鄰近既有污水管道新建接駁井與原管封堵技術研究

龍華東

(中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430074)

1 引言

伴隨城市地下工程的迅猛發(fā)展，在其施工過程中，往往存在大型污水管道橫跨結構基坑，在其遷改過程中最關鍵的步序就是接駁施工[1]。對于大型污水管道，由于其排量大，無法實施臨排，無法暫停運營，潛水員直接下水作業(yè)困難[2]。因此大型污水管道遷改如何確保順利完成新舊管道接駁成為當前城市地下工程施工急需解決的難題。

2 工程重難點

龍源一街站位于國基路與中州大道交叉路口路面下方，沿國基路東西向跨中州大道布置，部分位于中州大道高架橋下方，車站長度175 m，為地下兩層車站。位于中州大道中東43 m處為現狀DN2400污水管，南北走向，是流向馬頭崗污水處理廠的主干管，擔負著鄭州市北區(qū)209 km2污水收集和輸送任務。管道內徑2 400 mm、外徑2 880 mm，流量約60萬m3/d。龍源一街站頂板高程為82.928 m，埋深約4 m，現狀DN2400污水管在與龍源一街站交叉部位的管底高程為78.16 m，埋深約8.8 m，現狀DN2400污水管與龍源一街站在高程上沖突。因此，有必要對污水管道改遷技術進行研究，確保地鐵車站基坑開挖順利進行，同時也不影響盾構施工。

3 污水改遷關鍵技術分析

3.1 鄰近既有污水工作井新建接駁井施工技術

依據新建管道路由方向及現狀污水管道工作井結構來確定該接駁井結構形式?；娱_挖前沿擬建接駁井結構邊緣連續(xù)施作直徑800 mm的高壓旋噴樁，間距500 mm，以確保開挖過程中井壁外側土體的穩(wěn)定。對基底土體同樣施作高壓旋噴樁加固，且在新井與老井間設置接駁洞口圈梁，使新井與老井結構連為一體，解決新井與老井運營后發(fā)生不均勻沉降造成結構漏水的問題。

3.2 新建污水管道臨時閘板設計、加工、安裝技術

在新建污水管道頂管工作井中施作另一個井。井中井結構施工時在洞口一端結構上設置滑槽，通過滑槽來安裝臨時閘板，臨時閘板可以隨時安拆循環(huán)利用。通過該閘板可以為上游接駁洞口破除時提供靜水作業(yè)環(huán)境。

3.3 現狀運營污水工作井井壁破除技術

接駁洞口井壁從接駁井內采用水鉆分層破除，以減小對現場工作井的擾動，每次進尺25 cm，最后保留20 cm厚混凝土及單層鋼筋。在新建管道內安裝臨時閘板并注水完成后進行水下作業(yè)，潛水員利用氣動風鎬進行混凝土破除，剩余鋼筋采用液壓鉗割除。

3.4 現狀運營污水工作井臨時閘板設計、加工、安裝技術

現狀污水工作井內臨時閘板結構采用型鋼格柵鋼架+鋼板形式。格柵閘門采用 40型鋼為主龍骨，H20型鋼為支撐件，20 mm厚鋼板為面板，主要用于原污水管道封堵。在新建污水管道上、下游接駁完成后進行吊裝，首先吊裝格柵鋼架，待吊裝到位后進行支撐件固定，固定牢固后再進行鋼板吊裝。鋼板利用自重通過格柵鋼架上焊制的卡槽滑入槽內。

3.5 廢棄污水管道水下封堵技術

廢棄污水管道水下封堵作業(yè)在井內臨時閘板安裝到位后進行。潛水員采用棉絮封堵閘板縫隙，潛入管道內后利用抗?jié)B水泥進行條石砌筑，條石尺寸為(30×30×60)cm，長邊方向與管道平行。最后利用水不漏進行墻體周邊縫隙填充，待墻體砌筑完成形成一定強度后，利用微膨脹速凝抗?jié)B混凝土進行現狀臨時閘板與管道內墻體中間部分空間填充，再次形成一堵封堵墻。

4 新管接駁井施工關鍵技術

4.1 接駁井、工作井施工

與既有井接駁的接收井采用現澆逆作法，逆作井最大開挖長度10.4 m，寬度8.11 m，井深9.56 m，井壁厚度0.7 m，整圈采用雙排直徑800 mm、間距500 mm高壓旋噴樁止水加固。接駁井施工過程中同期可施工頂管工作井，頂管工作井可采用沉井法施工。接駁井結構見圖1。

