截污工程頂拉管工作井施工及改造技術
——以大崩涌截污工程為例

姚 遠

中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091

0 引言

為響應國家對黑臭水體治理及水環境改善的要求,廣東中山市積極推進黑臭水體綜合整治,建設內容包括截污工程、清淤工程、岸線修復和生態護岸工程、水系循環和活水工程、河道養護等。其中,截污工程是黑臭水體治理的基礎,更是民眾關注的重點。

大崩涌屬于中山市黑臭水體綜合整治范圍,河長5.3 km,平均寬度15 m,沿河兩岸未布置污水管道,周邊居民生活污水及農業排水均排入河涌,排污口多達300余個,嚴重影響周邊生態環境及居民生活質量。根據大崩涌現狀,按照中山市污水治理“一河一策”總體思路,經參建各方共同研究確定:大崩涌河采取河道控源截污[1]、生態補水、河岸修復的治理路徑,其截污工程頂拉管工作井施工采用鉆井法施工,以及在頂拉管施工完成后將工作井改造成檢查井作為永久工程一部分的施工技術,相比倒掛井壁法等工作井施工技術,該技術具有地面化、機械化等特點,施工速度快、施工質量好、安全可靠,后期將工作井改造成檢查井能有效節約工程投資。

1 施工工藝流程

工作井鉆井法施工工藝流程見圖1。

圖1 工作井鉆井法施工工藝流程

2 施工方法

2.1 施工準備及測量放線

在鉆機就位前使用挖機將原地面弱土層清除,平整場地并夯實鉆機施工作業平臺,保證場地有一定硬度以免鉆機沉陷或傾斜。若場地軟土較厚,硬度不夠,則在表面鋪設磚渣并平整碾壓,保證鉆機施工作業安全。

樁位放樣按從整體到局部的原則進行樁基的位置放樣,然后對施工區域進行圍蔽工作。

2.2 路面破除及清表

嚴格按照井體平面尺寸進行路面切縫,然后用破擊錘破除路面,? 1 800 mm檢查井路面破除面為2.8 m×2.8 m。路面破除后,使用挖機挖出水泥碎塊,并繼續向下挖1.0 m,挖出雜填土,便于安裝鉆機鉆頭。

2.3 鉆機安裝就位

鉆機就位時,要事先檢查鉆機的性能狀態是否良好,保證鉆機工作正常。通過測設的樁位,準確確定鉆機的位置,并保證鉆機穩定,通過調平以保證鉆桿豎直狀態。鉆機安裝完畢后,選擇合適的鉆頭進行安裝(見圖2)。

圖2 鉆機安裝就位

2.4 泥漿護壁鉆井

首先選用直徑為1.75 m的鉆頭,在鉆樁法施工前,先將鉆頭著地,注入配置好的膨潤土泥漿,操作人員進行施工作業。作業過程中,根據成孔質量及鉆進扭力情況,及時加入膨潤土泥漿并調整泥漿濃度,一般需要加入3倍體積的固壁、潤滑、浮渣泥漿。若井中泥漿液過多,應及時停鉆(一般25～30 min停鉆并抽吸1次泥漿),抽吸出部分泥漿,然后繼續施工作業。重復此操作,直至鉆至施工圖紙設計深度。

2.5 擴鉆至設計標高

小鉆頭鉆至設計高程后,立即更換直徑為2.5 m的鉆頭,由于水力旋轉對井側壁的沖擊,鉆井實際直徑為2.7 m,按照此前操作,擴鉆至設計深度(見圖3)。

圖3 擴鉆至設計深度

2.6 鋼護筒支護施工及抽吸泥漿

鉆機鉆孔至設計高程后,在泥漿抽出后進行基礎處理。安裝預制井前,為了確保孔壁結構安全和施工人員安全,需要采取鋼護筒支護。

? 1 800 mm檢查井配套使用的鋼護筒直徑為2.5 m、高3.5 m、壁厚16 mm。吊裝過程中須沿著鉆井緩慢勻速吊裝鋼護筒。安放鋼護筒時,保證鋼護筒的圓心和井的中心重合,護筒壁垂直。護筒安裝完后,應立即復核護筒中心與井中心的偏差是否小于50 mm,否則應重新安放。

