頂管遇現(xiàn)狀運(yùn)行管道時(shí)的一種解決方法

【摘" " 要】：針對(duì)頂管頂進(jìn)線(xiàn)路上遇到現(xiàn)狀運(yùn)行管道的問(wèn)題，以工程實(shí)例為例，提出了一種 “8”字形逆作法的解決方案，既解決了頂管跨越障礙的問(wèn)題，又保障了現(xiàn)狀管道的運(yùn)行安全。

【關(guān)鍵詞】：頂管；運(yùn)行管道；逆作法

A Solution for Pipe Jacking When It Encounters A Current Pipe

WANG Yuelei，ZHANG Ning

（Tianjin Municipal Engineering Design amp; Research Institute Co. Ltd.， Tianjin 300392，China）

【Abstract】：Aiming at the problem of encountering current operating pipelines on the top pipe jacking line， taking engineering examples as an example， a \"8\" - shaped reverse method solution is proposed， which not only solves the problem of crossing obstacles by the top pipe， but also ensures the safe operation of the current pipeline.

【Key words】：pipe jacking；current working line；inverse method

頂管施工是一種非開(kāi)挖鋪設(shè)地下管道的施工方法，不需要支護(hù)及開(kāi)挖，能夠穿越公路、河道、鐵路、建筑物、地下管線(xiàn)等。頂管頂進(jìn)過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，常見(jiàn)的有避讓及清障兩種措施[1]：避讓技術(shù)是當(dāng)有條件重新選定路由或當(dāng)改變管道高程不影響功能時(shí)，將管道及機(jī)頭回退，之后調(diào)整管道路由，在平面上避開(kāi)障礙，或采用曲線(xiàn)頂管，在高程上避開(kāi)障礙；清障技術(shù)是在障礙位置采用豎井開(kāi)挖或鉆孔的方法[2]，將障礙清除，之后繼續(xù)按原路頂進(jìn)。

當(dāng)頂管頂進(jìn)線(xiàn)路遇到現(xiàn)狀運(yùn)行管線(xiàn)既無(wú)法避讓?zhuān)譄o(wú)法清障時(shí)，需研究一種既能繼續(xù)頂進(jìn)，又能保障現(xiàn)狀管線(xiàn)安全運(yùn)行的方案，本文提出一種 “8”字形逆作法方案。

1 工程概況

某污水處理廠(chǎng)外管道工程，采用頂管施工。管徑為DN3 000 mm鋼筋混凝土管，管道覆土約5～10 m，頂距為300～500 m。工作井及接收井尾鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，亦作為永久性檢查井。

地下水埋深為4～8 m。場(chǎng)地土層分布從上至下為1層粉土、2層粉細(xì)砂、2-1層粉質(zhì)黏土、3層粉土、4層粉土夾砂。見(jiàn)表1。

頂管頂進(jìn)過(guò)程中采用觸變泥漿減阻，管壁與各層土體摩阻力見(jiàn)表2。

頂進(jìn)線(xiàn)路上有一正在運(yùn)行、不能中斷的DN1 100 mm污水管，覆土厚度6.93 m。見(jiàn)圖1。

2 解決方案

設(shè)計(jì)考慮了兩種方案。

1）方案一。在兩管交叉位置清除障礙后頂管直接穿越。該方案的難點(diǎn)在于如何清除現(xiàn)狀管并能保證其正常通水?？紤]在該現(xiàn)狀污水管上下游檢查井位置設(shè)置管堵，然后在兩個(gè)檢查井之間用水泵調(diào)水，保證頂管施工過(guò)程中正常通水；然后采用排樁支護(hù)開(kāi)挖基坑，將該兩管交叉位置的現(xiàn)狀管道切除后基坑內(nèi)填土，再進(jìn)行頂管施工；頂管施工完成后再次將兩管交叉位置開(kāi)挖，恢復(fù)切除的管道。

由于該管道高程上與頂管沖突，因此需在頂管兩側(cè)新建兩座檢查井，并在兩座檢查井之間、頂管上方鋪設(shè)管道。見(jiàn)圖2。

該方案兩次開(kāi)挖、兩次回填、又新建兩座檢查井，總造價(jià)較高、施工周期長(zhǎng)且新鋪設(shè)的管道在兩個(gè)新建的檢查井之間形成正虹，增大了水頭阻力，不利于水流通暢。

2）方案二。在兩管交叉位置設(shè)置頂管接收井。接收井施工過(guò)程中必須保證現(xiàn)狀污水管正常運(yùn)行，同時(shí)又要將上下游工作井頂進(jìn)的頂管機(jī)頭吊出。接收井如采用沉井方案，遇到現(xiàn)狀污水管無(wú)法下沉；如采用排樁支護(hù)方案，現(xiàn)狀污水管位置無(wú)法打支護(hù)樁，基坑較深，排樁支護(hù)加止水帷幕總造價(jià)較高，施工周期較長(zhǎng)。

綜合考慮，設(shè)計(jì)采用了“8”字形逆作法方案，即采用逆作法在現(xiàn)狀管兩側(cè)施作兩個(gè)圓形接收井吊出頂管機(jī)頭，在兩個(gè)圓形接收井之間設(shè)置一個(gè)矩形艙室，供現(xiàn)狀管道穿越，同時(shí)連通兩側(cè)頂管。見(jiàn)圖3。

