微型顶管在南湖路及烟雨路污水管道连接工程中的应用 

微型顶管在南湖路及烟雨路污水管道连接工程中的应用 

 滕颖堃

（上海城建水务工程有限公司 上海  200083）

摘 要：烟雨路及南湖路污水管道连接工程，地处嘉兴市南湖旁，原污水管道损坏致烟雨路及南湖内污水无法有效排出，因烟雨路、南湖路、纺工路地处南湖景区核心区域，交通流量大，其中烟雨路开挖修复会破坏桥堍挡墙引发桥梁安全隐患；南湖路南边人行道附近有已探明10KV高压线及燃气管道（均为拖拉管），埋深分别在1.67m及2.6m，南湖路东边为有轨电车桩基位置无法通过纺工路，无法采用封道开挖施工。

关键词：微型顶管；

微型顶管工艺是一项在国外广泛应用，近几年在国内逐渐得到使用的工艺。一般指口径在300mm-800mm，针对交通流量大，周边管道线复杂无法进行大面积封道开挖施工所产生的新型工艺。

1.微型顶管简介

顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下工程施工方法，主要用于地下给水管、排水管、煤气管、电讯电缆管的施工。

它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁路、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。

2. 施工基本情况

2.1微型顶管位置

烟雨路顶管

南湖路顶管位置主要位于南湖路红心公园内，详见图1。

图1  南湖路接红心公园段

烟雨路顶管位置主要位于烟雨路。详见图2

图 2  烟雨路施工段

2.2设计要求

（1）管材：

本次顶管施工污水重力管DN400采用立式振动玻璃纤维增强塑料顶管（管体与管端为一体材料，环刚度≥20KN/㎡，允许顶力不大于800KN，压力等级0.1MPa其余管道各项性能指标均应满足《玻璃纤维增强塑料顶管》(GB/T21492-2019）IV型“立式振动工艺”相关要求）。

（2）接口：

    玻璃纤维增强塑料顶管采用玻璃钢套环连接，橡胶圈采用L型双齿形密封圈（其材料性能符合GB/T21873-2008《橡胶密封给、排水及污水管道用接口密封圈》相关要求）

（3）检查井：

污水检查井均采用钢筋砼井，所有检查井均需设置防坠落设施。微顶施工顶管井均采用圆形钢制沉井结构，工作井净尺寸为φ2590mm（Q235B钢，壁厚20mm），微顶工作结束后，再在顶管井内浇筑检查井。

（4）井盖：

    检查井井盖均采用双层井盖，双层井盖采用圆形球墨铸铁井盖（位于绿化内时，承载等级C250级，需具有“防盗”、“防响”、“防跳”的功能，位于公园内道路范围内时井盖样式需由红心公园景观专业确认，其他指标均需满足国标要求），下层采用304不锈钢圆形钢板（直径φ760mm，厚12mm）进行密封。

（5）检查井回填：

检查井位于现状道路范围内时其井顶标高同现状路面标高一直，当检查井位于绿化内时，其静定标高应比绿化地面高出0.1米。

3. 微型顶管施工工艺流程

3.1沉井施工方法及技术措施

根据本工程地质情况，工作井竖井周围环境及支护结构的使用功能，结合目前同类施工条件下，竖井开挖及支护所采用的较为成熟、可靠的施工工艺，为能够最大限度的减少竖井开挖对周边环境的影响，并保证施工过程的安全操作，同时考虑顶管施工的需要，本工程采用Φ2590钢筒工作井作为顶管工作井接收井，可以满足施工及安全要求。

工作井施工采用机械操作，所采用的机械设备为台湾进口，设备名称为摇管机，型号为Φ2590型,辅助设备为200型挖掘机。钢筒的壁厚为20mm，内径为2590mm，每节钢筒的长度为2.0m，钢筒之间采用焊接方式连接，钢筒的下部切割为锯齿状，齿深为10cm。摇管机将钢筒安装至设计标高后，采用挖掘机将钢筒内的土取出，取土结束后立即采用C35砼封底，厚度为100cm。

为保证顶管过程中封底要求及钢筒的稳定性，钢筒底部嵌入土层深度不少于1.0米。

3.2顶管施工

本次顶管施工采用微型顶管二次工法施工。

本次顶管有部分接收井为运营中现状污水井，针对本次施工的特殊性，拟按以下施工方法及措施进行施工：

施工前，打开上下游井盖，通风8小时以上，下井作业前做毒气检测，确保空气质量安全后，方可下井作业；

采用蛙人潜水下井气囊封堵上游污水管道及现状井污水管道；

联系协调泵站在施工时间段降低下游水位，以便下井施工；

用水泵排干井内污水；

用鼓风机在井下通风，用毒气检测仪检测井内空气质量，直到空气质量达标；

在井上支起逃生三脚架，作业人员佩戴长管呼吸机，安全绳，安全帽下井作业，井上留有两名监护人；

用风镐在井壁上凿开500mm直径圆孔；

由于现状井内直径为750mm,导向杆长度为400mm,黑管长度为440mm,机头长度为1000mm,机头无法从井内取出，所以需将机头切断取出，最后完成树脂混凝土管施工工作；

