浅析市政污水管穿越下穿隧道改迁施工技术

吴晓毅

（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州 450001）

在开展相关工程前，为了确保整体的工程质量，必须对其整体的工程项目实际情况进行分析。通过测量、评定等环节，制定合理有效的开展方案。此外，对于在施工过程中有可能会出现的意外情况，进行有效预防，实现完全处理。在整体的施工过程当中，根据施工地区的特征，如“工程地质”“水文地质”的开展施工计划，进行材料的配比、设备的运行，可以综合有效的开展施工。通过合理有效的工艺技术，实现全面改造，为我国城市的整体有效运行提供坚实的保障。

1 工程基本概况

1.1 施工现场概况

郑州市107辅道快速化工程，位于郑州市中心城区东部，北起北四环，南至南四环。本标段工程隧道主线北起金水东路，南至动力南路以北，里程桩号范围为K10+848.679～K12+200.00，全长1351.32m，设计双向八车道。本标段隧道分敞开段和隧道段，敞开段位于金水东路以南107辅道上，长135.32m，隧道短入地后平面线位向东偏至圃田西路下方，依次下穿七里河北路下方3m污水管、七里河、七里河南路下立交，上跨轨道交通1号线盾构区间、人行过街通道，见图1。

七里河北路下方现有王新庄污水厂进厂D3000污水干管，污水管为混凝土管，采用顶管法施工。管线与隧道主线平面相交。通过查看污水厂管线竣工图纸，管底竣工标高为79.22m，管顶覆土约5.9m，施工期间需保证污水管排污功能不中断。根据设计，在现状污水管南侧隧道主体的上方新建L型路由，对污水管进行永久改迁。

施工现场通过多排洛阳铲掏孔探测，发现现状“3m污水管”水平位置比竣工图纸所示位置向南偏移约1m，埋深基本吻合。施工现状污水管南侧隧道基坑围护桩时应提前做好规划，注意保持安全距离，避免对现状污水管造成破坏。

图1 施工现场平面

1.2 施工地区特征分析

1.2.1 工程地质

施工场地位于郑州市郑东新区，工程沿线场地主要为城市道路、绿化带、河道及施工区，地形起伏较大，本标段自然地面高程约 82.7～89.5m（黄河高程），土堆顶部高程约 106.2～107.4m，场地最大高差约24.7m。根据地质钻探结果揭示，本场地地层除上部填土外，其下为粘土土层、粉土、砂类土层，地层从上至下描述如下：（1）层杂填土、（2）层粉土夹砂、（3）层（4）层粉土夹粉质粘土、（5）层粉质粘土夹粉土、（6）层（7）层细砂、（8）层粉质粘土夹粉土、（9）层粉质粘土、（10）层粉质粘土、（11）层粉质粘土。

1.2.2 水文地质

在“水文地质”分析当中，需要根据地下水的整体分布区域以及其特征设定相关的勘察方案，对地下水的类型可分为“潜水”以及“微承压水”。其中第（2）～（5）层粉土、粉质粘土层为第一大含水层，属于潜水透水层，第（6）、（7）层粉细砂层为整体工程的第二大含水量，属于“微承压水透水层”。

（1）潜水层

潜水主要赋存于上部弱透水土层中，本场地稳定地下水位埋深为自然地面下约12.3～16.8m（标高为71.88～74.27m），受周边工程项目降水的影响，见年来地下水位呈下降趋势，停止降水后，地下水位可能会有所回升。据调查，水位年变1.0～3.0m，近3—5年最高水位埋深约5m（标高约81.0m），历史最高水位埋深1.0m（标高约85.0m），抗浮设计水位标高采用85.00m，水源补给主要来自大气降水，局部为河流及灌溉回渗补给。潜水以开采排泄为主，蒸发排泄次之。

（2）微承压水

承压水主要赋存于第（6）层粉砂层和第（7）层粉细砂中，含水层顶板埋深15.0m左右，底板埋深32.0～37.0m左右。受近几年工程建设施工降水影响，地下水位大幅下降，目前地下水位降至微承压水层顶面附近，微承压水层的承压性以表现微弱。

根据地质勘查报告，施工范围内的地下水位线高程为72.3～73.5m。另外在七里河北路围护桩施工过程中，发现地下水埋深约为16～17m，而超越管道路径与永久迁改路径所有构筑物埋深均不超过10m，地下水对施工过程影响不大，可不进行降水。

