淺析市政污水管穿越下穿隧道改遷施工技術(shù)

吳曉毅

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450001）

在開(kāi)展相關(guān)工程前，為了確保整體的工程質(zhì)量，必須對(duì)其整體的工程項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行分析。通過(guò)測(cè)量、評(píng)定等環(huán)節(jié)，制定合理有效的開(kāi)展方案。此外，對(duì)于在施工過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)的意外情況，進(jìn)行有效預(yù)防，實(shí)現(xiàn)完全處理。在整體的施工過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)施工地區(qū)的特征，如“工程地質(zhì)”“水文地質(zhì)”的開(kāi)展施工計(jì)劃，進(jìn)行材料的配比、設(shè)備的運(yùn)行，可以綜合有效的開(kāi)展施工。通過(guò)合理有效的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面改造，為我國(guó)城市的整體有效運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

1 工程基本概況

1.1 施工現(xiàn)場(chǎng)概況

鄭州市107輔道快速化工程，位于鄭州市中心城區(qū)東部，北起北四環(huán)，南至南四環(huán)。本標(biāo)段工程隧道主線北起金水東路，南至動(dòng)力南路以北，里程樁號(hào)范圍為K10+848.679～K12+200.00，全長(zhǎng)1351.32m，設(shè)計(jì)雙向八車(chē)道。本標(biāo)段隧道分敞開(kāi)段和隧道段，敞開(kāi)段位于金水東路以南107輔道上，長(zhǎng)135.32m，隧道短入地后平面線位向東偏至圃田西路下方，依次下穿七里河北路下方3m污水管、七里河、七里河南路下立交，上跨軌道交通1號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間、人行過(guò)街通道，見(jiàn)圖1。

七里河北路下方現(xiàn)有王新莊污水廠進(jìn)廠D3000污水干管，污水管為混凝土管，采用頂管法施工。管線與隧道主線平面相交。通過(guò)查看污水廠管線竣工圖紙，管底竣工標(biāo)高為79.22m，管頂覆土約5.9m，施工期間需保證污水管排污功能不中斷。根據(jù)設(shè)計(jì)，在現(xiàn)狀污水管南側(cè)隧道主體的上方新建L型路由，對(duì)污水管進(jìn)行永久改遷。

施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)多排洛陽(yáng)鏟掏孔探測(cè)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀“3m污水管”水平位置比竣工圖紙所示位置向南偏移約1m，埋深基本吻合。施工現(xiàn)狀污水管南側(cè)隧道基坑圍護(hù)樁時(shí)應(yīng)提前做好規(guī)劃，注意保持安全距離，避免對(duì)現(xiàn)狀污水管造成破壞。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)平面

1.2 施工地區(qū)特征分析

1.2.1 工程地質(zhì)

施工場(chǎng)地位于鄭州市鄭東新區(qū)，工程沿線場(chǎng)地主要為城市道路、綠化帶、河道及施工區(qū)，地形起伏較大，本標(biāo)段自然地面高程約 82.7～89.5m（黃河高程），土堆頂部高程約 106.2～107.4m，場(chǎng)地最大高差約24.7m。根據(jù)地質(zhì)鉆探結(jié)果揭示，本場(chǎng)地地層除上部填土外，其下為粘土土層、粉土、砂類土層，地層從上至下描述如下：（1）層雜填土、（2）層粉土夾砂、（3）層（4）層粉土夾粉質(zhì)粘土、（5）層粉質(zhì)粘土夾粉土、（6）層（7）層細(xì)砂、（8）層粉質(zhì)粘土夾粉土、（9）層粉質(zhì)粘土、（10）層粉質(zhì)粘土、（11）層粉質(zhì)粘土。

1.2.2 水文地質(zhì)

在“水文地質(zhì)”分析當(dāng)中，需要根據(jù)地下水的整體分布區(qū)域以及其特征設(shè)定相關(guān)的勘察方案，對(duì)地下水的類型可分為“潛水”以及“微承壓水”。其中第（2）～（5）層粉土、粉質(zhì)粘土層為第一大含水層，屬于潛水透水層，第（6）、（7）層粉細(xì)砂層為整體工程的第二大含水量，屬于“微承壓水透水層”。

