黃銳 HUANG Rui
(中國交通建設股份有限公司軌道交通分公司,成都 610023)
溫泉大道站~明光站盾構區(qū)間左線長1748.140m(DK62+857.816~DK64+607.101),隧道埋深8.37~19.27m,兩端近車站埋深淺,中間埋深深(V型坡,最大縱坡22‰)。DN1200污水管為鋼筋混凝土常壓管道,埋深約2~5m,位于左線隧道上方,平面幾乎平行于左線隧道。由于DN1200污水管為城市主干管、水量大,且經(jīng)現(xiàn)場實際調查該管為承插式混凝土管,時間較久遠,質量較差,盾構在穿越DN1200污水管時存在一定的安全風險,因此對平面距離小于0.5倍洞徑且豎向距離小于1倍洞徑范圍的污水管進行遷改保護。
遷改的污水管頂管部分管道直徑為DN1200mm,長度為217m;明挖部分管道直徑為DN1200mm,長度為50m。頂管施工部分采用頂管專用管,明挖施工部分采用鋼帶纏繞波紋管(預留懸吊保護措施)。頂管部分共設工作坑6座、接收坑4座、碰管井4座;明挖部分共設2座檢查井,明挖檢查井為φ1000的圓形鋼筋混凝土污水井。頂管工作坑為圓井,內空直徑為5m,頂管接收井為方井,尺寸為3m*3m的內空,污水管道碰管井為方井,尺寸為4m*6m的內空。頂管部分檢查井有10座采用矩形直線鋼筋混凝土污水頂管多層檢查井,頂管部分碰管井有4座采用切割碰管的方式進行碰管。
①施工場地。由于污水工程地處鳳翔大道綠化帶旁邊和明光站施工場地內,嚴格按照《成都地鐵現(xiàn)場管理標準化實施手冊》和《關于印發(fā)<成都地鐵新型永久圍擋設計、施工標準>的通知》的相關要求進行施工,采用成都地鐵新型永久圍擋。
②施工用電、用水。工程施工用電范圍較廣,根據(jù)施工橫道圖,工作井及頂管施工應至少3套設備同時運行,每套設備容量約30kW。根據(jù)施工現(xiàn)場情況,沿污水管道走向設置2個一級配電箱,每個配電箱容量為120kW,內設電力計量表。一級配電箱下設4個污水施工二級配電箱,容量為30kW。二級配電箱下設各用電設備專用的三級配電箱。一二級配電箱嚴格按三相五線制配備,做到“一機、一閘、一漏?!?。本工程施工用水較方便,直接采用10m3灑水車供應,供應量為每日2車。
③機械與材料準備。管道所需使用的各種材料提前訂貨。施工中主要使用到液壓千斤頂、液壓系統(tǒng)、空壓機、潛水泵、挖掘與運土設備、照明設備、斗車、膨潤土配拌設備、沖擊鉆機、頂管工具管、吊車等機械設備。
①地面排水。在現(xiàn)有道路施工的管段的地面污水頂管由原路面雨水收集系統(tǒng)排入市政雨水口,在綠化帶內的施工場地,待綠化帶拆除后將其硬化,然后在在圍擋內側設200mm×300mm截污水頂管溝,目的是對地面雨水進行攔截,所攔截的雨水流至三級沉淀池中進行沉淀,之后再排入市政污水管網(wǎng)中。
②頂坑排水。在工作井坑底邊緣設300mm×300mm污水頂管溝,并在合適的位置設500mm×500mm×500mm集水坑,采用5.5kW潛水泵不間斷的抽排集水。集水坑積水抽排至站點基坑地面污水頂管系統(tǒng)或就近的市政管網(wǎng)。
③頂管內排水。頂管過程中可能會遇到有管線滲漏或淺表土層中的滯留水。在頂進過程中采取下游至上游的施工工序頂管,順管導流土層積水至頂坑中進行抽排。如工序不能調整,為上游至下游頂管,需在管道內布置污水頂管管,及時抽排管內積水,以保證作業(yè)面干燥,保證頂管作業(yè)安全。
