頂管遇現狀運行管道時的一種解決方法

2024-01-01 00:00:00王躍磊張寧

天津建設科技 2024年3期

【摘" " 要】：針對頂管頂進線路上遇到現狀運行管道的問題，以工程實例為例，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題，又保障了現狀管道的運行安全。

【關鍵詞】：頂管；運行管道；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挖鋪設地下管道的施工方法，不需要支護及開挖，能夠穿越公路、河道、鐵路、建筑物、地下管線等。頂管頂進過程中遇到障礙物時，常見的有避讓及清障兩種措施[1]：避讓技術是當有條件重新選定路由或當改變管道高程不影響功能時，將管道及機頭回退，之后調整管道路由，在平面上避開障礙，或采用曲線頂管，在高程上避開障礙；清障技術是在障礙位置采用豎井開挖或鉆孔的方法[2]，將障礙清除，之后繼續按原路頂進。

當頂管頂進線路遇到現狀運行管線既無法避讓，又無法清障時，需研究一種既能繼續頂進，又能保障現狀管線安全運行的方案，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構，亦作為永久性檢查井。

地下水埋深為4～8 m。場地土層分布從上至下為1層粉土、2層粉細砂、2-1層粉質黏土、3層粉土、4層粉土夾砂。見表1。

頂管頂進過程中采用觸變泥漿減阻，管壁與各層土體摩阻力見表2。

頂進線路上有一正在運行、不能中斷的DN1 100 mm污水管，覆土厚度6.93 m。見圖1。

2 解決方案

設計考慮了兩種方案。

1）方案一。在兩管交叉位置清除障礙后頂管直接穿越。該方案的難點在于如何清除現狀管并能保證其正常通水。考慮在該現狀污水管上下游檢查井位置設置管堵，然后在兩個檢查井之間用水泵調水，保證頂管施工過程中正常通水；然后采用排樁支護開挖基坑，將該兩管交叉位置的現狀管道切除后基坑內填土，再進行頂管施工；頂管施工完成后再次將兩管交叉位置開挖，恢復切除的管道。

由于該管道高程上與頂管沖突，因此需在頂管兩側新建兩座檢查井，并在兩座檢查井之間、頂管上方鋪設管道。見圖2。

該方案兩次開挖、兩次回填、又新建兩座檢查井，總造價較高、施工周期長且新鋪設的管道在兩個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。在兩管交叉位置設置頂管接收井。接收井施工過程中必須保證現狀污水管正常運行，同時又要將上下游工作井頂進的頂管機頭吊出。接收井如采用沉井方案，遇到現狀污水管無法下沉；如采用排樁支護方案，現狀污水管位置無法打支護樁，基坑較深，排樁支護加止水帷幕總造價較高，施工周期較長。

綜合考慮，設計采用了“8”字形逆作法方案，即采用逆作法在現狀管兩側施作兩個圓形接收井吊出頂管機頭，在兩個圓形接收井之間設置一個矩形艙室，供現狀管道穿越，同時連通兩側頂管。見圖3。

3 “8”字形逆作法

3.1 設計思路

3.1.1 高壓旋噴樁

井壁外側設置?800 mm@500 mm高壓旋噴樁，樁長10 m，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比為1∶0.5。旋噴樁與現狀污水管道外壁凈距200 mm，以保證打樁時不會破壞到現狀管。見圖4。

設置高壓旋噴樁有3個目的：

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混凝土未達到設計強度前，土體無支擋結構，可能造成坑壁坍塌，旋噴樁成樁后可作為該范圍內的擋土結構，確保施工安全；

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

3.1.2 逆作法

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

從上至下分步制作井壁，先向下開挖1.5 m，進行鋼筋綁扎，澆筑混凝土，待混凝土強度達到設計強度時，該段井壁形成類似于平面框架的擋土結構；然后繼續向下開挖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，直至施作到基坑底面，最后澆筑墊層及底板混凝土。澆筑新混凝土時必須將舊混凝土松散部分除去，并用水沖洗干凈，充分濕潤。仔細振搗，保證新舊混凝土結合良好，防止施工縫滲水影響工程質量。

3.1.3 對現狀污水管的保護

井壁澆筑至現狀污水管底時，在污水管下方澆筑支撐板，支撐板強度達到設計要求后便可繼續向下開挖作業。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，勢必造成管道接口位移、漏水；因此設計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，為節省工期，在混凝土內添加早強劑。

3.1.4 設置隔墻

隔墻主要為井壁提供內支撐。圓井壁與矩形艙室節點位置形成陽角，根據以往工程案例，在基坑工程中陽角位置往往是最危險位置，造成基坑坍塌的概率最大，在該位置內支撐可極大地增強結構的安全性。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。自然地面至標高82.23 m范圍內空鉆。

2）開挖至標高82.23 m。

3）以逆作法[3]施作井壁，分步施作。施作圓井壁時預留出頂管接收孔，施作矩形艙室時預留過水孔。孔洞采用型鋼及磚砌臨時封堵。

4）頂管機頭進入接收井，吊出機頭。

5）澆筑標高82.23 m以上范圍內井壁、梁板。

6）施作磚井脖，回填基坑。

4 應用效果

目前該工程已施工完畢，效果良好。由于該地區土體自立性較好且施工期間地下水埋置較深，因此現場實際每步向下開挖的深度較大，已達到近3 m。如該方法應用于土質較差的地區，應減小每步向下開挖的深度，確保工程安全。

參考文獻：