圖1 接駁井結構剖面(單位：mm)

(1)接駁井沿結構邊線及基底采用高壓旋噴樁加固，旋噴樁直徑800 mm，樁中心距500 mm，咬合300 mm，樁頂空樁2 m，采用三重管工藝施工。

(2)鎖口圈梁[3]設置于地面，施工前先清除旋噴樁施工期間返漿的漿液固結體，對局部不平整的位置整平后，進行鋼筋綁扎及模板支設。在鎖口圈梁鋼筋綁扎過程中預留井壁鋼筋，鋼筋間距200 mm，鋼筋錨入鎖口圈梁不小于35 d。待鋼筋綁扎及模板支設完成，驗收合格后澆筑C35混凝土，終凝后灑水養(yǎng)護。接駁井鎖口圈梁施工見圖2。

圖2 接駁井鎖口圈梁施工現場

(3)圈梁強度達到要求后，開挖井芯土方，施作第一節(jié)井壁[4-5]，待強度滿足拆模要求后拆除模板，并繼續(xù)施作井壁，最后完成底板施工。

(4)井壁模板由木模板拼裝而成，板間用U形卡[6]固定，沿模板底部打短鋼筋樁加固，拼裝中留一道接縫夾1根φ48鋼管，以便拆模。

(5)砼強度為C35，利用導槽下送，砼應分層對稱搗筑，防止模板側移或跑模，每次分層厚度100～200 mm，人工搗實，使?jié){液均勻飽滿。接口處與上級護壁必須連接良好，保證接口不漏水。井底混凝土墊層澆筑前，疏干工作井內的積水[6-8]，并驗收完畢后施作10 cm厚的C20混凝土墊層。墊層砼采用商品砼，用砼輸送泵壓至基底，人工攤平，插入式或平板式振搗器搗固密實后抹平、抹光。

4.2 井中井結構施工

待頂管[9-12]施工完成后可開始進行接駁井、頂管工作井內井中井結構的施工。該結構側墻底板為鋼筋混凝土現澆結構，內部設置流槽。流槽可采用素混凝土澆筑或磚砌結構，確保流水順暢。成型井中井結構見圖3。

圖3 成型井中井結構

新建管道工作井內部井中井結構施工時，需在內部設置臨時閘板滑槽，滑槽采用 20型鋼。模板安裝時滑槽部分先用泡沫填充，混凝土澆筑完成后拆除泡沫?；郯惭b必須確保順直，方便安裝臨時閘板。

4.3 接駁洞口水鉆開洞及圈梁施工

井中井結構施工完成后開始進行接駁洞口井壁破除。破除作業(yè)在接駁井內進行，利用開孔直徑DN100水鉆沿預留洞口輪廓密排取芯，每次進尺25 cm，最后保留20 cm厚井壁，留單層鋼筋。作業(yè)過程中密切觀察井壁結構情況，若發(fā)生裂縫滲漏立即停止作業(yè)。DN100密排鉆孔布置見圖4。洞口水鉆破除完成后施工洞口圈梁?，F澆圈梁與老井井壁間施作止水膠條并預埋注漿管，

圖4 DN100密排鉆孔布置(單位：mm)

待結構施工完成后達到設計強度，通過注漿管注入環(huán)氧樹脂化學漿液，防止污水滲漏。現澆圈梁施工細部見圖5。

圖5 現澆圈梁施工細部

4.4 新建管道內臨時閘板制作與安裝

臨時閘板尺寸需大于污水管道截面尺寸，采用2 cm厚鋼板與10#槽鋼焊接而成，頂部設置4個吊耳(2個備用)，臨時閘板尺寸3 400×3 400 mm。閘板正式安裝前需進行試吊，滑槽內部涂抹黃油，方便拆卸，閘板吊裝選用50 t汽車吊。臨時閘閥安裝見圖6。

圖6 臨時閘閥安裝

4.5 新建管道內蓄水

新建管道內臨時閘板安裝完成后向管道內注水，進行蓄水試驗。試驗合格后潛水員水下破除剩余接駁洞口井壁。潛水員下水前必須確保井壁兩側水位等高，以確保潛水員在靜水環(huán)境下工作。

