頂管施工在東莞市橫瀝鎮(zhèn)截污次支管網(wǎng)工程中的應(yīng)用

梁荏洪

（東莞市橫瀝鎮(zhèn)水務(wù)工程運營中心,廣東 東莞 523573）

1 引言

截污管網(wǎng)工程建設(shè)有助于改善城鎮(zhèn)排水現(xiàn)狀,提高排水能力,建設(shè)良好的生活環(huán)境,具有重要的社會意義。城鎮(zhèn)截污管網(wǎng)工程建設(shè)一般位于建筑密集區(qū),周邊既有的工業(yè)、居住建筑較多,交通道路繁忙,采用明挖手段進行施工時,對周邊道路交通影響較大,因此,頂管施工是城鎮(zhèn)截污管網(wǎng)施工中常用的方法[1-3]。頂管施工方法較多,針對不同的工程情況需要選取適宜的頂管施工方法,從而保障頂管施工的安全、節(jié)約工程投資[4-6]。結(jié)合東莞市橫瀝鎮(zhèn)截污次支管網(wǎng)工程規(guī)劃,對頂管工程的應(yīng)用進行分析。

2 工程概況

橫瀝東坑污水處理廠及其配套截污主干管網(wǎng)、南畬朗污水處理廠及其配套截污主干管網(wǎng)已基本建設(shè)完成。以上兩座污水處理廠一期規(guī)模分別為12 萬m3/d、20 萬m3/d,目前已建成投入運行；配套截污主干管網(wǎng)設(shè)計總長約34.1 km,目前已基本完成。橫瀝東坑污水處理廠實際日平均處理水量約10.5 萬m3/d,實際污水量僅為6.6 萬m3/d；南畬朗污水處理廠實際日平均處理水量約16 萬m3/d,平均運行負荷率為87.5%。表觀上污水處理率較高,但實際污水廠進水中混有的大量的河水、雨水,實際污水處理率較低,實際上污水處理率不足60%。

橫瀝鎮(zhèn)生活污水與雨水混合排放,在這種條件下,污水收集難度大,建設(shè)工期長,施工比較困難,很難在短時間內(nèi)大面積提高污水收集率。如果在“十二五”期間將指標定得太過超前或偏高,無論是從資金投入還是建設(shè)時間來看,都是難以實現(xiàn)的。橫瀝鎮(zhèn)污水規(guī)劃目標：2015 年污水收集及處理率達到70%,2020 年污水收集及處理率達到90%。

3 管道周邊環(huán)境及地質(zhì)情況

長田工業(yè)區(qū)污水管道經(jīng)過工業(yè)區(qū)內(nèi)道路自東向西接入仁和水邊已建截污干管。管道規(guī)格DN500～DN800,埋深2.60 m～4.50 m,總長約1137 m；桃子園工業(yè)區(qū)內(nèi)管道起點為仁和水邊道路,然后沿崇德路向南接入振興路已建截污干管。管道規(guī)格DN500～DN600,埋深3.40 m～6.30 m,總長約1950m；生態(tài)路管道沿道路自東向西接入振興路已建截污干管。管道規(guī)格DN400～DN600,埋深2.50 m～6.30 m,總長約937 m；城鄉(xiāng)路管道自動向西鋪設(shè)至東環(huán)路,再沿東環(huán)路向南接入南環(huán)路已建截污干管。管道規(guī)格DN500～DN800,埋深2.60 m～5.00 m,總長約2536 m；田坑產(chǎn)業(yè)園內(nèi)管道自東向西鋪設(shè)至新城路,再沿新城路向北接入南環(huán)路已建截污干管。管道規(guī)格DN600,埋深3.00 m～4.50 m,總長約977 m；景福路及興業(yè)路管道自東向西匯入新城南路后向北接入振興路已建截污干管。管道規(guī)格DN500～DN600,埋深3.50 m～5.80 m,總長約2618 m；中山東路管道主要收集陽光粵港、羅馬景苑及周邊居民、工廠生活污水,自南向北接入南環(huán)路已建截污干管。恒泉路管道東端起點位于協(xié)興玩具制衣廠,以恒泉路為主線,管道沿北側(cè) 由東往西鋪設(shè),終點接入西環(huán)路已建截污干管。管道規(guī)格DN600,埋深 3.00 m～6.00 m,管道里程長約 1032 m；水邊工業(yè)區(qū)污水管道經(jīng)過工業(yè)區(qū)內(nèi)道路匯集至育才路,向南接入育才路已建截污干管。管道規(guī)格 DN500～DN600,埋深 2.00 m～4.00 m,管道里程長約 1390 m。管道規(guī)格DN600,埋深2.80 m～4.00 m,總長約1403 m；路段大部分為建成區(qū),建筑物較密集,有商鋪、工廠等,兩則民房較多且道路狹窄。

