排水工程導流與拆除施工的案例分析
——以Y污水泵站進水主干管翻建工程為例

黃金龍,康得軍,王金龍

(1.福州大學土木工程學院,福建 福州 350108; 2.晉江市水利局,福建 晉江 362200;3.福建省茂霖環?？萍加邢薰?福建 晉江 362200)

0 引 言

市政排水工程新建、翻建、改建施工,以及搶修、維修作業等,時常出現管道并接、管道交叉等情況,有的是新建污水檢查井與既有管道相連接,有的是新建管道與既有檢查井相連接,有的是新建檢查井包裹現有檢查井等,這些情況下就會遇到污水的導流與拆除問題。小口徑的管道,埋深淺,污水流量小,導流時發生的工程量小,施工單位容易消化,污水導流與拆除就略而不計,施工管理的成本一般略而不計。管徑大于DN1200以上的大口徑污水管道,往往位于污水管網的下游,或靠近污水處理廠、接近污水提升泵站等,處于市政排水管網系統中關鍵節點位置,流量大,埋設深,且施工作業面存在污水溢流情況下的高水頭風險。導流與拆除難度大、危險性高、發生的費用多。只有現場具備安全的施工作業條件,一線人員能夠從容地、安全地進行生產,如破除檢查井井壁、管道鋪設、成品安裝等,以實現管道的并接、新舊系統的接駁,以確保市政排水工程的質量要求。因此,新建、翻建大口徑污水管道,有必要從市政排水設計與施工角度,分析污水導流與拆除問題?，F以工程案例進行分析。

1 工程案例

Y污水泵站位于兩鎮邊界,且與開發區交界處。其進站污水主干管因多次坍塌,局部管段被迫改為明渠。明渠轉輸污水,水位上下波動,周圍土體被液化,被帶進集水坑,影響泵站正常運行。拉森鋼板樁支護的明渠,寬 2.4 m、長 40 m,廢氣向四周擴散,污染環境。該段主干管急需翻建。現狀如圖1、圖2所示。

圖1 管道位置由拉森鋼板樁支護 圖2 水位上下波動

在現有管道東側,平行布設一條污水管道,以頂管工藝施工。翻建工程新建污水管長 293 m、直徑DN1600,新建頂管工作井接收井6座、普通檢查井2座。底部標高在-2.56～-2.75 m、埋設深度5.61～8.22 m。從設計平面圖分析,存在3處新舊管道的接駁問題,或者說現狀檢查井與新建管道之間接駁問題,關鍵就是存在關于污水如何導流的問題。如圖3所示。

圖3 工程平面示意圖

1.1 導流施工與頂管施工

導流步驟一:“鋼管+氣囊”導流。項目實施過程,先完成沒有接駁點管段頂管作業,再實施與現狀管道的接駁施工。第一次導流,先用氣囊堵水。用超高水頭氣囊堵水,直徑DN1500。在WX1#上游檢查井安裝氣囊,氣囊封堵DN1500主干管,水位抬升 6 m,污水外溢。其次,架設鋼管,轉輸污水。在檢查井內切斷現狀管道,架設DN1000鋼管,長4 m*2段;管頭 480 mm厚磚墻封堵,法蘭連接;在鋼管上方,25#工字鋼支撐。由WX1#向WX2#方向頂進。如圖4、圖5所示。

圖4 架設二根單盤鋼管

圖5 鋼管導流

導流步驟二:新舊主干管道交叉時,需再次導流。WX0#頂進 49.5 m時,南環路燈控路口下遭遇現狀管道HDPE鋼帶纏繞增強管DN1500,上下錯層斜交而破裂,污水溢流。作業人員安全撤出、工作井被淹沒。再次進行封堵、搶險及導流。緊急封堵南環路燈控路口由西向東第4、第5主車道,對過往車輛實施臨時交通疏導;封堵海八路檢查井W60-1#;臨時封堵安海鎮海八路污水管、南環路污水管。管徑分別DN1000、DN1500,導流污水溢流河道。緊急搶險內容包括拆除舊管、清理泥沙。頂管DN1600與現狀管DN1500錯位斜交,在有限空間內作業,緊急搶險:人工切割HDPE鋼帶增強纏繞管、人工清理泥沙、連續高強度作業。險情解除后,開放臨時交通疏導,貫穿檢查井WX1#與WX2#之間的管道安裝。搶險管道貫通后,注漿加固玻璃鋼管外側空間及土體。注漿加固海八路起點連接處理的人工頂管,DN1200鋼管內襯+DN1000玻璃鋼頂管,長 6 m范圍。完成海八路起點與現狀管道接駁點的連接。同步完成終點與現狀井的連接處理,人工破除鋼板混凝土井壁;人工頂管,DN1600玻璃鋼頂管,長 3.5 m。完成終點接收井WX3#與現狀檢查井接駁點的連接。

