城市暗涵段清淤及截污工程施工技術(shù)

宗可喜，胡曉軍

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

1 工程簡(jiǎn)介

鳳塘河等5 河暗涵段清淤和截污工程范圍包括福田區(qū)鳳塘河、新洲河、皇崗河、福田河、筆架山河（福田區(qū)段），合計(jì)暗涵單孔總長(zhǎng)約47 661 m。其中，鳳塘河干流及其6 條支流暗涵單孔總長(zhǎng)約21 580 m；皇崗河暗涵單孔約3 560 m；福田河上游及其5 條支流暗涵單孔總長(zhǎng)約7 220 m；筆架山河福田段暗涵單孔約2 000 m；新洲河及局部明渠和其5 條支流暗涵單孔總長(zhǎng)約13 301 m。

工程總平面布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 總平面布置圖

2 清淤工程

綜合考慮項(xiàng)目實(shí)際情況，結(jié)合各清淤技術(shù)的實(shí)施條件，從減少周邊生活環(huán)境影響、清淤方案適用性和造價(jià)等方面綜合考慮，本項(xiàng)目擬采用人工配合機(jī)械清淤的實(shí)施方案，為保證工期，上下游多個(gè)工作段同時(shí)施工，清淤過(guò)程中遵循“從上游往下游，場(chǎng)地優(yōu)先”的原則有序進(jìn)行暗涵清淤，保證清淤?gòu)氐祝矛F(xiàn)有以及新建檢查井設(shè)置60 m 一個(gè)通風(fēng)井作為材料以及人員通道。通過(guò)對(duì)暗涵內(nèi)清淤過(guò)程、運(yùn)輸過(guò)程、固化過(guò)程、后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室自檢、第三方檢測(cè)、環(huán)保部門(mén)抽檢、樣品采集質(zhì)量控制等手段，確保清淤工程全程受控。

2.1 清淤施工工藝流程

清淤施工工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 清淤施工工藝流程

2.2 箱涵開(kāi)口

受場(chǎng)區(qū)地形及暗涵尺寸限制，本項(xiàng)目計(jì)劃采取小型機(jī)械清淤方式，需在箱涵頂板處開(kāi)孔作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)勘察確定符合施工條件的箱涵開(kāi)口點(diǎn)后，全封閉開(kāi)挖作業(yè)。開(kāi)挖工作井長(zhǎng)為8.0 m，寬為箱涵寬。為保證箱涵內(nèi)材料運(yùn)輸及氣體通風(fēng)，盡量確保每隔500 m 左右開(kāi)挖1個(gè)工作井（500 m 的間距可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的市政道路和重要建筑物等適當(dāng)調(diào)整）。

2.2.1 輔助準(zhǔn)備工作

1）箱涵頂板開(kāi)口前，根據(jù)箱涵的覆土深度和現(xiàn)場(chǎng)建筑物的布置情況選取開(kāi)口位置，由測(cè)量隊(duì)和施工技術(shù)人員確定各箱涵開(kāi)口平面布置圖，并做好基坑開(kāi)挖方案，本工程選定施工點(diǎn)箱涵覆土深度為0.5～2.5 m，故基坑開(kāi)挖采用放坡開(kāi)挖方式。

2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如是混凝土或?yàn)r青路面，開(kāi)口點(diǎn)定位測(cè)量和放線結(jié)束后，采用路面切割機(jī)按設(shè)計(jì)尺寸切縫，用液壓破碎錘破除路面，反鏟挖掘機(jī)裝車(chē)，自卸汽車(chē)運(yùn)輸至指定棄渣場(chǎng)。

3）根據(jù)地質(zhì)剖面圖及基坑放坡開(kāi)挖圖，本工工程基坑開(kāi)挖深度為0.5～2.5 m，均采用1∶1 放坡開(kāi)挖。首先對(duì)開(kāi)口點(diǎn)結(jié)合開(kāi)挖深度測(cè)量放樣出位置，清除開(kāi)挖范圍內(nèi)地磚及混凝土路面面層。根據(jù)基坑四周地形，做好地面防水、排水工作。挖掘機(jī)沿著基坑的一面，從上往下分層分段依次進(jìn)行開(kāi)挖，自卸車(chē)在另一側(cè)裝運(yùn)土方。挖至箱涵頂面20 cm 左右時(shí)，由人工進(jìn)行余下土方開(kāi)挖。開(kāi)挖完成后及時(shí)做好坡頂坡底的截排水工作。

