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既有工作井内续建接入大型排水管道施工技术 钟炎 上海建工四建集团有限公司 上海 2 0 1 1 0 3 摘要：随着城市建设的快速发展，排水管道常常会因市政建设需要而进行局部移位，但排水总管在穿越重要河道、公 路等节点上的检查井位置往往很难变动，给续建接入带来难题。为此，通过技术创新，对新建大型排水管道在接入检 查井时，通过采用顶管施工、垂直顶升、水下切割、通风换水等措施，减少基坑开挖 ，防止管道污水气体影响周边环 境，减少因施工带来的影响，很好地解决了新管道接入的难题，为类似工程提供了借鉴。 关键词：顶管机头改造 土体加固 垂直顶升 接1：3 处理 洞口切割 中图分类号：T U 9 9 2 ． 0 5 文献标志码：B D Ol ：1 0 ． 1 4 1 4 4 ／ j ． c n k i ．j z s g ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 4 1 Co n s t r u c tio n T e c h n o l o g y f o r Co n tin u e d Co n n e c tio n o f La r g e Dr a i n a g e Pi pe l i n e i n Ex i s t i n g W o r k i n g W e l l Zhon g、 r an S h a n g h a i C o n s t r u c t i o n N o ． 4( Gr o u p ) C o ． ， L t d ． S h a n g h a i 2 0 1 1 0 3 1 工程概况 上海市虹梅南路高架合流污水改造W1 标 西2 0 0 0 m m 污 水顶管需接人秀水苑6层居 民楼小区边 的工作井 内，管道 埋深9 ． 6 8 m。工作井为穿越上海重要内河淀浦河的污水总 管检查井 ，井位无法变动 ，且满水运营。原设计方案为紧 贴工作井设置一座钻孑 L 桩围护、高压旋喷桩止水 的外包井 ( 图 1 )，但外包井紧贴居 民楼 ，居民强烈反对 ，无法实 施。通过对技术方案的优化 ，采用地下对接 的方式 ，使新 建管道与工作井顺利连接 ，且不影响周边居民生活。 图1 顶管接入工作井原设计方案 2 顶管与工作井地下对接 为尽可能地减少施工对小区居 民的影响 ，我们优化了 施工方案，具体情况如下 ： 将顶管顶至设计位置 ，紧贴现状顶管接收井 ，报废顶 作者简介：钟 炎 ( 1 9 8 2 一 )，男，本科，工程师。 通信地址：上海市桂林路9 2 8 号( 2 0 1 1 O 3 ) 。 收稿 日期：2 0 5 一 O 1 _ 4 i i 国 固 建 筑 袍 工 第 3 7 卷 第 4 期 管机头，取 出机头内的刀盘等设备 ，利用顶管机头外壳作 为外模 ，内部浇筑与顶管接平的钢筋} 昆 凝土⋯ 。 1 ) 机头采用特殊加工处理 ，机头顶部设计与工作井 外径相吻合的钢板 ，使之与顶管井接触密实。机头顶部 、 两侧 、底部设置注浆孔 ，在顶管顶至设定位置时 ，通过设 置 的注浆孑 L ，将机头顶部 、两侧 、底部 的土体进行注浆加 固 。 2) 顶管顶至指定位置后 ，采用人工开凿方式 ，将厚 1 0 0 c m的井壁开凿约6 0 c m，然后顶管顶进6 0 c m，并采用井 壁钢筋与机头焊接方式 ，使机头和井壁合为一体 。 