井顺利下沉，在水下浇灌混凝土封底后，抽干井内余水，接收井施工完毕。

3 顶进施工中遇到的问题及解决方法

管线顶进时，为了减小摩擦力，我们一方面紧随管道顶进同步对顶管机头尾端进行压浆。为使管道外周围形成的泥浆始终起到支承地层和减阻作用，还每隔两根管进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失量。另一方面对所有管节外壁进行涂蜡处理，使得顶进非常顺利。由西向东顶进80 m～90 m至滨河东路绿化带下方时，机头忽然受到明显阻力，前进速度缓慢，加大顶进油压，但效果甚微。从出渣情况看，大部分是被机头刀具磨碎的混凝土碎块，2 d时间，前进不到10 cm，最终完全停顿下来。随即，施工方请来专家进行现场论证。据分析，修滨河东路时，此段为一鱼塘，为满足路基承载力，当时局部处理鱼塘采用的是片石以及大量的混凝土桩头等建筑垃圾进行回填，现状机头位置可能正好与上述回填物高程相吻合，才使得机头无法前进。但现在面临的困难是，机头正处在滨河东路快速路中间的绿化带段，此快速路双向车道均无法中断通行，1.5 m的绿化带宽度不够，且地下水位较高，不具备大开挖的作业条件。经专家和施工方协商，决定利用接收井反向顶进，采用人工开挖的顶进方式，使新顶管工作仓将地下的机头整个套住，取出旧机头，完成管线的连通工作。接收井内径仅5 m，扣除后背、油压千斤顶、顶铁等尺寸，反向顶进的机头尺寸需控制在2 m～3 m之间，需专门制作。原混凝土管内径1 200 mm，壁厚120 mm，机头外径1 500 mm；此次决定采用内径1 800 mm混凝土钢套管，壁厚180 mm，机头外径2 200 mm，两机头外径相差700 mm，即反向顶进40 m～50 m的误差必须控制在350 mm之内，才能将原机头套住。方案确定后，施工单位立即开始制作机头、采购管材、制作顶进后背，半月后，各项准备工作完成。反向顶进开始后，后背承载力满足，未出现开裂现象，顶进正常，但顶进6 m左右，机头前面土的含水量逐渐加大，至8 m左右，已成流砂状，直接流出工作井，机头下方土体承载力较低，随着流砂的不断流出，机头前端逐渐下栽，无法继续施工。可接收井周边的两口降水井从未停止抽水，且抽水量一直不大。

我们第二次请专家现场协商，议定两条解决办法：1)在接收井管道顶进方向两侧、原有机头所处的绿化带内再各打两口φ700、深15 m的降水井，且强调洗井一定要有专人负责，彻底洗净。2)在反向顶进的机头前端焊接纵横十字拦土格栅，待与旧机头相接时再去除。3 d后，四口降水井陆续开始工作，10 d后，顶进继续进行，机头出土基本为含水量饱和的砂土，但满足人工操作的需要。又经过2 d，土的含水量逐渐降低，经专家同意，将机头的纵格栅去除，仅留横格栅，这样一来，施工进度加快了许多。为确保施工质量，我们采取勤测勤纠的方式，加大了测量力度，将下栽的机头逐渐进行修正，直至机头沿预定方向平稳推进，并采取同步注浆，降低千斤顶顶推压力。同时，我们还派专人密切注视滨河东路路面的变化，防止路面出现裂缝及塌陷。在顶进26 m左右，机头前端出现长度不等的混凝土桩头、石块等障碍物，去除横格栅后，管内的施工人员必须先将障碍物四周的土用锄头、铁锹一点点掏出，再用风镐、錾子将混凝土块在机头内破碎、捆绑，装车拉出，因机头内狭小，且破碎需2人～3人共同协作，操作十分困难，顶进速度明显放缓。经过数天的努力，新旧机头终于接轨了，由于控制精确，旧机头完整的嵌入新机头中，然后由施工人员逐步拆解旧机头，将刀盘、千斤顶、油压系统等逐件运至井外。顶进结束后，我们立刻对泥浆进行置换，确保滨河东路上顶管经过的路段无一裂缝、下沉现象产生。为防止地下水对钢板的侵蚀，我们在机头内进行了除锈、防腐施工，并用混凝土砌块沿周圈进行砌筑、抹面，使两端平整顺接，确保进水工程顺利完工。

4 结语

130 m顶管工程，自8月20日开工至12月15日竣工，地理环境特殊、施工条件复杂、地下不确定因素较多，可谓举步维艰。也是我遇到的众多顶管工程中比较特殊的一段。

通过这个工程也告诫我们，顶管施工时，除一般顶进施工应注意的事项以外，还应注意以下几点：1)施工前，尽可能细致、全面的了解施工范围内的各种地质资料、地下管线资料，为顺利施工打下坚实的基础。2)每道工序必须认真对待，包括前期降水井的施打、洗井，一旦井清洗不彻底，将直接影响抽水、降水力度。3)顶管属于超过一定规模的危险性较大的分项工程，这就要求施工方必须制定专项的施工组织方案、安全方案，且应经专家论证。施工过程中遇到问题，应及时会同有关各方及时协商解决。

总之，无论施工过程中遇到多少困难，只要大家齐心协力，群策群力，共同出主意、想办法，就一定能克服困难，渡过难关，圆满的完成施工任务。

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

杨寅春(1974- )，女，工程师

1009-6825(2016)15-0093-02

TU761

A