導流步驟三:水泵抽水導流。為降低污水管道上下游的水位,減輕堵水氣囊的壓力,進一步保障沉井內作業人員的安全,用水泵進行連續性地抽水導流。在上游管道DN1500檢查井不間斷抽水導流。離心泵、潛水泵共計15臺。作為輔助導流手段,此處的抽水不同于施工過程常見的文明施工方面的抽水,為施工必要的輔助措施,應該計入建安工程量。

1.2 拆除與頂管施工

一是拆除檢查井WX1#。WX1#工作井為新建檢查井,與南環路管道并接。拆除內容包括:鋼筋砼包封、水泥管與UPVC纏繞管。破除水泥管段、破除管內的水泥塊、破除水泥包封;拆除UPVC纏繞管、拆除管內的水泥塊等;拆除舊水泥管DN1000長 5 m。邊拆除,邊施工檢查井的護壁,以作頂管工作井。如圖6所示。

圖6 拆除鋼筋砼管道

二是拆除錯位交叉管道。由WX0#向WX1#方向頂進,底標高在 -2.60 m,埋設深度 8.15 m。因為新舊管道錯位交叉,拆除HDPE鋼帶增強纏繞管,管徑DN1500,并清除淤積接近滿管的泥沙、淤泥等,長 22 m。在有限空間內操作,拆除舊管道。完全拆除舊管道后,頂進的管道穿過舊管道交叉區域,繼續作業。如圖7所示。

圖7 破除HDPE鋼帶纏繞管

三是拆除檢查井WX3#。在WX3#接收井內拆除井壁。挖出二座相切圓形檢查井(內徑 3 mWX3#與WA0#)井壁上空洞DN1500。微型挖機作業;拆除井壁鋼筋混凝土塊,人機配合作業;拆除WA0#檢查井底板鋼筋混凝土塊、鋼板與鋼筋水泥塊。如圖8所示。

圖8 人機配合拆除井壁鋼筋砼

四是拆除檢查井W60-1#。在W60-1#起始檢查井內拆除井壁、井底,全部人工作業,并安裝鋼套管及玻璃鋼管。如圖9所示。

圖9 人工挖除井壁

以上施工過程中的拆除不同于頂管作業的挖掘土體,拆除工作往往存在有限空間內操作,且必須在有限的接駁時間內完成。空間有限,時間緊迫。成本增加、難度大、風險系數提高,需要專門的設計,才能確保施工工程的生產安全。

1.3 導流設計分析

接駁點一位于海八路方向的起點。設計文件的說明是“頂管井WX0#,為工作井,向接收井WX1#單側頂進,設計為圓形現澆鋼筋混凝土井,施工前應先核對現狀井的實際位置,確?，F狀井完全位于新建井的內部。”

該說明可以確保管道之間相對位置關系,現狀井沒有污水流動、轉輸的情況下,可以實現相互連接。是否帶水作業沒有明確?井中有井,如何封底沒有說明?若沒有實施污水導流,后續作業無法進一步開展。針對現場實際情況,工作井制作期間、頂管頂進期間,都要實施污水導流與相關的拆除作業。因此,接駁點需要導流設計。

接駁點二位于南環路方向的起點。設計文件的說明是“頂管井WX1#,為接收井,設計為圓形現澆鋼筋混凝土井,施工前應先核對現狀管的實際位置,確?，F狀管與新建井的相對位置,施工過程中需采取必要措施確保現狀管道正常運行,頂管通水后將現狀管道井內管段截斷吊出。”

說明的前提條件是現狀污水管完好,有一定的縱向剛度,還必須有一定的徑向剛度等?！安扇”匾胧┐_保現狀管道正常運行”用辭可能引起歧義,此“措施”與安全文明施工措施中的“措施”,內涵不同,沒有預留足夠的安全保障措施。無法計量相應的工程量,需細化。實際上,圓形頂管井范圍內,檢查井內現狀管長 6.2 m,由兩截不同的材料組成,一段為鋼筋混凝土管,一段為UPVC纏繞增強管,其連接處為鋼筋混凝土包封。若采用鋼管半管外底包襯,有難度、有風險?？梢?動態施工中,設計文件需要進一步明確必要的導流措施與拆除內容。

接駁點三為設計項目終點。設計文件的說明是“頂管井WX3#,為接收井,設計為圓形現澆鋼筋混凝土井,施工前應先核對現狀井的實際位置,確?，F狀井與新建井的井壁相切?！?/p>