鋼護筒吊裝完畢后,使用泥漿泵將井中泥漿抽吸至運輸車中,隨后將泥漿運送至指定處置區域。鋼護筒支護施工及抽吸泥漿如圖4所示。

圖4 鋼護筒支護施工及抽吸泥漿

2.7 井底基礎處理

當泥漿抽吸完成后,進行井底基礎處理:采用大小為20～30 cm的片石進行拋石擠淤,拋石厚度為800 mm,石塊縫隙采用20%水泥石屑進行填實,接著回填井座加強層,加強層采用20%水泥碎石進行填實處理,厚度為400 mm,加強層上層采用20%水泥碎石進行填實處理,厚度為300 mm。井底基礎處理如圖5所示。

圖5 井底基礎處理

2.8 預制井室安裝

井底基礎處理完畢后,立即安裝預制井。預制井井室由多節組成,底節井室(帶底座)高1 200～2 000 mm,井室外直徑為2 200 mm,內直徑1 800 mm,井壁厚200 mm,底座厚250 mm,并預留洞口,洞口采用MU30磚封孔;上部由多節井室組成,單節高1 000 mm,外直徑2 200 mm,內直徑1 800 mm,井壁厚200 mm,上節井室高根據設計標高確定。2節井室間采用1：2水泥砂漿接縫、防滲,并安放直徑15 mm的止水橡膠圈。預制井室安裝及井室接縫如圖6和圖7所示。

圖6 預制井室安裝

圖7 井室接縫處理

安裝預制井體時,應勻速緩慢吊裝,保證預制井體與鋼護筒中心重合,井體中心與鋼護筒中心偏差小于20 mm,預制井體豎向傾斜度不大于1%。

2.9 取出鋼護筒及井周充填密實

預制井體安裝完畢,待井體穩定后,即可拔出鋼護筒支護。拔出過程中應緩慢勻速,鋼護筒拔出時,嚴禁碰撞安裝好的預制井壁,避免破壞預制井。鋼護筒拔出后應立即在井周回填20%水泥石屑并密實。隨后,沿井體上部外邊緣采用M10水泥砂漿與MU20非黏性實心磚砌筑一圈磚砌體,高度至路面,待磚砌體達到一定強度后,周邊采用石屑填實。井室周充填如圖8所示。

圖8 井室周充填

2.10 流槽施工及工作井改造

當工作井施工完成滿足頂拉管施工條件后,進行頂拉管施工。當頂拉管施工完成后,對頂拉管工作井進行井內流槽施工及改造成檢查井等工作。

井內流槽施工:流槽高度為1.0倍管徑,流槽用M7.5水泥砂漿、MU10磚砌筑,用1：2防水水泥砂漿抹面,抹面厚度為2 mm。

工作井改造:首先,安裝預制井蓋板,直徑為2 200 mm,板厚為200 mm,預留孔徑700 mm,與上節井室間采用1：2水泥砂漿接縫、防滲,并安放直徑15 mm止水橡膠圈;其次,安裝井筒,井筒直徑為700 mm,井筒間采用防水砂漿壓漿;最后,安裝井蓋,井圈與井蓋間采用水泥砂漿接縫、防滲,并在井圈周圍回填20%水泥石屑至路面高度。施工過程如圖9～11所示。

圖9 流槽施工及井圈安裝

圖10 流槽剖面圖

圖11 井室與蓋板間接縫處理

2.11 路面恢復

待工作井改造施工完成后,人工挖出440 mm厚上層回填的20%水泥石屑,再進行100 mm厚的4%水泥穩定石屑層施工,然后進行100 mm厚的6%水泥穩定碎石層施工,最后扎? 16@400鋼筋網,澆筑240 mm厚的C35混凝土路面,并進行養護。待路面達到設計強度后,拆除施工圍擋(見圖12)。

圖12 路面恢復

3 結束語

大崩涌截污工程完成后,河道內不再直接排入污廢水,河涌水環境及周邊生態環境明顯改善,居民生活品質進一步提高,取得了良好的社會和經濟效益。

基于截污工程提出的綜合性頂拉管工作井施工及改造技術,在保證施工進度和施工質量的同時,有效控制工程成本,該技術已經在中山市多個黑臭水體綜合整治項目成功應用。隨著城市黑臭水體整治的不斷深入,相關技術的研究和探索也是一個長期且持續的過程。城市黑臭水體的治理,除需要各級政府的重視外,更需要調動社會力量參與治理,鼓勵群眾發揮監督作用,才能更全面、準確貫徹落實國家“生態優先 綠色發展”的理念。