顶管施工在东莞市横沥镇截污次支管网工程中的应用

梁荏洪

（东莞市横沥镇水务工程运营中心,广东 东莞 523573）

1 引言

截污管网工程建设有助于改善城镇排水现状,提高排水能力,建设良好的生活环境,具有重要的社会意义。城镇截污管网工程建设一般位于建筑密集区,周边既有的工业、居住建筑较多,交通道路繁忙,采用明挖手段进行施工时,对周边道路交通影响较大,因此,顶管施工是城镇截污管网施工中常用的方法[1-3]。顶管施工方法较多,针对不同的工程情况需要选取适宜的顶管施工方法,从而保障顶管施工的安全、节约工程投资[4-6]。结合东莞市横沥镇截污次支管网工程规划,对顶管工程的应用进行分析。

2 工程概况

横沥东坑污水处理厂及其配套截污主干管网、南畲朗污水处理厂及其配套截污主干管网已基本建设完成。以上两座污水处理厂一期规模分别为12 万m3/d、20 万m3/d,目前已建成投入运行；配套截污主干管网设计总长约34.1 km,目前已基本完成。横沥东坑污水处理厂实际日平均处理水量约10.5 万m3/d,实际污水量仅为6.6 万m3/d；南畲朗污水处理厂实际日平均处理水量约16 万m3/d,平均运行负荷率为87.5%。表观上污水处理率较高,但实际污水厂进水中混有的大量的河水、雨水,实际污水处理率较低,实际上污水处理率不足60%。

横沥镇生活污水与雨水混合排放,在这种条件下,污水收集难度大,建设工期长,施工比较困难,很难在短时间内大面积提高污水收集率。如果在“十二五”期间将指标定得太过超前或偏高,无论是从资金投入还是建设时间来看,都是难以实现的。横沥镇污水规划目标：2015 年污水收集及处理率达到70%,2020 年污水收集及处理率达到90%。

3 管道周边环境及地质情况

长田工业区污水管道经过工业区内道路自东向西接入仁和水边已建截污干管。管道规格DN500～DN800,埋深2.60 m～4.50 m,总长约1137 m；桃子园工业区内管道起点为仁和水边道路,然后沿崇德路向南接入振兴路已建截污干管。管道规格DN500～DN600,埋深3.40 m～6.30 m,总长约1950m；生态路管道沿道路自东向西接入振兴路已建截污干管。管道规格DN400～DN600,埋深2.50 m～6.30 m,总长约937 m；城乡路管道自动向西铺设至东环路,再沿东环路向南接入南环路已建截污干管。管道规格DN500～DN800,埋深2.60 m～5.00 m,总长约2536 m；田坑产业园内管道自东向西铺设至新城路,再沿新城路向北接入南环路已建截污干管。管道规格DN600,埋深3.00 m～4.50 m,总长约977 m；景福路及兴业路管道自东向西汇入新城南路后向北接入振兴路已建截污干管。管道规格DN500～DN600,埋深3.50 m～5.80 m,总长约2618 m；中山东路管道主要收集阳光粤港、罗马景苑及周边居民、工厂生活污水,自南向北接入南环路已建截污干管。恒泉路管道东端起点位于协兴玩具制衣厂,以恒泉路为主线,管道沿北侧 由东往西铺设,终点接入西环路已建截污干管。管道规格DN600,埋深 3.00 m～6.00 m,管道里程长约 1032 m；水边工业区污水管道经过工业区内道路汇集至育才路,向南接入育才路已建截污干管。管道规格 DN500～DN600,埋深 2.00 m～4.00 m,管道里程长约 1390 m。管道规格DN600,埋深2.80 m～4.00 m,总长约1403 m；路段大部分为建成区,建筑物较密集,有商铺、工厂等,两则民房较多且道路狭窄。