4）部分施工點(diǎn)箱涵覆土較深，為保證施工安全，箱涵埋深大于1.5 m 的施工點(diǎn)按規(guī)范修筑鋼筋混凝土擋土墻。

2.2.2 箱涵頂板開(kāi)口

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，箱涵頂板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行破除，箱涵頂板厚度為40 cm，使用水鉆鉆孔孔徑為10cm。破除箱涵頂板時(shí)，保留原有箱涵頂板一定長(zhǎng)度鋼筋，方便后續(xù)恢復(fù)時(shí)鋼筋焊接連接的規(guī)范性。

1）測(cè)量放樣，放出水鉆開(kāi)挖的位置線，復(fù)核切割線位置無(wú)誤后，采用水鉆分段切割。本工程破除范圍為8 m×4 m 以上時(shí)，計(jì)劃平均分為8 塊。

2）水鉆鉆孔直徑為10 cm，孔位與孔位之間搭接1 cm。接好水鉆電源，把水鉆鉆頭放置于頂板上，水鉆的固定采用膨脹螺栓固定于頂板上。固定好水鉆后，按照上圖的布置開(kāi)始鉆孔。

3）每鉆完1 塊，采用25 t 吊車(chē)將混凝土塊吊裝至場(chǎng)邊，待鉆孔完成后集中運(yùn)走。箱涵頂板開(kāi)口時(shí)，應(yīng)于每側(cè)預(yù)留50 cm，為后續(xù)封口前鋼筋搭接做準(zhǔn)備。

2.3 通風(fēng)及氣體檢測(cè)

2.3.1 通風(fēng)，本項(xiàng)目采取自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)模式

1）自然通風(fēng)。作業(yè)前，開(kāi)啟地下有限空間的通風(fēng)口、出入口、作業(yè)區(qū)及上下游井蓋等進(jìn)行自然通風(fēng)。

2）機(jī)械通風(fēng)。縱向通風(fēng)，派專(zhuān)職人員佩戴供氧式防毒面罩并攜帶便攜式有毒氣體檢測(cè)報(bào)警儀人工劃船進(jìn)入暗涵，檢測(cè)涵內(nèi)是否存在可燃?xì)怏w或有毒氣體，確認(rèn)涵內(nèi)頂部氣體不會(huì)在火花作用下產(chǎn)生爆炸后，采用低壓風(fēng)，由軸流通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)，大風(fēng)機(jī)設(shè)置在開(kāi)孔處，工作段內(nèi)的檢查井要設(shè)置抽風(fēng)機(jī)，作為暗涵施工循環(huán)通風(fēng)，驅(qū)出廢氣，補(bǔ)充新鮮空氣，改善作業(yè)條件。

兩個(gè)檢查井之間，從進(jìn)口采用壓入式通風(fēng)，風(fēng)機(jī)安裝在暗涵檢查井處，在上下游2 個(gè)相鄰檢查井處采用大功率排氣扇向外抽風(fēng)。壓入式風(fēng)機(jī)與排氣扇交叉布置到整條暗涵；暗涵內(nèi)設(shè)置空氣檢測(cè)報(bào)警器隨時(shí)監(jiān)測(cè)暗涵內(nèi)氣體濃度。清淤工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不低于20%，二氧化碳濃度不超過(guò)0.5%。并用固定圍欄維護(hù)、專(zhuān)人監(jiān)管，防止人員墜落。有害氣體濃度較大時(shí)，在兩個(gè)工作井處各增設(shè)1 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)管涵內(nèi)空氣流通。

橫向通風(fēng)，在施工進(jìn)出入口、頂板開(kāi)口、檢查井分別布置SG-4 送風(fēng)機(jī)，通過(guò)送風(fēng)管向暗渠內(nèi)壓入式送風(fēng)。通風(fēng)管采用直徑0.8 m 拉鏈?zhǔn)杰浌?，布置于暗涵頂板下方，控制各段的送風(fēng)量。作業(yè)區(qū)橫斷面平均風(fēng)速不小于0.8 m/s 或通風(fēng)換氣次數(shù)不小于20 次/h。見(jiàn)圖3。

