城市暗涵段清淤及截污工程施工技術

宗可喜，胡曉軍

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 工程簡介

鳳塘河等5 河暗涵段清淤和截污工程范圍包括福田區鳳塘河、新洲河、皇崗河、福田河、筆架山河（福田區段），合計暗涵單孔總長約47 661 m。其中，鳳塘河干流及其6 條支流暗涵單孔總長約21 580 m；皇崗河暗涵單孔約3 560 m；福田河上游及其5 條支流暗涵單孔總長約7 220 m；筆架山河福田段暗涵單孔約2 000 m；新洲河及局部明渠和其5 條支流暗涵單孔總長約13 301 m。

工程總平面布置圖見圖1。

圖1 總平面布置圖

2 清淤工程

綜合考慮項目實際情況，結合各清淤技術的實施條件，從減少周邊生活環境影響、清淤方案適用性和造價等方面綜合考慮，本項目擬采用人工配合機械清淤的實施方案，為保證工期，上下游多個工作段同時施工，清淤過程中遵循“從上游往下游，場地優先”的原則有序進行暗涵清淤，保證清淤徹底，利用現有以及新建檢查井設置60 m 一個通風井作為材料以及人員通道。通過對暗涵內清淤過程、運輸過程、固化過程、后期養護過程進行全程監控，并通過實驗室自檢、第三方檢測、環保部門抽檢、樣品采集質量控制等手段，確保清淤工程全程受控。

2.1 清淤施工工藝流程

清淤施工工藝流程見圖2。

圖2 清淤施工工藝流程

2.2 箱涵開口

受場區地形及暗涵尺寸限制，本項目計劃采取小型機械清淤方式，需在箱涵頂板處開孔作業，現場勘察確定符合施工條件的箱涵開口點后，全封閉開挖作業。開挖工作井長為8.0 m，寬為箱涵寬。為保證箱涵內材料運輸及氣體通風，盡量確保每隔500 m 左右開挖1個工作井（500 m 的間距可根據施工現場的市政道路和重要建筑物等適當調整）。

2.2.1 輔助準備工作

1）箱涵頂板開口前，根據箱涵的覆土深度和現場建筑物的布置情況選取開口位置，由測量隊和施工技術人員確定各箱涵開口平面布置圖，并做好基坑開挖方案，本工程選定施工點箱涵覆土深度為0.5～2.5 m，故基坑開挖采用放坡開挖方式。

2）根據現場實際情況，如是混凝土或瀝青路面，開口點定位測量和放線結束后，采用路面切割機按設計尺寸切縫，用液壓破碎錘破除路面，反鏟挖掘機裝車，自卸汽車運輸至指定棄渣場。

3）根據地質剖面圖及基坑放坡開挖圖，本工工程基坑開挖深度為0.5～2.5 m，均采用1∶1 放坡開挖。首先對開口點結合開挖深度測量放樣出位置，清除開挖范圍內地磚及混凝土路面面層。根據基坑四周地形，做好地面防水、排水工作。挖掘機沿著基坑的一面，從上往下分層分段依次進行開挖，自卸車在另一側裝運土方。挖至箱涵頂面20 cm 左右時，由人工進行余下土方開挖。開挖完成后及時做好坡頂坡底的截排水工作。

4）部分施工點箱涵覆土較深，為保證施工安全，箱涵埋深大于1.5 m 的施工點按規范修筑鋼筋混凝土擋土墻。

2.2.2 箱涵頂板開口

經過現場調查發現，箱涵頂板為現澆鋼筋混凝土結構，需進行破除，箱涵頂板厚度為40 cm，使用水鉆鉆孔孔徑為10cm。破除箱涵頂板時，保留原有箱涵頂板一定長度鋼筋，方便后續恢復時鋼筋焊接連接的規范性。

1）測量放樣，放出水鉆開挖的位置線，復核切割線位置無誤后，采用水鉆分段切割。本工程破除范圍為8 m×4 m 以上時，計劃平均分為8 塊。

2）水鉆鉆孔直徑為10 cm，孔位與孔位之間搭接1 cm。接好水鉆電源，把水鉆鉆頭放置于頂板上，水鉆的固定采用膨脹螺栓固定于頂板上。固定好水鉆后，按照上圖的布置開始鉆孔。