3 )在机头离井壁3 m 处采用垂直顶升技术 ，设置1座 检查工作井。在检查井的北侧 ( 管道侧 ) 封堵头子 ，并将 3 m的管道内注入清水 ，使水位与现状污水井内水位一致 ( 2 ． 5～3 ． 0 m)。然后采用水下切割方式将后继 的厚4 0 o m 井进行切割完成 ( 图2 )。 地面标高 i l L 常 水位 工作并f 刈 I ‘ ：： ： 水 下切 L — — — J 平面 削嘶 图2 管道与工作井对接平、剖面示意 3 顶管工具管加工措施 1 ) 工作井为内径9 m、壁厚1 i n 的沉井 ，为使本工程 2 0 0 0 m m 顶管机头顶部与工作井接触密实 ，通过计算 ， 在顶管工具管顶部设置1 ～1 3 o m的弧形钢板 ( 图3 )。 塑 丝 堡 壅 堡 道 施 工 技 术 f； = ! 她 垄 板 图3 20 0 0mm工具管改装示意 2 ) 在顶管工具管两侧 、底部设置注浆孔 ，在顶管顶至 设定位置时 ，通过设置的注浆孔 ，将机头顶部 、两侧 、底 部的土体进行注浆加固 ( 图4) 。 图4 机头面板处注 浆孔布置 3 ) 在机头离井壁3 m 处采用垂直顶升技术 ，垂直顶升 位置预留高2 5 0 a m 的 1 0 0 0 m m 顶升洞口 ( 图5 )。 ／ | ～ f 螺检一 赝升预酾孔 一 套管及法兰接头 “m t ! ， 图5 顶升预 留孔示意 4 洞口土体加固技术 待顶管对接施工完成后 ，对 西2 0 0 0 m m 管道两侧对接 处进行 8 0 0 m m 高压旋喷桩加固 ，水泥掺量为2 0 ％，加 固 宽度为3排 西8 0 0 m m 高压旋喷桩 ，约2 m，深为1 2 m ( 管底 以下3 m)。为减小工具管 内水土流失对地面建 ( 构 )筑物 产生影响 ，在管接头外侧土体进行跟踪注浆 ，如发现土体 流失 ，则及时补浆加 固。 5 接口处理方案 在完成土体加固后 ，开始对机头及管道内设备等进行 拆除及切割 ；该 阶段的设备拆除、土体清除 、肋板切割 、 补充注浆等施工 流程控制对工程安全和管道质量要求 比较 高 ，在施工中需严格控制和管理 。 6 对接管道现浇方案 I ) 依据顶管管道原有 内径尺寸以及管节配筋进行钢筋 绑扎施工 ， 按要求 固定好预埋铁件 ； 2 ) 将整个管节分3 次浇筑 。依照对接区管节现浇分节 示意 ( 图6 )，依 次进行第 1 次 、第2 次施工 ，采用 常规混 凝土浇筑方法进行混凝土振捣浇筑施工 ，注意保证浇筑质 量 ； 3 ) 进行第3 次模板施工 ，顶部预 留浇筑孑 L ，加工储气 泡 、混凝土投料斗简易设备 ，利用空气压缩机将混凝土用 软管送入模内，有效保证混凝土浇筑的密实度。 第2 次浇筑 图6 对接区管节现浇分节示意 7 垂直顶升 I ) 本工程 由于顶管与工作井连接处与顶管工作井距离 长 ，为减少施工给现状排水系统 的影响，计划在接 口处北 侧3 m，垂直顶升1 处检查井 ，用于井壁切割时人员 、工具 及渣土的上下通道。 西1 0 0 0 m m 顶升管的管节 ( 立管 ) 钢壁厚 1 ． 8 a m，每节 长6 0 c m，总长6m。 2 ) 顶升施工相关理论计算如下 ： F _( Ⅳl + Ⅳ2 + P)K= 4 0 3 ． 1 k N ( 1) 式 中 ：Ⅳ ——垂直顶 升管盖帽 ( 4 件 )迎 面被 动土压力 ( k N)； 』 v l _ r X ht a n 2( 4 5 。