高水位大口徑重力管兜口的應用實例

趙 勇 黃耀峰

1 概述

紹興是首批國家級歷史文化名城,首批中國優(yōu)秀旅游城市,是長三角重點開發(fā)開放城市,經(jīng)濟和社會事業(yè)發(fā)展較快。紹興市排水管理有限公司主要承擔著市區(qū)污水收集和輸送職能,目前已建成排污中線(原一期5萬t/d、二期18萬 t/d),排污東線,排污臨時西線三條主干線互通互連的排水新格局。公司管理范圍已包括老城區(qū)、城南新區(qū)、鏡湖新區(qū)、袍江開發(fā)區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)(含生態(tài)園區(qū))五大塊。平均日收集和輸送污水約20萬t。至2009年,已建成 DN300以上城市排污管線約400km,其中重力管約300km,DN800以上大口徑重力管約60km。隨著管網(wǎng)的不斷拓展延伸,排水量的增加,在對一些存在著缺陷的管道進行改造后的兜口工作是一個非常嚴峻的實際問題,特別是大口徑重力管的兜口往往在實際施工當中無法暫停原系統(tǒng)的運行,因此如何解決在已運行大口徑重力管的兜口一直是工程施工過程中最難以控制的問題。

2 袍江三江路排污重力管現(xiàn)狀

如圖1所示,袍江三江路排污重力管全長5.6km,主要收集袍江三江路、荷湖路、湯公路、越秀路等涉及袍江近2/3生活及工業(yè)廢水,接入北二路泵站。其中管道采用新材料D1300加筋螺旋管2.3km,D1200鋼筋混凝土管約1km,過河采用鋼管倒虹連接。管線基本采用大口徑平坡施工,湯公路口起點黃海標高1.331 m,三江路進水管黃海標高0.53 m,但在北二路泵站內(nèi)因泵站進水管黃海標高上升到1.8 m,導致泵站內(nèi)外進水管實際產(chǎn)生1.3 m高差。從而使三江路排污重力管無法降低水位,始終保持在高水位運行狀態(tài),袍江部分企業(yè)污水無法順利排放。為徹底解決三江路污水排放不暢難題,公司在三江路附近擇地新建日排放3.5萬t/d泵站一座,但因三江路水位較高,泵站與管道兜口存在困難。

3 工程難點分析

1)高水位限制。兜口必須完成泵站進水管與老管道的連接,但因老管道水位始終在高水位運行狀態(tài),管道無法達到正常的低水位兜口作業(yè)要求。2)老管道保護。因該地段老管道采用的是新材料D1300加筋螺旋管,而在兜口工程施工過程中必須首先暴露該管道。如在施工過程中發(fā)生管道破損現(xiàn)象,將會大面積造成環(huán)境污染。3)鋼制井制作。工程涉及在D1300加筋螺旋管上制作3.5 m×3.0 m×5 m鋼制井一只,且現(xiàn)場作業(yè)位置距離河道近20 m,地下水位較高,對鋼制井的基坑開挖、基礎澆筑及拼接均存在一定困難。

4 工程實施

4.1 基坑開挖

如圖2所示,因原污水管埋設較深,在基坑開挖前,在距鋼制井周邊2 m處,采用直接向鋼制井中心方向開挖至1 m深進行土方清表,然后在距鋼制井周邊1 m處,四周密排打設C25鋼板樁,因本支撐的受力點在東西向的鋼板樁上,故此兩處的鋼板樁采用密排扣打。基坑開挖至原污水管2/3處時,停止土方開挖,在圖示位置分別開挖暴露管底,安放管道托架,在管道中間上方安放25型工字鋼,工字鋼固定在東西首鋼板樁上,把這四個托架用鋼絲繩固定在工字鋼上。確保在基坑開挖時原污水管就有了支撐,不會因底下土方被挖而發(fā)生變形或脫落。完成支撐后再次對原污水管2/3處以下部分土方進行開挖,土方開挖至距離原污水管約60cm處停止開挖。

4.2 鋼制井制作

如圖3所示,在鋼制井底部采用40cm C20混凝土基礎澆筑作為鋼制井支墩,防止鋼制井產(chǎn)生沉降。鋼板井采用現(xiàn)場拼接的方法施工,初步定為七個部分:底板;東西側(cè)壁板各分為兩部分,以原污水管為中心分上下兩部分;南北側(cè)壁板。鋼板制作安裝時采用挖機吊裝,焊工現(xiàn)場焊接。為了保證鋼板井的強度,井身與底板焊接處用三角加強,每米3只。鋼制井井壁與井壁間采用D150鋼管斜支撐焊接,每2m1根。鋼制井安裝完畢后,在井周邊砌筑240磚墻,并安裝防水套管。防水套管盡可能向井內(nèi)外略有伸展,進水井制作完畢后,在進水井外側(cè)污水管上澆C20混凝土支墩,以此在管道兜口時用來有效保護原污水管不受損傷,方便原污水管的兜口切割。

4.3 管道兜口

完成泵站進水管安裝后,拆除原污水管所有支撐托架,沿兩邊防水套管管口進行人工切割,然后采用120小型挖機挖除原污水管,完成兜口工作。

5 結(jié)語

高水位大口徑重力管兜口作為一個全新的兜口施工工藝,顛覆了以往重力管兜口必須停水作業(yè)的慣例,克服了沿線企業(yè)、小區(qū)停水難度大的問題,更好地確保了用戶污水安全、有序地排放。同時該兜口工藝在一些采用鋼管及鋼筋混凝土管等管材的工程中也得到了充分的運用,并積累了豐富的施工經(jīng)驗,為今后的兜口施工打下了堅實的基礎。

[1] 孫素銀,吳新中.排水管道頂管施工設計的認識[J].山西建筑,2009,35(17):164-165.