（1）潛水層

潛水主要賦存于上部弱透水土層中，本場(chǎng)地穩(wěn)定地下水位埋深為自然地面下約12.3～16.8m（標(biāo)高為71.88～74.27m），受周邊工程項(xiàng)目降水的影響，見(jiàn)年來(lái)地下水位呈下降趨勢(shì)，停止降水后，地下水位可能會(huì)有所回升。據(jù)調(diào)查，水位年變1.0～3.0m，近3—5年最高水位埋深約5m（標(biāo)高約81.0m），歷史最高水位埋深1.0m（標(biāo)高約85.0m），抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高采用85.00m，水源補(bǔ)給主要來(lái)自大氣降水，局部為河流及灌溉回滲補(bǔ)給。潛水以開(kāi)采排泄為主，蒸發(fā)排泄次之。

（2）微承壓水

承壓水主要賦存于第（6）層粉砂層和第（7）層粉細(xì)砂中，含水層頂板埋深15.0m左右，底板埋深32.0～37.0m左右。受近幾年工程建設(shè)施工降水影響，地下水位大幅下降，目前地下水位降至微承壓水層頂面附近，微承壓水層的承壓性以表現(xiàn)微弱。

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，施工范圍內(nèi)的地下水位線高程為72.3～73.5m。另外在七里河北路圍護(hù)樁施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)地下水埋深約為16～17m，而超越管道路徑與永久遷改路徑所有構(gòu)筑物埋深均不超過(guò)10m，地下水對(duì)施工過(guò)程影響不大，可不進(jìn)行降水。

2 穿越下穿隧道改遷專項(xiàng)施工方案的整體施工技術(shù)

2.1 明確整體的施工方案

在設(shè)計(jì)方案中，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)立，如選用超越管方案完成污水管的改遷。首先完成C12段隧道主體施工，然后通過(guò)新建臨時(shí)超越路由的方式完成永久改遷L型路由，再?gòu)U除與隧道施工沖突的老管道和臨時(shí)超越管道，最后完成北側(cè)地道施工[2]。

在施工過(guò)程中，其整體的污水管道必須保持其原有的作用，因此，設(shè)定相應(yīng)的施工方案應(yīng)使其在超越管線權(quán)限下進(jìn)行，在工程頂管避開(kāi)整體的施工工地，根據(jù)管線的整體規(guī)劃，在其超越水管處設(shè)立好相關(guān)閘門(mén)，保證其整體處于打開(kāi)狀態(tài)。此外，在施工過(guò)程當(dāng)中，通知污水廠進(jìn)行開(kāi)泵，降低整體的污水管水位，改造上游26號(hào)頂管井以及下游27號(hào)頂管井。在施工完畢后，對(duì)原管道兩頭進(jìn)行氣囊封堵，使污水通過(guò)北側(cè)超越路由完成超越[3]。

2.2 臨時(shí)超越管施工方案與沉井施工方案

在整體的施工過(guò)程中，項(xiàng)目部考量到其整體工程離高層建筑物小區(qū)較近，整體僅為11m距離。如采用“放坡開(kāi)挖”或常規(guī)的“土釘支護(hù)開(kāi)挖”必然會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ町a(chǎn)生不良影響[4]。因此，必須采用合理有效的方案，對(duì)其整體施工方法進(jìn)行有效開(kāi)挖。經(jīng)綜合考量后，可采用“臨時(shí)超越管施工”方法進(jìn)行施工，在工程施工中，采用5m×10m的頂管工作井尺寸。

同時(shí)，在沉井施工過(guò)程中，其整體的施工方式可以進(jìn)行二次施工，確保施工工序的有效性。首次為澆筑井刃腳部位，此方案可明顯應(yīng)用于澆筑井的整體沉降工作，見(jiàn)圖2。

2.3 沉井制作

2.3.1 進(jìn)行基坑開(kāi)挖

首先，必須確定沉井自身的尺寸，整體尺寸保留在1m左右。

圖2 沉降井的整體工藝流程

2.3.2 基坑自身的開(kāi)挖深度

在施工過(guò)程中，施工技術(shù)人員必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，對(duì)基坑所處的方位、自身的水文條件、現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行力度、工程自身的因素等進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖深度為2m為例，按照1:1.5的比例進(jìn)行放坡。

2.3.3 基坑自身的地基處理工序

在后續(xù)的處理流程中，必須對(duì)基坑地區(qū)進(jìn)行有效的平整，確保其自身的承載能力[7]。以免在沉井制作的過(guò)程當(dāng)中發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致井壁傾斜或井壁開(kāi)裂，影響工程效果。