施工过程中，为控制上游水位，需使用过流气囊进行导流。

3.2.1工作井及后背安装

工作井底板浇筑完成后，首先安装顶管后背。

（1）微型顶管配套工作坑一般需要两座，工作井与接收井各一座。工作井深度为管底标高以下3m左右。坑底浇筑1.0m厚混凝土做基坑底板，预留深50cm的集水坑一座；

（2）机械顶管后背为：钢筒井井壁；

（3）工作井后背与机台间隙用三角铁焊接加固后才能进行顶管施工；

（4）后背墙为钢筒，安装时钢筒中心与顶进管道的轴线要调整好，避免产生偏心受压。

（5）后背的安装允许偏差为：

  垂  直  度：0.1% H

  水平扭转度：0.1% L

       其中  H为后背的高度，L为后背的宽度。

3.2.2推进机台、机台底座、激光经纬仪安装

根据管道中心轴线安装推进机台底座及机台，并安装徕卡导向仪。

3.2.3 先导管顶进

激光经纬仪根据管线中心、高程架设完毕后，依据设计坡度调整坡比，仪器设定好后开始先导管顶进施工。

3.2.4黑管顶进

先导管按照激光经纬仪设定坡度顶进进入接收坑，卸下导向头，开始连接黑管，顶进黑管。黑管顶进前安装镜面框，防止顶进过程中漏泥。

3.2.5 安装简易机头

黑管顶进入接收坑后，然后将简易机头安装好，徐徐推进洞内，待机头全部进洞后，安装机头所用的液压油管及高压水管。

3.2.6 现状井黑管、简易机头拆除

顶进机头推进过程中，在现状井进行黑管拆除。

3.2.7 树脂混凝土管顶进

树脂混凝土管顶进过程中，每节管线需要进行油缸推进及回缩，安装液压油管及高压水管。顶进一米接收坑拆除出土外管，依次循环完成整个顶管施工过程。

3.2.8 机头进入接收坑

管线按照设计长度施工完成后，机头进入现状井。卸下出土机头，此段管线顶管完成。管道顶进结束后，用水不漏封堵管壁，防止漏水漏泥。

3.2.9顶管质量监控

施工中，各个工序须严格查验，查验内容及要求见下表：

顶管施工质量要求

4. 过程中遇到的问题及处理

（1）管道线路复杂

管道线路交底时发现南湖路南边人行道附近存在10KV的高压线路及燃气管道，后进行管线精探探明10KV高压线及燃气管道在顶管上方500mm左右的位置，对施工精度要求极为苛刻，为确保顺利完成此段顶管施工，在施工过程中使用莱卡激光经纬仪确保精度在±3cm。

（2）土层容易成孔且分布不均匀

接南溪路一段现状井距离较长，在导向过程中发现地下土层黏性大且容易成孔，第一次导向至48m处失败，为保证项目按时完成，项目部随即拿出解决方案，增加一座φ2590mm工作井以此缩短单边接井长度并错开已经成孔的路由。

（3）交叉作业及工期紧张

南湖路北侧南湖新天地于2021年6月1日正式试营业，其污水将排入南湖路至纺工路一段污水管网，南湖路污水管网连接工程于2021年5月14日正式进场，总历时19日，总长度153m，且两座微顶工作井位于红心公园内，该区域内绿化施工单位已正在施工，对我部摆放设备及设备转场造成极大困难。由于在施工过程中出现了一次导向失败的情况，项目部决定临时增加一座工作井并增加一套顶管设备及施工人员，以保证项目按时完成。

    （4）单边接井

烟雨路及南湖路均有单边接井施工段，且井身尺寸偏小（750mm*750mm），为保证顺利通过此段，在保证不破坏原现状井结构的前提下管道顺利接入原现状，我部需将导向杆、黑管及机头进行切断取出，最后顶出树脂混凝土管。

（5）有限空间作业

烟雨路及南湖路均涉及到有限空间作业，施工前使用鼓风机井下通风，毒气检测仪检测井内空气质量，直到空气质量达标；在井上支起逃生三脚架，作业人员佩戴长管呼吸机，安全绳，安全帽下井作业，井上留有两名监护人。

5.经验总结

施工过程中对土层分析过于乐观，导致导向失败后未能迅速的做出反应，使后续施工工期过于紧张，所以前期工作一定要充分细致，在施工时若遇到原施工方案难以解决的问题时，需及时做出判断并拿出可行的解决方案。

6.结束语

在各个施工领域高速发展的当下，传统的施工材料、技术已无法完全满足现代社会的要求，这就要求我们必须去创新，保持对新工艺、新技术、新材料的追求才能使我们不断地发展。微型顶管施工技术已经逐渐体现出其优越性。

参考文献：

[1] 橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈 材料规范：GB/T 21873-2008

[2] 玻璃纤维增强塑料顶管:GB/T 21492-2008

[3] 汤天杰.顶管在市政排水管道中的应用[J].工程技术研究，2017，(2):95+195

[4] 贺昆海.顶管工程关键技术及其实施的风险与应用[D].湖南大学，2012