頂管施工在東莞市橫瀝鎮截污次支管網工程中的應用

梁荏洪

（東莞市橫瀝鎮水務工程運營中心,廣東 東莞 523573）

1 引言

截污管網工程建設有助于改善城鎮排水現狀,提高排水能力,建設良好的生活環境,具有重要的社會意義。城鎮截污管網工程建設一般位于建筑密集區,周邊既有的工業、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,頂管施工是城鎮截污管網施工中常用的方法[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、節約工程投資[4-6]。結合東莞市橫瀝鎮截污次支管網工程規劃,對頂管工程的應用進行分析。

2 工程概況

橫瀝東坑污水處理廠及其配套截污主干管網、南畬朗污水處理廠及其配套截污主干管網已基本建設完成。以上兩座污水處理廠一期規模分別為12 萬m3/d、20 萬m3/d,目前已建成投入運行；配套截污主干管網設計總長約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,建設工期長,施工比較困難,很難在短時間內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時間來看,都是難以實現的。橫瀝鎮污水規劃目標：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 管道周邊環境及地質情況

長田工業區污水管道經過工業區內道路自東向西接入仁和水邊已建截污干管。管道規格DN500～DN800,埋深2.60 m～4.50 m,總長約1137 m；桃子園工業區內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。管道規格DN500～DN600,埋深3.40 m～6.30 m,總長約1950m；生態路管道沿道路自東向西接入振興路已建截污干管。管道規格DN400～DN600,埋深2.50 m～6.30 m,總長約937 m；城鄉路管道自動向西鋪設至東環路,再沿東環路向南接入南環路已建截污干管。管道規格DN500～DN800,埋深2.60 m～5.00 m,總長約2536 m；田坑產業園內管道自東向西鋪設至新城路,再沿新城路向北接入南環路已建截污干管。管道規格DN600,埋深3.00 m～4.50 m,總長約977 m；景福路及興業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,自南向北接入南環路已建截污干管。恒泉路管道東端起點位于協興玩具制衣廠,以恒泉路為主線,管道沿北側 由東往西鋪設,終點接入西環路已建截污干管。管道規格DN600,埋深 3.00 m～6.00 m,管道里程長約 1032 m；水邊工業區污水管道經過工業區內道路匯集至育才路,向南接入育才路已建截污干管。管道規格 DN500～DN600,埋深 2.00 m～4.00 m,管道里程長約 1390 m。管道規格DN600,埋深2.80 m～4.00 m,總長約1403 m；路段大部分為建成區,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 長田工業區污水管平面布置圖

圖2 水邊工業區污水管平面布置圖

區域內出露的地層有二迭系上統龍潭階中段（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、粉砂質頁巖夾炭質頁巖和煤。二迭系上統龍潭階上段（P21C）：紫紅色、灰褐紅色粉砂巖夾細砂巖,含豆狀結核；下第三系（E）：上部紫紅色含凝灰質砂巖夾砂礫巖、頁巖。下部灰白色含凝灰質礫巖、砂礫巖砂巖夾流紋斑巖、泥灰巖油頁巖；上第三系中新統（N1）：上部紫紅色含凝灰質礫巖、砂礫巖、砂巖和頁巖。下部紅色凝灰質礫巖夾凝灰質砂巖、砂礫巖。燕山期花崗巖（ry）：灰色、深灰色,片麻狀、條紋狀構造,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 管和鋼筋混凝土復合管。由于抗滲性能差、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用情況兩方面來看,玻璃鋼夾砂管由于在一期主干管網工程中反映出的質量不穩定問題目前在東莞使用謹慎；鋼筋混凝土襯膠管生產廠家較多,工程應用較為廣泛,但質量不夠穩定,存在內襯PVC 材料容易脫落現象；GRPC 管和FRPCP 管性能優越但是目前生產廠家和實際工程應用較少。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,但FRPCP 性能要優越許多。采用鋼筋混凝土管復合管,優先選用纖維增強塑料混凝土復合管（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,且較經濟。從目前發展趨勢來看,土壓平衡、泥水平衡理論的應用已越來越廣。選取目前常用的頂管方法進行分析,見表1。

表1 頂管方法適應情況

由于新建的東莞市橫瀝鎮截污次支管網工程線路總長度超過20 km,頂管工程實施中環境變化較大,地質情況變化較大,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合管徑、管材、覆土深度、管道用途、土質、地下水和周邊環境情況選取適宜的施工方案,從而保證工程施工工期、質量、安全、經濟要求。

5 小口徑二次頂管施工

在截污次支管工程的建設中,污水支管的直徑一般較小,多在DN800 以下,但敷設的位置往往是居住密集區,道路狹小、交通復雜、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尤為迫切,而針對小口徑管道施工而開發的二次頂管法技術,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作業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、出渣系統和激光導向、潤滑及控制系統等組成。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次支管網施工,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 結論

東莞市橫瀝鎮截污次支管網工程為城鎮管網維修改造工程,根據現場調查,擬建管網沿線房屋密集、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,根據頂管工程工藝、原理,在工程實施中需要結合管材、管徑、覆土深度、管道用途、土質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。