2 穿越下穿隧道改迁专项施工方案的整体施工技术

2.1 明确整体的施工方案

在设计方案中，必须根据现场的实际情况进行设立，如选用超越管方案完成污水管的改迁。首先完成C12段隧道主体施工，然后通过新建临时超越路由的方式完成永久改迁L型路由，再废除与隧道施工冲突的老管道和临时超越管道，最后完成北侧地道施工[2]。

在施工过程中，其整体的污水管道必须保持其原有的作用，因此，设定相应的施工方案应使其在超越管线权限下进行，在工程顶管避开整体的施工工地，根据管线的整体规划，在其超越水管处设立好相关闸门，保证其整体处于打开状态。此外，在施工过程当中，通知污水厂进行开泵，降低整体的污水管水位，改造上游26号顶管井以及下游27号顶管井。在施工完毕后，对原管道两头进行气囊封堵，使污水通过北侧超越路由完成超越[3]。

2.2 临时超越管施工方案与沉井施工方案

在整体的施工过程中，项目部考量到其整体工程离高层建筑物小区较近，整体仅为11m距离。如采用“放坡开挖”或常规的“土钉支护开挖”必然会对当地居民的正常生活产生不良影响[4]。因此，必须采用合理有效的方案，对其整体施工方法进行有效开挖。经综合考量后，可采用“临时超越管施工”方法进行施工，在工程施工中，采用5m×10m的顶管工作井尺寸。

同时，在沉井施工过程中，其整体的施工方式可以进行二次施工，确保施工工序的有效性。首次为浇筑井刃脚部位，此方案可明显应用于浇筑井的整体沉降工作，见图2。

2.3 沉井制作

2.3.1 进行基坑开挖

首先，必须确定沉井自身的尺寸，整体尺寸保留在1m左右。

图2 沉降井的整体工艺流程

2.3.2 基坑自身的开挖深度

在施工过程中，施工技术人员必须进行现场勘察，对基坑所处的方位、自身的水文条件、现场的执行力度、工程自身的因素等进行开挖。开挖深度为2m为例，按照1:1.5的比例进行放坡。

2.3.3 基坑自身的地基处理工序

在后续的处理流程中，必须对基坑地区进行有效的平整，确保其自身的承载能力[7]。以免在沉井制作的过程当中发生不均匀沉降，导致井壁倾斜或井壁开裂，影响工程效果。

2.3.4 进行基坑自身的内部排水

在后续的工程中，将基坑底部设置集水坑，便于其收集水分及时排除，保持基坑处于无积水状态。

2.4 钢筋工程

在整体的钢筋工程中，对于使用的原材料必须进行全面检测，保证其自身具有“合格证”以及“检验报告”。在后续的施工中，对使用的钢材进行全面分析、检测，在相关的监管单位确定后，进行全面使用，以确保整体工程的安全性。

在后续施工图纸中，标注出钢筋自身的清单规格，并在施工过程当中，按照此规格进行加工制作。对于加工好的钢材，运行必须进行整理，找出其中的偏差，实现种类以及使用区域的控制。在分类钢筋时，需要弹出钢筋绑扎控制线，保证钢筋间的间隔距离。其偏差值根据工程要求，可设置在允许的范围内，以保证钢筋材料整体质量符合规范要求，进行工程验收。钢筋应在浇筑混凝土前，按设计图纸绑扎完毕，确保绑扎牢固，防止振捣混凝土时，钢筋移位。

2.5 模板工程

在施工前，必须由施工技术人员画出施工图并进行全面审核，以确保施工图的有效性。在安装前，施工人员可进行技术、质量等交底检查，以确保整体施工图模板工程符合相关要求。在安装施工中，先将结构测量控制线标注至垫引层，弹出“十”字走线以及模板控制线，以1:2的比例进行外围建造，其建造宽度以5cm为准。模板拼装必须保持合理性、支撑性以及牢固性，为了使后续的施工质量可以有效地延长整体工程的周期使用寿命，在模板施工前，可以使用定型加工技术对模板进行处理。此外，也可采用透明胶带对模板拼缝进行粘补，防止漏浆，保证混凝土的质量。在拼装完毕后，进行集中检查，以防止其出现偏差。在对偏差进行校正过程中，其整体边角和剪力墙必须处与垂直状态，实现有效调整，对相关的角度进行全面确认。