图1 长田工业区污水管平面布置图

图2 水边工业区污水管平面布置图

区域内出露的地层有二迭系上统龙潭阶中段（P21b）：上部灰～灰黑色或紫褐色薄层状页岩夹砂岩。下部灰～灰黑色砂岩、页岩、粉砂质页岩夹炭质页岩和煤。二迭系上统龙潭阶上段（P21C）：紫红色、灰褐红色粉砂岩夹细砂岩,含豆状结核；下第三系（E）：上部紫红色含凝灰质砂岩夹砂砾岩、页岩。下部灰白色含凝灰质砾岩、砂砾岩砂岩夹流纹斑岩、泥灰岩油页岩；上第三系中新统（N1）：上部紫红色含凝灰质砾岩、砂砾岩、砂岩和页岩。下部红色凝灰质砾岩夹凝灰质砂岩、砂砾岩。燕山期花岗岩（ry）：灰色、深灰色,片麻状、条纹状构造,成分以石英、长石、云母为主。

4 顶管施工

4.1 施工管材

顶管施工可考虑钢筋混凝土管、FRPM 管和钢筋混凝土复合管。由于抗渗性能差、使用寿命短等原因,钢筋混凝土管在污水工程已很少采用；从目前东莞市场市政排水管材使用情况和管道工程实际应用情况两方面来看,玻璃钢夹砂管由于在一期主干管网工程中反映出的质量不稳定问题目前在东莞使用谨慎；钢筋混凝土衬胶管生产厂家较多,工程应用较为广泛,但质量不够稳定,存在内衬PVC 材料容易脱落现象；GRPC 管和FRPCP 管性能优越但是目前生产厂家和实际工程应用较少。顶管价格方面,钢筋混凝土管最便宜,玻璃钢夹砂管最贵,GRPC 管次之,FRPCP 和衬胶管相当,但FRPCP 性能要优越许多。采用钢筋混凝土管复合管,优先选用纤维增强塑料混凝土复合管（FRPCP）。

4.2 顶管施工方法

顶管施工是一种非开挖的地下管道施工方法,在覆土深度大的情况下,顶管施工工期比开槽埋管短,且较经济。从目前发展趋势来看,土压平衡、泥水平衡理论的应用已越来越广。选取目前常用的顶管方法进行分析,见表1。

表1 顶管方法适应情况

由于新建的东莞市横沥镇截污次支管网工程线路总长度超过20 km,顶管工程实施中环境变化较大,地质情况变化较大,采用单一的顶管施工方法无法将管线工程全部施工,在实施过程中需要结合管径、管材、覆土深度、管道用途、土质、地下水和周边环境情况选取适宜的施工方案,从而保证工程施工工期、质量、安全、经济要求。

5 小口径二次顶管施工

在截污次支管工程的建设中,污水支管的直径一般较小,多在DN800 以下,但敷设的位置往往是居住密集区,道路狭小、交通复杂、施工条件差、安全隐患大,采用开挖方式基本无法实施,而采用牵引管又难于保证污水管道的设计标高,同样不具备可实施性,因此,选用安全可靠的小口径管道施工技术尤为迫切,而针对小口径管道施工而开发的二次顶管法技术,能很好地解决这个难题。

二次顶管法是指人不能进入顶管内作业的遥控式顶管施工法,适用于小口径,因而又叫小口径顶管法,主要适用于顶管管径在600 mm 及以下,最早起源于日本。目前该施工方法已在中山、深圳等地的截污支次管网工程中有广泛的使用。

二次顶管法主要由钻掘、顶进、出渣系统和激光导向、润滑及控制系统等组成。其工作原理见图3。

图3 二次顶管工作示意图

二次顶管施工工序（见图4）小口径二次顶管工法非常适合在人口居住密集区次支管网施工,施工速度快,精度高；不破坏既有道路,施工面小,噪声低,排泥量少,对交通影响小。

图4 二次顶管的施工工序

二次顶管的顶管井较小,采用圆形工作井时大小为φ3500,圆形接收井为φ2500；采用方形工作井大小为3.5 m×2.5 m,方形接收井2.5 m×2.0 m,顶管施工完毕后,可直接改造为检查井。

6 结论

东莞市横沥镇截污次支管网工程为城镇管网维修改造工程,根据现场调查,拟建管网沿线房屋密集、交通繁忙,采用明挖施工将对周边居民出行产生较为严重的影响,同时,不利于保障周边建筑的安全。因此,选取6 种顶管方法进行比选分析,根据顶管工程工艺、原理,在工程实施中需要结合管材、管径、覆土深度、管道用途、土质和地下水是确定顶进方法。针对直径较小的污水支管,可采取二次顶管方式进行施工,工作井可直接改造为检查井。