3）每鉆完1 塊，采用25 t 吊車將混凝土塊吊裝至場邊，待鉆孔完成后集中運走。箱涵頂板開口時，應于每側預留50 cm，為后續封口前鋼筋搭接做準備。

2.3 通風及氣體檢測

2.3.1 通風，本項目采取自然通風和機械通風模式

1）自然通風。作業前，開啟地下有限空間的通風口、出入口、作業區及上下游井蓋等進行自然通風。

2）機械通風。縱向通風，派專職人員佩戴供氧式防毒面罩并攜帶便攜式有毒氣體檢測報警儀人工劃船進入暗涵，檢測涵內是否存在可燃氣體或有毒氣體，確認涵內頂部氣體不會在火花作用下產生爆炸后，采用低壓風，由軸流通風機生產，大風機設置在開孔處，工作段內的檢查井要設置抽風機，作為暗涵施工循環通風，驅出廢氣，補充新鮮空氣，改善作業條件。

兩個檢查井之間，從進口采用壓入式通風，風機安裝在暗涵檢查井處，在上下游2 個相鄰檢查井處采用大功率排氣扇向外抽風。壓入式風機與排氣扇交叉布置到整條暗涵；暗涵內設置空氣檢測報警器隨時監測暗涵內氣體濃度。清淤工作面的進風流中，氧氣濃度不低于20%，二氧化碳濃度不超過0.5%。并用固定圍欄維護、專人監管，防止人員墜落。有害氣體濃度較大時，在兩個工作井處各增設1 臺鼓風機，加強管涵內空氣流通。

橫向通風，在施工進出入口、頂板開口、檢查井分別布置SG-4 送風機，通過送風管向暗渠內壓入式送風。通風管采用直徑0.8 m 拉鏈式軟管，布置于暗涵頂板下方，控制各段的送風量。作業區橫斷面平均風速不小于0.8 m/s 或通風換氣次數不小于20 次/h。見圖3。

圖3 機械通風示意圖

2.3.2 氣體檢測

機械通風完畢后、作業者更換作業面或重新進入同一作業面的、氣體檢測時間與作業者進入作業時間間隔30 min 以上重新進行氣體檢測，施工過程中應持續進行氣體檢測。

2.3.3 安全監測

考慮到本項目暗涵內環境較為惡劣，通風后淤泥翻動及排污口排放可能產生2 次有毒有害氣體，故在暗涵內布置安全監測儀器。

在暗涵內安裝固定式安全監測儀器，在各個施工開口點臨建場地內布置安全監測室，施工過程中安排專人監測暗涵內氣體數據；配合作業人員攜帶手持式氣體檢測儀確保涵內作業安全。

2.4 圍堰導流

本工程所涉及的暗涵均采用機械清淤及人工配合方案，需保證干地條件下施工，因此需設置導流圍堰。本工程采用鋼管架編織袋裝土堆砌圍堰施工方案，保證清淤作業處于干地條件。圍堰采用雙排扣件式鋼管腳手架為框架，框架高4.8 m，寬1.5 m，框架內填充沙袋形成圍堰，圍堰高4.5 m，寬1.5 m，雙排扣件式鋼管腳手架具體形式見圖4。

施工導流的必要性：本工程暗涵河道正處于運行狀態，清淤及截污工程施工不能影響正常的運行使用。

封堵導流方法：本工程采用分段圍堰導流方式，施工區段按照200 m 劃分，200 m 作為一個清淤單元，施工時在每個施工單元上、下游設置兩道圍堰攔斷河道，利用水泵抽水至河道下游。圍堰下方鋪設3 根止水套管，1 根（DN300）用于安裝施工段降水泵，利用水泵抽水至河道下游。另外2 根用于安裝施工導流管，管徑（DN300）的PVC 管道。現場備用1 套污泥泵和發電機。