頂管施工工藝流程見圖1所示。
2.3.1 降水井設計與施工
本工程地質2~3m以下全部為砂礫石,透水性極強,且施工范圍地下水穩(wěn)定水位高程約為501.45~504.62m,管道高程約503.05~503.55m。根據(jù)頂管施工要求,須降低地下水位至工作面以下1.0m,通過降水井可及時將遷改范圍內地下水疏干,目的是為污水頂管施工提供干燥的環(huán)境,確保作業(yè)面的穩(wěn)定性,避免出現(xiàn)開挖面失穩(wěn)的現(xiàn)象;降低頂管施工過程中的地下水位,保證頂管施工的順利進行。
2.3.2 頂管工作井及接收井施工
本工程工作井的結構為鋼筋砼(50cm厚C30P6砼)井,圓形頂坑內空為φ5m;接收井結構為鋼筋砼(30cm厚C30砼),方形接收井內空為3m*3m。為防止地表水流入工作井內,侵蝕井底基礎及墻體四周的土方,工作井頂部設置20cm高磚砌擋水坎。井內設置爬梯,爬梯采用φ28的螺紋鋼焊制,爬梯間距30cm;φ10的圓鋼焊制護籠(5根φ12的螺紋作為立柱),間距30cm;外掛安全網(wǎng)。為確保工作井的干燥性,在井內可見0.5m處設置一個集水坑,在集水井上方覆蓋鋼筋格柵,并配備1臺清水泵用以抽水,確保工作井能正常作業(yè)。
受到施工條件的限制,在頂管井施工過程中難以采用機械進行開挖,因此本工程采用人工開挖為主,小型機械配合為輔進行基坑開挖,本工程頂管豎井最小深度為5m,屬于深基坑開挖,采用逆作法對豎井展開施工。井口采用磚砌臨時踢腳板,目的是避免有地面水和土體掉落基坑中傷人。在基坑土方開挖時,采用分層法進行開挖,并嚴格控制各層開挖的深度不超過1m。結合設計圖紙的要求,需在已定位的井位上挖一個土坑,土坑高度約為一節(jié)護壁墻高,之后進行鋼筋綁扎,將第一節(jié)模板搭設好后進行再進行混凝土澆筑與養(yǎng)護;接著進行第二節(jié)護壁墻施工;按照上述步驟直到挖至設計規(guī)定的井底為止。
2.3.3 管道頂進施工
頂管施工工藝流程見圖2所示。
根據(jù)管道所處土層性質、管徑、地下水位、附近地上與地下建筑物、構筑物和各種設施等因素,經(jīng)技術經(jīng)濟比較,擬定深井降水后,采用手掘式頂管施工工藝。
2.3.4 超前注漿施工
由于項目施工范圍內涉及交通要道與房屋建筑,交通要道的車流量較大,臨近建筑均為老舊建筑,基礎形式受力差,易沉降及開裂,且頂進地質均為砂礫石。為避免管道施工時路面及臨近建筑沉降破壞,以及管道的安全順利頂進,在管道頂進前進行地面超前小導管注漿加固,工藝流程見圖3所示。
在定位放線時,采用拉線和卷尺量測的方法定出污水管沿線需鉆孔孔位。定出孔位后,用油漆在地面上作出標記。在確定孔位后,鉆機就位,這過程應保證鉆機的穩(wěn)固性,并在開鉆之前用錘鉆頭進行鉆孔垂直度檢測,待鉆進2m時校正鉆機,之后在每鉆進一節(jié)便校正一次,直到鉆孔的傾斜度與設計傾斜度偏差小于1%。通過鉆機引孔,再置入注漿鋼花管,每根壓漿孔鉆進過程中要保證連續(xù)作業(yè),且要保持垂直,若原地面不一致,需按照先深后淺、由低至高、先兩側后中間的順序進行鉆孔,鉆至設計管道頂面以上50cm,約3.5m。鉆孔完成后,采用壓力水沖洗。利用灌漿泵,通過下入孔內的灌漿管向孔內壓送水流,沖洗至返出地面的水變清為止。注漿深度自污水管管頂以上0.5m至地面以下0.5m,注漿順序為先外排后內排,每0.8m為一注漿段,控制注漿壓力約0.3~0.5MPa,流量10~12L/min。在注漿過程中,及時根據(jù)注漿壓力及測量數(shù)據(jù)調節(jié),確保兩側的土體均勻充分填充。注漿結束后將灌漿栓塞拔出,并立即塞上木塞,給予漿液充分的凝固時間。