2.3.4 進(jìn)行基坑自身的內(nèi)部排水

在后續(xù)的工程中，將基坑底部設(shè)置集水坑，便于其收集水分及時(shí)排除，保持基坑處于無(wú)積水狀態(tài)。

2.4 鋼筋工程

在整體的鋼筋工程中，對(duì)于使用的原材料必須進(jìn)行全面檢測(cè)，保證其自身具有“合格證”以及“檢驗(yàn)報(bào)告”。在后續(xù)的施工中，對(duì)使用的鋼材進(jìn)行全面分析、檢測(cè)，在相關(guān)的監(jiān)管單位確定后，進(jìn)行全面使用，以確保整體工程的安全性。

在后續(xù)施工圖紙中，標(biāo)注出鋼筋自身的清單規(guī)格，并在施工過(guò)程當(dāng)中，按照此規(guī)格進(jìn)行加工制作。對(duì)于加工好的鋼材，運(yùn)行必須進(jìn)行整理，找出其中的偏差，實(shí)現(xiàn)種類以及使用區(qū)域的控制。在分類鋼筋時(shí)，需要彈出鋼筋綁扎控制線，保證鋼筋間的間隔距離。其偏差值根據(jù)工程要求，可設(shè)置在允許的范圍內(nèi)，以保證鋼筋材料整體質(zhì)量符合規(guī)范要求，進(jìn)行工程驗(yàn)收。鋼筋應(yīng)在澆筑混凝土前，按設(shè)計(jì)圖紙綁扎完畢，確保綁扎牢固，防止振搗混凝土?xí)r，鋼筋移位。

2.5 模板工程

在施工前，必須由施工技術(shù)人員畫(huà)出施工圖并進(jìn)行全面審核，以確保施工圖的有效性。在安裝前，施工人員可進(jìn)行技術(shù)、質(zhì)量等交底檢查，以確保整體施工圖模板工程符合相關(guān)要求。在安裝施工中，先將結(jié)構(gòu)測(cè)量控制線標(biāo)注至墊引層，彈出“十”字走線以及模板控制線，以1:2的比例進(jìn)行外圍建造，其建造寬度以5cm為準(zhǔn)。模板拼裝必須保持合理性、支撐性以及牢固性，為了使后續(xù)的施工質(zhì)量可以有效地延長(zhǎng)整體工程的周期使用壽命，在模板施工前，可以使用定型加工技術(shù)對(duì)模板進(jìn)行處理。此外，也可采用透明膠帶對(duì)模板拼縫進(jìn)行粘補(bǔ)，防止漏漿，保證混凝土的質(zhì)量。在拼裝完畢后，進(jìn)行集中檢查，以防止其出現(xiàn)偏差。在對(duì)偏差進(jìn)行校正過(guò)程中，其整體邊角和剪力墻必須處與垂直狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整，對(duì)相關(guān)的角度進(jìn)行全面確認(rèn)。

2.6 混凝土施工澆筑工程

本工程的混凝土采用商品混凝土運(yùn)輸，澆筑時(shí)采用混凝土泵車(chē)進(jìn)行澆筑。在澆筑過(guò)程中，工作人員必須對(duì)相關(guān)的工程進(jìn)行全面驗(yàn)收，并簽署澆筑令。在辦好相關(guān)手續(xù)后，才可以進(jìn)行澆筑。對(duì)于澆筑工人，建筑方必須實(shí)現(xiàn)工人技術(shù)的強(qiáng)化，派遣經(jīng)驗(yàn)豐富的操作工人進(jìn)行澆筑，以防出現(xiàn)“漏震”現(xiàn)象。同時(shí)，加強(qiáng)看管，以便對(duì)破損的模板進(jìn)行全面修復(fù)，對(duì)于問(wèn)題及時(shí)處理。在澆筑好的混凝土模型當(dāng)中，進(jìn)行二次抹平，以防止其在后續(xù)的收縮過(guò)程中出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。對(duì)于混凝土塊的制作，必須按照相關(guān)的工程要求進(jìn)行制作，確保混凝土整體的質(zhì)量，做好后續(xù)養(yǎng)護(hù)。

2.6.1 澆筑準(zhǔn)備工作

首先，工程人員必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行觀察，對(duì)天氣情況、地質(zhì)情況等實(shí)行測(cè)量。選擇較好的天氣，進(jìn)行混凝土澆筑。如極端惡劣天氣（寒冷天氣、雨雪天氣）等將會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。因此，必須確保天氣的有效性。