+ 妒 ， 2) S l = 1 2 5 ． 6k N ( 2) 式 中： r 一土的加权平均重度，此~ b =- 1 7 k N ／ m ； 一 初顶时盖帽覆土深度 ，此处J 】 = 6 ． 6 3 m； —— 土的内摩擦角，此处④层号土 = 1 0 o； 5 l ——盖帽迎面有效面积 ，此处5 l = 0 ． 7 8 5 m 。 ； P _ — 垂直顶升盖帽迎面土体抗剪强度 ( k N)。 P =( c + t a n g o ) S 2 = 9 0 ． 5 9 k N ( 3) 式 中： c ——土的黏聚力 ，此处c = l O k P a ； —— 剪切 滑动 面上 的法 向应力 ，此处 剪切 高度 2i n ，17 " _ r X ( h - 2 ／ 3)= 1 3 ． 5 8 k N； ．5 2 ——初始剪切面积 ，5 2 =7 ． 2 8 IT I 。 4只油缸最大顶力6 0 0 k N> F ，顶力满足要求。 8 井壁破除施工 1 ) 位于秀水苑小区内的工作井 ， 根据设计图纸，该井 内径9 n l ，井壁厚 1 IT I 。井底标高为一 6 ． 9 0 I n ，埋深为1 1 ． 5 IT I 。 为使设计顶管与现状W5 井连接 ，且尽量减少对居 民的影 2 0 1 5 - 4 ． B u il d i n g C o n s t r u c t i 。 n 困 塑 壅 塑 三 堡 壅 竺 垫 响，施工采用顶管向井内切割洞口的方式。 拆除西2 0 0 0 m m 顶管井壁洞 口需开设 2 4 4 0 m m的洞 口1 个 ，连接井井壁拆除分2个阶段进行 ，第 1 阶段采取钻 孔施工 ，第2 阶段采取潜水风镐拆除施工 。后期潜水风镐拆 除施工期间需泵站配合 ，以稳定水位。 2 )根据钻孔位置将钻孔机底座通过膨胀螺栓 固定安 装于井壁 ；开启钻机开关进行钻孔 ；在钻孔机运行的过程 中，应保证必要的冷却水 ，以防钻头温度过高产生损坏或 卡在井壁内 ；此外 ，由于井内通风较差 ，下井人员可配备 活性炭过滤呼吸装置。 3 ) 潜水风镐拆除 ：先对离井壁3 m的检查井 ( 以下称 检查井 ) 北侧进行头子封堵 ，并注水至和连接井常水位一 致 。完成后 由专业潜水人员佩戴好潜水装具下井 ，使用风 镐进行拆除井壁工作 。潜水员于检查井下对井壁混凝土进 行开凿 、拆除 ，并将拆下的井壁混凝土块清捞上岸 。拆除 施工步骤为 ：联系相关泵站控制水位一管道侧潜水员风镐 拆除井壁。 9 结语 居 民区内采用 地下对接方式接人大型管道 的工期 为 6 0 d ，相 比基坑开挖 ( 工期9 0 d ) ，工期缩短1 ／ 3 ，极大地 减少了对居 民的影响 ，且工程造价较低 ，施工中地面作业 面较小 ，大大缓解 了居民与施工方的矛盾 ，达到了采用地 下对接施工的目的 。 在实 际施工过程 中 ，技 术运用效果非常 明显 ，确保 了居民的正常生活 ，并控制了施工对周围居民楼的沉降影 响。为今后类似的管道接人施工提供了较为成功的范例 ， 具有一定的借鉴和参考价值。 ◇◇ 参 考 文 献◇◇ [ 1 ]杨佳麟 市政给水排水管道不开槽设计及施工技术【 J 】 ． 低碳世界， 2 0 1 5 ( 1 ) ：7 3 — 7 4 【 2 ]张淼． 生活排水管道通水能力测试方法及相关问题探讨【 J ] ． 给水排 水 ，2 0 1 5 ( 1 ) ：6 5 - 7 3 ． [ 3 ] 丁坤波． 