圖1 長田工業(yè)區(qū)污水管平面布置圖

圖2 水邊工業(yè)區(qū)污水管平面布置圖

區(qū)域內(nèi)出露的地層有二迭系上統(tǒng)龍?zhí)峨A中段（P21b）：上部灰～灰黑色或紫褐色薄層狀頁巖夾砂巖。下部灰～灰黑色砂巖、頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾炭質(zhì)頁巖和煤。二迭系上統(tǒng)龍?zhí)峨A上段（P21C）：紫紅色、灰褐紅色粉砂巖夾細砂巖,含豆狀結(jié)核；下第三系（E）：上部紫紅色含凝灰質(zhì)砂巖夾砂礫巖、頁巖。下部灰白色含凝灰質(zhì)礫巖、砂礫巖砂巖夾流紋斑巖、泥灰?guī)r油頁巖；上第三系中新統(tǒng)（N1）：上部紫紅色含凝灰質(zhì)礫巖、砂礫巖、砂巖和頁巖。下部紅色凝灰質(zhì)礫巖夾凝灰質(zhì)砂巖、砂礫巖。燕山期花崗巖（ry）：灰色、深灰色,片麻狀、條紋狀構(gòu)造,成分以石英、長石、云母為主。

4 頂管施工

4.1 施工管材

頂管施工可考慮鋼筋混凝土管、FRPM 管和鋼筋混凝土復(fù)合管。由于抗?jié)B性能差、使用壽命短等原因,鋼筋混凝土管在污水工程已很少采用；從目前東莞市場市政排水管材使用情況和管道工程實際應(yīng)用情況兩方面來看,玻璃鋼夾砂管由于在一期主干管網(wǎng)工程中反映出的質(zhì)量不穩(wěn)定問題目前在東莞使用謹慎；鋼筋混凝土襯膠管生產(chǎn)廠家較多,工程應(yīng)用較為廣泛,但質(zhì)量不夠穩(wěn)定,存在內(nèi)襯PVC 材料容易脫落現(xiàn)象；GRPC 管和FRPCP 管性能優(yōu)越但是目前生產(chǎn)廠家和實際工程應(yīng)用較少。頂管價格方面,鋼筋混凝土管最便宜,玻璃鋼夾砂管最貴,GRPC 管次之,FRPCP 和襯膠管相當(dāng),但FRPCP 性能要優(yōu)越許多。采用鋼筋混凝土管復(fù)合管,優(yōu)先選用纖維增強塑料混凝土復(fù)合管（FRPCP）。

4.2 頂管施工方法

頂管施工是一種非開挖的地下管道施工方法,在覆土深度大的情況下,頂管施工工期比開槽埋管短,且較經(jīng)濟。從目前發(fā)展趨勢來看,土壓平衡、泥水平衡理論的應(yīng)用已越來越廣。選取目前常用的頂管方法進行分析,見表1。

表1 頂管方法適應(yīng)情況

由于新建的東莞市橫瀝鎮(zhèn)截污次支管網(wǎng)工程線路總長度超過20 km,頂管工程實施中環(huán)境變化較大,地質(zhì)情況變化較大,采用單一的頂管施工方法無法將管線工程全部施工,在實施過程中需要結(jié)合管徑、管材、覆土深度、管道用途、土質(zhì)、地下水和周邊環(huán)境情況選取適宜的施工方案,從而保證工程施工工期、質(zhì)量、安全、經(jīng)濟要求。

5 小口徑二次頂管施工

在截污次支管工程的建設(shè)中,污水支管的直徑一般較小,多在DN800 以下,但敷設(shè)的位置往往是居住密集區(qū),道路狹小、交通復(fù)雜、施工條件差、安全隱患大,采用開挖方式基本無法實施,而采用牽引管又難于保證污水管道的設(shè)計標高,同樣不具備可實施性,因此,選用安全可靠的小口徑管道施工技術(shù)尤為迫切,而針對小口徑管道施工而開發(fā)的二次頂管法技術(shù),能很好地解決這個難題。

二次頂管法是指人不能進入頂管內(nèi)作業(yè)的遙控式頂管施工法,適用于小口徑,因而又叫小口徑頂管法,主要適用于頂管管徑在600 mm 及以下,最早起源于日本。目前該施工方法已在中山、深圳等地的截污支次管網(wǎng)工程中有廣泛的使用。

二次頂管法主要由鉆掘、頂進、出渣系統(tǒng)和激光導(dǎo)向、潤滑及控制系統(tǒng)等組成。其工作原理見圖3。

圖3 二次頂管工作示意圖

二次頂管施工工序（見圖4）小口徑二次頂管工法非常適合在人口居住密集區(qū)次支管網(wǎng)施工,施工速度快,精度高；不破壞既有道路,施工面小,噪聲低,排泥量少,對交通影響小。

圖4 二次頂管的施工工序

二次頂管的頂管井較小,采用圓形工作井時大小為φ3500,圓形接收井為φ2500；采用方形工作井大小為3.5 m×2.5 m,方形接收井2.5 m×2.0 m,頂管施工完畢后,可直接改造為檢查井。

6 結(jié)論

東莞市橫瀝鎮(zhèn)截污次支管網(wǎng)工程為城鎮(zhèn)管網(wǎng)維修改造工程,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,擬建管網(wǎng)沿線房屋密集、交通繁忙,采用明挖施工將對周邊居民出行產(chǎn)生較為嚴重的影響,同時,不利于保障周邊建筑的安全。因此,選取6 種頂管方法進行比選分析,根據(jù)頂管工程工藝、原理,在工程實施中需要結(jié)合管材、管徑、覆土深度、管道用途、土質(zhì)和地下水是確定頂進方法。針對直徑較小的污水支管,可采取二次頂管方式進行施工,工作井可直接改造為檢查井。