說明的前提條件:現狀井是按規范施工制作的,這樣井壁相切后,可以直接開孔連接。實際上,現狀井的底板厚度超出設計厚度,達到 3.5 m(井壁 0.9 m+井壁 0.9 m+底板1.7 m=3.5 m),而且采用鋼板混凝土施工,強度高,在有限空間里作業,破除有難度。無形地增加破除工程量,增加導流污水的時長。因此,接駁點施工需要增加導流與拆除設計。

通過以上分析,三處接駁點的設計說明存在作業內涵模糊、操作性差、實施困難的情況。翻建污水管道施工前,設計文件未作出專門的污水導流的施工方案說明,如必要的架空鋼管導流污水、氣囊堵水、閘門截水、甚至簡單地用水泵強制抽水等導流辦法。未提出具體可行的拆除措施與工程量,如適當的破除鋼筋混凝土方量,拆除舊管道的泥沙、淤泥土、淤泥等工程量?？梢?大口徑污水管道接駁點的連接施工,針對管道內現有污水轉輸不間斷情況下,需增加導流設計與相應拆除設計內容。

2 成果

翻建管道長293 m、管徑DN1600,新建頂管工作井接收井6座、普通檢查井2座,新建閘門2座。底部標高在-2.56～-2.75 m、埋設深度5.61～8.22 m,坡度0.6%。CCTV檢測結果顯示:管道內表面光滑,感觀良好,接縫處無滲水,檢查井與管道連接處、檢查井壁與閘門連接處無滲水,其過水能力達到每日12萬立方以上,滿足Y泵站遠期規劃的規模。管道通水已滿兩年,基本保持半管以上的水位,運行情況正常。作為當地鎮域污水管網系統的關鍵節點,翻建管道徹底解決上游片區因管道污水溢流河道的污染問題。

3 結論

3.1 導流與拆除內容應納入市政排水工程設計范圍

市政排水施工對運行中的管道接駁時,往往需要實施導流作業,導流設計具有必要性。設計文件要對導流內容與拆除工作予以明確的說明,具有操作性、可以計量,計入工程預算。造價往往不易準確定價,但可以采用預估值,或采用預留金,按實際情況簽證,以免缺項。采用安裝堵水氣囊方式的導流,以文字說明的形式,明確具體的安裝節點位置,數量、作業時長等,納入工程設計范圍。

3.2 導流與拆除工程量需要單獨計量

翻建工程一般都有新舊管道并接這部分工作內容,尤其是大口徑的污水管道,運行中的污水管道,還有大量的污水需要導流、以及與舊檢查井并接的拆除,將產生不可預見的工程量。安全文明措施費中措施費造價,無法包含導流的工程量。導流與拆除工程量不同于安全文明措施費中措施內容,需要單獨計量。預算定額可以參照管道修復工程的取費標準。

3.3 導流與拆除過程應十分注意安全生產

佩戴安全帽、護目鏡、防毒面罩、工作手套、制服、工作鞋等。高水頭條件、帶水作業、連續作業、有限空間作業、污水中的有毒廢氣、路面交通安全、工業人員的素質等情況都可能出現安全生產的狀況,需要十分注意安全生產。

3.4 導流與拆除過程全員全過程參與質量控制

大口徑污水管道,往往位于污水管網的下游,或靠近污水處理廠、污水提升泵站等關鍵節點位置,流量大,埋深也較大。翻建過程施工面,存在高水頭作業的不利條件,需要時刻注意按照規程進行生產。頂管作業不得超挖、遇到泥沙層務必清理干凈、及時糾偏等,嚴格按照生產規程進行作業。全員全過程參與排水管道施工的質量控制。重視生產的質量意識必然提高導流與拆除作業的品質與質量。

3.5 關鍵節點作業需要專門設計以及專項施工論證

在運行階段,關鍵節點搶修或施工,比如污水廠或泵站集水井閘門檢修、泵站格柵檢修等作業,為保護生態環境,或者以臨時性工程的形式,需要專門導流設計。同時,作業深度大于3m以上,屬于有限空間作業范疇,需要專項施工論證,以確保污水管網系統正常運行,尤其污水處理廠設施不間斷運行。

3.6 增加備用污水轉輸通道

污水管道一般呈樹枝狀,下游的主干管道轉輸流量大,出現污水管道新建或翻建時,拼接管道過程極可能出現污水外排問題。為有限避免污水外排,提高愛護保護生態環境的意識,盡可能增加備用的污水轉輸通道。同時,在一定的檢查井位置,設置污水閘門,以靈活開閉調度,確保污水管網科學調度與全生命周期的穩定安全運行。