圖4 圍堰結構圖

通風措施做好及氣體檢測合格后，修筑上游第一道圍堰，由專業潛水人員對200 m 施工單元內排放口進行臨時封堵，確保施工區域內排放口無水流，并對施工區域已封堵排放口內污水進行臨時導排，排入圍堰下游。見圖5。

圖5 施工導流示意圖

導流作業時間：為保證施工段作業安全，降低封堵上游水頭壓力，作業時間段內，采取全時段24 h 導流作業；施工段內降水采用連續24 h 降水作業方式進行施工，同時作業降水考慮地下水位受潮汐影響，適當的情況下，為保證工程進度，漲潮時段可以考慮增加降水泵數量，保證作業面的干地作業環境。

2.5 抽排水

本工程清淤作業采用機械配合人工清淤，為保證干地作業環境，計劃在水下圍堰完成后，將各河道內積水抽排至污泥面層。

施工前應做好協調工作，向有關部門申請河道放閘及抽水排水相關手續，在各河道排水口協調用電及場地使用相關事宜。

本工程計劃布置多臺200～1 500 m3的潛污泵將污水抽排至污水處理站、泵站或就近市政污水處理系統。

2.6 清淤及垃圾清理

1）淤泥清理。通風后，專職人員佩戴供氧式防毒面罩并攜帶便攜式有毒氣體檢測報警儀進入暗涵，檢測涵內是否存在可燃氣體或有毒氣體，確保作業面氣體符合要求后，開始淤泥清理工作，施工人員進入箱涵內必需佩戴安全帶、防毒面具、救生衣、防護服等防護用品。

箱涵頂板開口完成后，采用汽車吊將小型裝載機吊入箱涵內，通過人工配合裝載機和挖機將淤泥鏟入料斗內，然后人工配合汽車吊將料斗內淤泥放至地面，進行脫水處理后，用環保型渣土車和吸污車運至指定地點。

2）垃圾清理。生活垃圾處理：清淤時，將大型生活垃圾單獨分類處理，吊裝至地面運至垃圾處理站處理。

建筑垃圾處理：小塊建筑垃圾采用機械單獨裝運至地面隨渣土運出；體積較大的建筑垃圾采用人工錘擊破除或有限空間安全電錘、電鎬破除后運至地面隨渣土運出。

2.7 淤泥處理

1）脫水處理。根據各河道淤泥情況不同，采用不同脫水處理方式。相對干燥的淤泥，采用場內晾曬或涵內裝袋堆砌的方式脫水處理后運至底泥處理廠處理。

2）淤泥防臭。為保證深圳市市容環境，和諧市民關系，本工程對各出渣點及渣土車采取防臭措施。各出渣點及箱涵開口點安裝多臺霧炮除臭機，噴灑專用除臭劑。

2.8 淤泥外運

本工程淤泥脫水后底泥外運由專業渣土車隊伍負責，淤泥外運應做好安全文明措施。所有臨建場地設置洗車池，所有車輛出場前必須把輪胎沖洗干凈。淤泥裝車應低于車廂頂部1～2 cm 為宜，不可滿溢，防止淤泥散落污染城市道路。清運出場的渣土自卸車應做好相關防護措施。

部分場地無條件堆放淤泥，存在淤泥轉運情況，可由機械配合人工在涵內轉運，或者在涵內初步脫水后轉運至堆渣場統一外運。

3 截污工程

本次設計截污管均在暗涵內敷設，采用明敷方式施工，截污工程同淤泥處理同步實施。末端接駁為開挖埋管方式施工。

暗涵內截污管道安裝，采用人工安裝，采取混凝土外包明敷模式。管道集中區域管道外包混凝土采用混凝土輸送泵，輸送到作業面。其他區域采用混凝土罐車運輸到檢查井，檢查井下采用小型斗車接料，運輸到作業面方式。

本工程截污管材采用高性能硬聚氯乙烯（PVC-UH）管，檢查井采用圓形污水塑料檢查井及圓形塑料截流井。

3.1 截污工程施工流程

施工流程如圖6 所示。

圖6 截污工程施工流程圖

3.2 管道運輸裝卸

高性能硬聚氯乙烯（PVC-UH）管采用人工配合機械裝卸，裝卸時采用尼龍吊帶進行裝卸，不得采用鋼絲繩和鏈條來裝卸或運輸管道，裝卸時輕拿輕放，裝卸時采用兩個吊點，其兩吊點位置宜放在管長的1/4 處，以保持管道穩定。在管道裝卸過程中應防止管道撞擊或摔跌，尤其應注意對管端保護，如有擦傷及時與供貨商聯系，以便妥善處理。