2.6 混凝土施工浇筑工程

本工程的混凝土采用商品混凝土运输，浇筑时采用混凝土泵车进行浇筑。在浇筑过程中，工作人员必须对相关的工程进行全面验收，并签署浇筑令。在办好相关手续后，才可以进行浇筑。对于浇筑工人，建筑方必须实现工人技术的强化，派遣经验丰富的操作工人进行浇筑，以防出现“漏震”现象。同时，加强看管，以便对破损的模板进行全面修复，对于问题及时处理。在浇筑好的混凝土模型当中，进行二次抹平，以防止其在后续的收缩过程中出现裂缝现象。对于混凝土块的制作，必须按照相关的工程要求进行制作，确保混凝土整体的质量，做好后续养护。

2.6.1 浇筑准备工作

首先，工程人员必须对现场的实际情况进行观察，对天气情况、地质情况等实行测量。选择较好的天气，进行混凝土浇筑。如极端恶劣天气（寒冷天气、雨雪天气）等将会导致混凝土浇筑出现质量问题。因此，必须确保天气的有效性。

2.6.2 混凝土的浇筑养护工作

本工程结构的钢筋制作、绑扎，模板安装及混凝土浇筑应注意以下几点：

（1）在后续的工程调整中，其浇筑方案必须注意井壁自身的厚度以及相应顶板的大小。考虑到钢筋自身易变形的特点，因此，在施工中，施工人员以及施工方必须注重钢筋的位置，确保其正确性。以防在施工过程中，施工人员踩踏造成变形。

①加强教育管理，使操作人员重视保护板面上层负钢筋位置，尽可能避免和减少踩踏；②井壁增大拉钩数量，浇筑混凝土时在浇筑面上方搭钢管架子，浇筑时人员踩在上面而不直接踩在模板及钢筋上；③安排好钢筋工在浇筑混凝土的过程中进行修整，以确保井壁及井顶结构牢固。

（2）第一节浇筑沉井刃脚部分，第二节浇筑沉井井筒部分。第一节混凝土强度等级达到70%，可浇筑第二节。严禁单侧浇筑，并有专人负责混凝土质量，严格按操作规程施工，以保证混凝土的浇筑质量。

在后续施工中，加强施工缝的保修。施工缝可采用30cm宽，3mm厚的钢筋进行建筑。在第二次浇筑过程中，可以先将施工缝的松散部分进行拆除，并对拆除部位进行清洗，以确保在后续施工中新型材料的贴合程度。在清洗完毕后，铺上一层水泥砂浆，其整体厚度约为3cm，进行二次浇筑，确保材料之间的良好结合。

2.6.3 施工缝处理

由于井壁分节制作，水平施工缝采用遇水膨胀止水条，预留顶管洞口预埋橡胶止水钢板。新老混凝土界面应进行凿毛，在新混凝土浇筑前应清理垃圾，并洒水湿润新老混凝土接缝处。同时在浇捣前在施工缝处先铺一层2～3cm厚与混凝土级配相同的水泥砂浆。

2.7 污水流经改道施工

2.7.1 水下凿孔

在后续的施工过程当中，针对于超越管道形成后其需要对顶管以及污水流经管道运行进行验收。并在后续验收合格后，对整体的污水流经渠道进行有效施工。其中，在水下凿孔作业，可提前通知污水厂在开展前进行开泵，使整体的污水水位降低。随后，将线装井的平板打开，在新建超越井侧挖出3000mm×2500mm的方槽。使用台式钢筋混凝土钻孔机，对井壁混凝土进行钻取，在挖好的方槽下部制造相关缺口，使污水由此缺口流入新建超越井内，使两侧水位平衡。便于潜水人员进入新建超越井内，对旧井壁进行破除[5]。

2.7.2 气囊封堵

在管道施工完毕后，可使用封堵气囊。封堵气囊可以对整体的管道实现有效的封堵，其工作原理是采用橡胶制成的气囊，通过充气使其膨胀。在气压达到规定值要求时，封堵气囊可以对管道整个断面进行封堵，利用封堵囊壁以及管道之间的摩擦力进行漏水修补，实现目标管内无渗水的目的[6]。

3 结束语

综上所述，对于工程的整体运行项目而言，在穿越下穿隧道改迁专项施工方案中，必须根据现场的实际情况进行方案的设定。对超越管施工方案进行有效施工，同时，通过水下凿孔、气囊封堵等工序，确保整体工程的有效性。