3 “8”字形逆作法

3.1 設(shè)計(jì)思路

3.1.1 高壓旋噴樁

井壁外側(cè)設(shè)置?800 mm@500 mm高壓旋噴樁，樁長(zhǎng)10 m，采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比為1∶0.5。旋噴樁與現(xiàn)狀污水管道外壁凈距200 mm，以保證打樁時(shí)不會(huì)破壞到現(xiàn)狀管。見(jiàn)圖4。

設(shè)置高壓旋噴樁有3個(gè)目的：

1）形成止水帷幕，將井外的地下水隔離，形成干燥施工作業(yè)面，便于施作逆作井壁[3]；

2）采用逆作法施作的井壁在每一節(jié)混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，土體無(wú)支擋結(jié)構(gòu)，可能造成坑壁坍塌，旋噴樁成樁后可作為該范圍內(nèi)的擋土結(jié)構(gòu)，確保施工安全；

3）逆作法施工到較深位置時(shí)，若井壁自重大于摩阻力，井壁將突沉，造成事故；在第一節(jié)井壁頂部設(shè)置牛腿，擱置于旋噴樁頂端，旋噴樁可承受井壁自重，避免施作過(guò)程中發(fā)生突沉。

3.1.2 逆作法

與沉井、排樁支護(hù)等方法相比，逆作法是唯一一種能在不擾動(dòng)現(xiàn)狀管的情況下做成接收井的方法。

從上至下分步制作井壁，先向下開(kāi)挖1.5 m，進(jìn)行鋼筋綁扎，澆筑混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，該段井壁形成類(lèi)似于平面框架的擋土結(jié)構(gòu)；然后繼續(xù)向下開(kāi)挖1.5 m，綁扎鋼筋，豎筋與上一步鋼筋焊接，澆筑混凝土；依次循環(huán)，直至施作到基坑底面，最后澆筑墊層及底板混凝土。澆筑新混凝土?xí)r必須將舊混凝土松散部分除去，并用水沖洗干凈，充分濕潤(rùn)。仔細(xì)振搗，保證新舊混凝土結(jié)合良好，防止施工縫滲水影響工程質(zhì)量。

3.1.3 對(duì)現(xiàn)狀污水管的保護(hù)

井壁澆筑至現(xiàn)狀污水管底時(shí)，在污水管下方澆筑支撐板，支撐板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后便可繼續(xù)向下開(kāi)挖作業(yè)。澆筑支撐板前需將污水管下方土體掏除，掏除厚度為支撐板的厚度。若一次性澆筑支撐板，則污水管道處于懸空狀態(tài)，勢(shì)必造成管道接口位移、漏水；因此設(shè)計(jì)考慮在垂直于管軸方向上分步澆筑，每步澆筑0.5 m，共9步，為節(jié)省工期，在混凝土內(nèi)添加早強(qiáng)劑。

3.1.4 設(shè)置隔墻

隔墻主要為井壁提供內(nèi)支撐。圓井壁與矩形艙室節(jié)點(diǎn)位置形成陽(yáng)角，根據(jù)以往工程案例，在基坑工程中陽(yáng)角位置往往是最危險(xiǎn)位置，造成基坑坍塌的概率最大，在該位置內(nèi)支撐可極大地增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全性。另外，由于污水管道的支撐板是在垂直于管軸方向上分步澆筑，隔墻可作為支撐板的支座。

3.2 施工步驟

1）施作高壓旋噴樁。自然地面至標(biāo)高82.23 m范圍內(nèi)空鉆。

2）開(kāi)挖至標(biāo)高82.23 m。

3）以逆作法[3]施作井壁，分步施作。施作圓井壁時(shí)預(yù)留出頂管接收孔，施作矩形艙室時(shí)預(yù)留過(guò)水孔?？锥床捎眯弯摷按u砌臨時(shí)封堵。

4）頂管機(jī)頭進(jìn)入接收井，吊出機(jī)頭。

5）澆筑標(biāo)高82.23 m以上范圍內(nèi)井壁、梁板。

6）施作磚井脖，回填基坑。

4 應(yīng)用效果

目前該工程已施工完畢，效果良好。由于該地區(qū)土體自立性較好且施工期間地下水埋置較深，因此現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際每步向下開(kāi)挖的深度較大，已達(dá)到近3 m。如該方法應(yīng)用于土質(zhì)較差的地區(qū)，應(yīng)減小每步向下開(kāi)挖的深度，確保工程安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈勇，胡曉萌，趙陽(yáng)森，等. 頂管施工障礙物處理技術(shù)綜述[J]. 人民長(zhǎng)江，2018，49（21）：77-83.

[2]彭亮. 頂管工程遇不明障礙物處理方案研究[J]. 建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2022，49（22）：101-104.

[3]褚金雷，斯宇航，過(guò)其成. 逆作法在給排水管道工程中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)給水排水，2009，25（16）：100-103.

收稿日期：2023-03-15

作者簡(jiǎn)介：王躍磊（1984 - ）， 男， 碩士， 高級(jí)工程師， 從事給排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。