建筑给排水管道渗漏的原因及解决对策[ J 】 ． 低碳世界， 2 0 1 5 ( 1 ) ：2 2 3 — 2 2 4 ． [ 4 】 朱敏杰 ， 罗炜 ， 叶森钢 ．排水管道智能排气 阀主控模块设计 [ J ] 给水排 水，2 0 1 5 ( 1 ) ： 1 O 4 — 1 O 7 [ 5 ]李维 义． 室外给排水管 道施工 的质 量控制[ J ]决策与信息 ， 2 0 1 4 ( 1 7 ) ： 1 3 6 ． [ 6 ]秦传记． 对给排水管道施 工相关问题的探讨[ J ] ． 决策与信息， 2 0 1 4 ( 1 4 1 ： 1 3 8 ． ( 上接 第4 9 1 页 ) 基础设计上往往会出现以下问题 ： 1 ) 基底标高设置不合理。塔 吊基础埋深不够 ，受附近 房屋结构基础开挖或基坑开挖的影响而发生位移和不均匀 沉降。 2 ) 基础的平面布置不合理。塔吊基础一侧座落在建筑 物的地下室底板 、顶板或基础上 ，另一侧座落在加固的桩 基或地基上 ，造成使用中沉降不均匀 。 3 ) 采用桩基的塔机基础仅考虑竖向的抗压能力而忽视 抗倾覆能力 的充分发挥 ，甚至有的将单桩设置在基础中心 位置而不能起到抗倾覆作用。 4 ) 未充分理解承台与桩基的协调作用条件。有的设计 过于保守 ，按桩基或把承台视为板基础单个验算都能满足 承载力要求 ；有的是承台底部土质差 ，不能考虑两者共 同 作用 ，按桩基或把承台视为板基础单个验算都不能满足承 载力要求。 5 ) 未考虑地下水的作用。虽然地下水引起的对基础的 浮力作用减少了基底应力 ，但基底 土的承载能力也相应降 低 ，特别是抗倾覆能力会较大的降低。 5 结语 由于塔 吊生产厂 家对施 工现场的风荷载状况 、地基 圈建 筑 袍 工 第 3 7 卷- 第 4 胡 土质状况和地下水条件不熟悉，也不能很好地把握这些因 素对基础承载力验算的影响 ；而使用单位对提供 的倾覆力 矩 、水平力等是如何计算得到的以及对塔吊基础 的受力特 点和最不利验算截面等不能很好理解 ；甚至有些文章和参 考书也缺乏对力学概念、计算要点进行系统 的阐述 ，塔吊 基础计算软件也存在不少缺陷。 因此 ，塔 吊基础 的设计计 算 目前仍然是一个薄弱环 节 ，有待于进一步的研究和探讨 ，积 累经验并建立规范化 的计算体系 】 。 ◇◇ 参 考 文 献◇◇ [ 1 ]贾建伟． 常见塔吊 基础设计及验算[ J ] ． 江苏建筑， 2 o o 6 ( S 1 ) ： 3 2 — 3 5 ． [ 2 ]刘振钰． 高层建筑施工中塔吊的选用及地基基础计算[ J ] l 山西建筑， 2 0 O 5 ( 1 4 ) ： 1 0 4 —1 O 5 ． [ 3 ]王宇光， 刘毅， 熊耀莹． 关于塔式起重机地基基础设计中几个力学问题 的讨论[ J ] ． 建筑施工，2 0 0 7 ( 5 ) ：7 5 — 7 6 ． [ 4 】汪庆中． 某塔式起重机桩基础的设计与计算探讨【 J ] ． 建筑安全， 2 0 0 7 ( 9 ) ： 3 1 - 3 3 ． [ 5 】张永春． 深基坑塔 吊基础设计 的研究[ J ] ． 铁道建筑， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 6 3-6 5． [ 6 ]杨昭环 塔 吊基础设计 的计算方法[ J ] ． 价值工程， 2 0 1 4 ( 1 5 ) ： 1 44 -1 4 5