2.3.5 頂管接口及注漿
本工程中采用的砼頂管接口自帶有密封橡膠圈,接口密封方便,且密封性良好。在結束頂管后,應及時對罐體周圍的縫隙及局部超挖地段進行填充,使用水泥漿進行灌注,確保灌入的水泥漿與周邊巖土緊密結合。注漿壓力控制在0.1~0.5MPa,在注漿孔左右分別設置一個排氣孔。水泥漿的灌入必需沿著一個方向進行壓漿,也就是在對每個注漿孔壓漿時,只有在前方注漿孔冒出水泥漿時,才是填充飽滿。壓漿共分兩次進行,第一次是對土層與管壁的縫隙進行填充,待過24h后進行第二次壓漿,需重新布孔壓漿。結束注漿后,還需及時對注漿設備進行清理,避免設備下次使用時出現(xiàn)堵塞的問題。
因工程施工段地下各類管線布置縱橫交錯,在基坑基槽開挖前需挖設探坑(槽)對沿線地下障礙物進行仔細清查,繪制現(xiàn)狀管線圖并及時上報,對影響施工的地下管線進行專門保護。
在頂管頂施工操作時,實施交班制。在交接的同時,同步進行機械、吊鏈、照明等設備安全性的檢查,只有機械試運轉合格后才可交接。在坑下操作的人員,作業(yè)過程必須要佩戴安全護具,如果管內空氣質量不良,需保證通風的及時性。下管操作需由專人指導,操作人員也不得處在吊上的管下方,應處于安全角落,下管時需用溜繩緩慢進行。在吊起管子時,需拉住溜繩,直到管子不晃動時才可緩緩下至坑內。降水必須按設計方案執(zhí)行,嚴格控制出砂量,控制有效降水深度。嚴禁在管前土方未挖好時頂鎬,充分保證人、機、管的安全。
澆筑前檢查施工中所涉及的電源、振搗棒是否能正常工作,數(shù)量是否滿足施工需求,工作人員的防護用具是否齊全。鋼筋加工制作、焊接嚴格按照操作規(guī)程施工,特種作業(yè)必須持證上崗。模板拆除按先支后拆、后支先拆、先拆非承重模板、后拆承重模板、并從上而下的順序進行,模板拆除時也需由專人指揮進行。需在作業(yè)范圍內設置圍欄,不與其他作業(yè)同時進行。所拆除的模板及零配件也嚴禁高空拋擲。
基坑內的硬化處理使用C30混凝土進行,并在基坑周圍修筑截、污水頂管溝,避免地表雨水滲入基坑中,從而出現(xiàn)基坑變形的問題。在深基坑開挖施工過程中,需時刻注意基坑周圍的地表裂縫情況,對于細小的裂縫,用液體瀝青填充;對于大面積裂縫,具體結合基坑變形的情況及時處理。另外,基坑開挖時,也需加強基坑變形監(jiān)測,待挖至地下8m后,需在坑內合理設置污水頂管措施以及開挖遇流砂處理措施,避免出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象,導致地表及周圍建筑物發(fā)生變形。
盾構法是城市軌道工程施工中常用的施工技術,但通常在施工中會穿越城市污水管的情況,且穿越區(qū)域往往水文地質較復雜,會增加施工難度及施工風險。為及時有效地控制和減少施工過程中可能發(fā)生的危害事故,保證盾構施工人員、周邊居民及社會公共設施設備的安全,本文結合具體的工程實例,對城市軌道隧道盾構穿越污水管安全專項施工方案進行探討,以供類似工程參考。