管道堆放在就近工作面，采用人工配合吊車運入箱涵，涵內運輸采用人工配合小型推車。

3.3 檢查井施工

本工程采用的圓形塑料檢查井為UPVC 檢查井，與管道之間連接方式為承插式連接。檢查井施工工藝：檢查井安裝根據排污口位置確定檢查井安裝位置，在箱涵底部放樣→檢查井底部采用鋼筋混凝土底座加以固定→檢查井底座及包封采用Φ10HRB400 螺紋鋼及C30P6 混凝土。見圖7。

3.4 管道敷設

3.4.1 敷設步驟

1）測量復核。校核中線、定施工控制樁；在引測水準點時，同時校測原有管道出入口與本管線交叉管線的高程。

圖7 Φ600 檢查井底座配筋及包封圖

在下管前，復核測量安裝管道的坐標、標高和坡度，確認無誤后方可安裝。

2）管道鋪設。基礎經自檢和現場監理驗收合格后，進行下管。下管以施工安全，操作方便為原則，根據工人操作的熟練度、管材重量、長度、施工環境吊裝設備條件，合理確定下管方法。

鋪設管道時將管道排好，然后對線校正，嚴格控制中線和標高，自下游向上游，插口順水流方向，承口逆水流方向進行放管，并用中心線法或邊線法控制管道的中線和高程。

管道穩定后，復核管道的縱坡符合設計要求后方可進行下一工序的施工。

3）管道連接。本工程所采用的高性能硬聚氯乙烯PVC-UH 管道連接方式為承插式連接。

3.4.2 敷設注意事項

1）連接前將2 根管調整一定的高度后保持一定的水平，并人工用手拉葫蘆拉緊管子，盡量使接口處接觸嚴實。

2）用布抹干凈管道接口處的外側的泥土、水等。

3）管道與三通、彎頭、異徑接頭等管件連接時，采用承插式連接。

4）PVC 管與井筒連接采用馬蹄形接頭連接。

3.5 混凝土包封

測量隊按照設計圖紙尺寸放樣，確定澆筑邊線，澆筑范圍基礎面進行鑿毛并打設插筋，采用Φ10HRB400螺紋鋼制作鋼筋籠安放，然后采用厚度1 cm 木板或竹膠板筑模。見圖8。

圖8 沿底板敷設截污管包封大樣圖

管道集中區域外包混凝土采用混凝土輸送泵運輸，輸送到作業面。其他區域采用混凝土罐車運輸到箱涵頂板開口處，箱涵內采用小型斗車接料，人工運輸到作業面。如作業面距離開孔處較遠，采用溜管將混凝土輸送到作業面。考慮到箱涵內部環境，墊層及包封混凝土采用C30P6 混凝土。

3.6 鋼筋模板制安

檢查井底座包封及截污管包封鋼筋采用Φ10HRB400 螺紋鋼。包封混凝土模板主要采用厚1 cm 的木模板或者竹膠模板，模板外側設置30 cm/道10 cm×5 cm 方木做加勁條，增加模板的剛度。模板采用內拉外撐方式進行加固。

模板寬度、高度應符合設計要求，模板縫隙應封堵嚴實，防止漏漿。筑模時應注意保護管道，避免施工不當對管道造成損傷。

混凝土澆筑完成后，待混凝土達到設計強度的75%后，方可人工拆除模板，模板拆除時應注意保護混凝土面層不受損傷，拆除后人工清理現場，將建筑垃圾運出箱涵。

4 結 論

本文通過實際案例，結合施工背景、現場實地情況、施工安全可靠性等對福田區暗涵段清淤及截污工程施工技術進行了探討，可為今后其他城區暗涵段清淤及截污工程施工提供參考借鑒。