2.6.2 混凝土的澆筑養(yǎng)護(hù)工作

本工程結(jié)構(gòu)的鋼筋制作、綁扎，模板安裝及混凝土澆筑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在后續(xù)的工程調(diào)整中，其澆筑方案必須注意井壁自身的厚度以及相應(yīng)頂板的大小。考慮到鋼筋自身易變形的特點(diǎn)，因此，在施工中，施工人員以及施工方必須注重鋼筋的位置，確保其正確性。以防在施工過(guò)程中，施工人員踩踏造成變形。

①加強(qiáng)教育管理，使操作人員重視保護(hù)板面上層負(fù)鋼筋位置，盡可能避免和減少踩踏；②井壁增大拉鉤數(shù)量，澆筑混凝土?xí)r在澆筑面上方搭鋼管架子，澆筑時(shí)人員踩在上面而不直接踩在模板及鋼筋上；③安排好鋼筋工在澆筑混凝土的過(guò)程中進(jìn)行修整，以確保井壁及井頂結(jié)構(gòu)牢固。

（2）第一節(jié)澆筑沉井刃腳部分，第二節(jié)澆筑沉井井筒部分。第一節(jié)混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到70%，可澆筑第二節(jié)。嚴(yán)禁單側(cè)澆筑，并有專人負(fù)責(zé)混凝土質(zhì)量，嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，以保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

在后續(xù)施工中，加強(qiáng)施工縫的保修。施工縫可采用30cm寬，3mm厚的鋼筋進(jìn)行建筑。在第二次澆筑過(guò)程中，可以先將施工縫的松散部分進(jìn)行拆除，并對(duì)拆除部位進(jìn)行清洗，以確保在后續(xù)施工中新型材料的貼合程度。在清洗完畢后，鋪上一層水泥砂漿，其整體厚度約為3cm，進(jìn)行二次澆筑，確保材料之間的良好結(jié)合。

2.6.3 施工縫處理

由于井壁分節(jié)制作，水平施工縫采用遇水膨脹止水條，預(yù)留頂管洞口預(yù)埋橡膠止水鋼板。新老混凝土界面應(yīng)進(jìn)行鑿毛，在新混凝土澆筑前應(yīng)清理垃圾，并灑水濕潤(rùn)新老混凝土接縫處。同時(shí)在澆搗前在施工縫處先鋪一層2～3cm厚與混凝土級(jí)配相同的水泥砂漿。

2.7 污水流經(jīng)改道施工

2.7.1 水下鑿孔

在后續(xù)的施工過(guò)程當(dāng)中，針對(duì)于超越管道形成后其需要對(duì)頂管以及污水流經(jīng)管道運(yùn)行進(jìn)行驗(yàn)收。并在后續(xù)驗(yàn)收合格后，對(duì)整體的污水流經(jīng)渠道進(jìn)行有效施工。其中，在水下鑿孔作業(yè)，可提前通知污水廠在開(kāi)展前進(jìn)行開(kāi)泵，使整體的污水水位降低。隨后，將線裝井的平板打開(kāi)，在新建超越井側(cè)挖出3000mm×2500mm的方槽。使用臺(tái)式鋼筋混凝土鉆孔機(jī)，對(duì)井壁混凝土進(jìn)行鉆取，在挖好的方槽下部制造相關(guān)缺口，使污水由此缺口流入新建超越井內(nèi)，使兩側(cè)水位平衡。便于潛水人員進(jìn)入新建超越井內(nèi)，對(duì)舊井壁進(jìn)行破除[5]。

2.7.2 氣囊封堵

在管道施工完畢后，可使用封堵氣囊。封堵氣囊可以對(duì)整體的管道實(shí)現(xiàn)有效的封堵，其工作原理是采用橡膠制成的氣囊，通過(guò)充氣使其膨脹。在氣壓達(dá)到規(guī)定值要求時(shí)，封堵氣囊可以對(duì)管道整個(gè)斷面進(jìn)行封堵，利用封堵囊壁以及管道之間的摩擦力進(jìn)行漏水修補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)管內(nèi)無(wú)滲水的目的[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于工程的整體運(yùn)行項(xiàng)目而言，在穿越下穿隧道改遷專項(xiàng)施工方案中，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行方案的設(shè)定。對(duì)超越管施工方案進(jìn)行有效施工，同時(shí)，通過(guò)水下鑿孔、氣囊封堵等工序，確保整體工程的有效性。