5 原污水管道施工關鍵技術

5.1 原污水管道接駁洞口井壁水下破除

接駁洞口剩余20 cm后水下作業(yè)進行井壁破除。先進行下游接駁洞口剩余井壁破除，后進行上游接駁洞口剩余井壁破除。破除作業(yè)利用氣動風鎬進行，剩余鋼筋利用液壓鉗割除。

接駁時間段選擇凌晨3點至上午9點，即水位標高在81 m以下時進行接駁作業(yè)，同時馬頭崗污水廠應提前4～6 h開啟應急模式，最大可能降低水位。接駁與封堵期間，安排專人進駐污水廠，及時掌握泵站開啟情況。應急泵站開啟后，現場水位達到預定標高即可進行接駁與封堵作業(yè)。作業(yè)現場安排專人觀測實際水位情況，駐廠人員與現場人員應緊密溝通，確保工人在安全水位以下環(huán)境中作業(yè)，確保人身安全。

5.2 原污水工作井內臨時閘板制作與安裝

臨時閘板結構采用型鋼格柵鋼架+鋼板形式，下方切割成與管道弧形一致。格柵閘門采用 40型鋼為主龍骨、H20型鋼為支撐件、20 mm厚鋼板為面板。鋼架橫縱向均為 40型鋼，間距500 mm，背后沿高度方向設置4層支撐，均為H20型鋼。格柵鋼架垂直插入至既有工作井流槽內，安裝前提前標記好安裝位置。鋼架上設置4個吊耳，利用一臺50 t汽車吊進行吊裝作業(yè)。鋼架一側設置2個牽引繩，吊裝過程中可進行位置調整。預先在格柵鋼架迎水側設置鋼板卡槽(卡槽采用25圓鋼焊制，豎向間距50 cm)，然后安裝鋼板。

5.3 原污水管道水下封堵技術

接駁完成后開始進行廢棄管道封堵施工。封堵在原工作井內進行，先封堵上游管道，后封堵下游管道。

待臨時閘板安裝完成后，潛水員下水對閘板與工作井壁間縫隙用棉絮封堵。封堵完成后潛水員潛入管道內進行堵墻砌筑，砌筑材料選用尺寸為30×30×60 cm的條石及防水砂漿，長邊方向與管道平行，最后利用水不漏進行墻體周邊縫隙填充。待墻體砌筑完成形成一定強度后，利用微膨脹速凝抗?jié)B混凝土對現狀臨時閘板與管道內墻體中間部分空間進行填充，再次形成一面封堵墻。原井內格柵鋼架安裝見圖7。

6 應用效果評價

該技術成功應用于龍源一街站DN2400污水管道遷改工作，安全有效地解決了大型污水管道新管接駁與原管封堵的施工難題。該方法在不停止原有管線正常運作的情況下完成新管接駁與原管的封堵工作，不影響管道正常排污，不用實施臨時排污，對市民生活幾乎無任何影響。同時，也縮短了工期，降低了工程人力、材料、機械的投入。

圖7 原井內格柵鋼架安裝

7 結束語

該技術適用于大型排水管道改遷新管接駁與原管封堵施工，尤其對流量大、流速急、已運行無法停用的排水管道。該技術優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面：

(1)操作性強。接駁洞口大部分作業(yè)在無水工作環(huán)境下進行，施工方便；水下作業(yè)時通過設置臨時閘板，使水下作業(yè)近乎在靜水環(huán)境下進行。

(2)安全可控。接駁施工進行水下作業(yè)前，在新建管道內設置臨時閘閥并注水至原工作井內水面高度，可確保作業(yè)人員在靜水內工作，作業(yè)風險較?。环舛率┕ねㄟ^在井內設置臨時閘板，同樣提供靜水環(huán)境，降低作業(yè)風險。

(3)質量可控。水下作業(yè)環(huán)境較特殊，接駁洞門破除及原管道封堵施工質量驗收無法有效進行。通過該工法接駁洞門破除大部分在無水作業(yè)下進行，能夠進行有效的質量把控；封堵施工通過井內設置臨時閘板、管道內砌筑封堵、中間部分進行混凝土填充，封堵質量可靠。

(4)經濟性高。采用該改遷技術，施工過程中無需進行污水臨排，既減少用電，節(jié)約能源，又避免污水亂流對城市環(huán)境造成影響；臨時閘板可循環(huán)使用，節(jié)省了鋼材料，經濟效益顯著。