圖3 機(jī)械通風(fēng)示意圖

2.3.2 氣體檢測(cè)

機(jī)械通風(fēng)完畢后、作業(yè)者更換作業(yè)面或重新進(jìn)入同一作業(yè)面的、氣體檢測(cè)時(shí)間與作業(yè)者進(jìn)入作業(yè)時(shí)間間隔30 min 以上重新進(jìn)行氣體檢測(cè)，施工過(guò)程中應(yīng)持續(xù)進(jìn)行氣體檢測(cè)。

2.3.3 安全監(jiān)測(cè)

考慮到本項(xiàng)目暗涵內(nèi)環(huán)境較為惡劣，通風(fēng)后淤泥翻動(dòng)及排污口排放可能產(chǎn)生2 次有毒有害氣體，故在暗涵內(nèi)布置安全監(jiān)測(cè)儀器。

在暗涵內(nèi)安裝固定式安全監(jiān)測(cè)儀器，在各個(gè)施工開(kāi)口點(diǎn)臨建場(chǎng)地內(nèi)布置安全監(jiān)測(cè)室，施工過(guò)程中安排專(zhuān)人監(jiān)測(cè)暗涵內(nèi)氣體數(shù)據(jù)；配合作業(yè)人員攜帶手持式氣體檢測(cè)儀確保涵內(nèi)作業(yè)安全。

2.4 圍堰導(dǎo)流

本工程所涉及的暗涵均采用機(jī)械清淤及人工配合方案，需保證干地條件下施工，因此需設(shè)置導(dǎo)流圍堰。本工程采用鋼管架編織袋裝土堆砌圍堰施工方案，保證清淤作業(yè)處于干地條件。圍堰采用雙排扣件式鋼管腳手架為框架，框架高4.8 m，寬1.5 m，框架內(nèi)填充沙袋形成圍堰，圍堰高4.5 m，寬1.5 m，雙排扣件式鋼管腳手架具體形式見(jiàn)圖4。

施工導(dǎo)流的必要性：本工程暗涵河道正處于運(yùn)行狀態(tài)，清淤及截污工程施工不能影響正常的運(yùn)行使用。

封堵導(dǎo)流方法：本工程采用分段圍堰導(dǎo)流方式，施工區(qū)段按照200 m 劃分，200 m 作為一個(gè)清淤單元，施工時(shí)在每個(gè)施工單元上、下游設(shè)置兩道圍堰攔斷河道，利用水泵抽水至河道下游。圍堰下方鋪設(shè)3 根止水套管，1 根（DN300）用于安裝施工段降水泵，利用水泵抽水至河道下游。另外2 根用于安裝施工導(dǎo)流管，管徑（DN300）的PVC 管道?，F(xiàn)場(chǎng)備用1 套污泥泵和發(fā)電機(jī)。

圖4 圍堰結(jié)構(gòu)圖

通風(fēng)措施做好及氣體檢測(cè)合格后，修筑上游第一道圍堰，由專(zhuān)業(yè)潛水人員對(duì)200 m 施工單元內(nèi)排放口進(jìn)行臨時(shí)封堵，確保施工區(qū)域內(nèi)排放口無(wú)水流，并對(duì)施工區(qū)域已封堵排放口內(nèi)污水進(jìn)行臨時(shí)導(dǎo)排，排入圍堰下游。見(jiàn)圖5。

圖5 施工導(dǎo)流示意圖

導(dǎo)流作業(yè)時(shí)間：為保證施工段作業(yè)安全，降低封堵上游水頭壓力，作業(yè)時(shí)間段內(nèi)，采取全時(shí)段24 h 導(dǎo)流作業(yè)；施工段內(nèi)降水采用連續(xù)24 h 降水作業(yè)方式進(jìn)行施工，同時(shí)作業(yè)降水考慮地下水位受潮汐影響，適當(dāng)?shù)那闆r下，為保證工程進(jìn)度，漲潮時(shí)段可以考慮增加降水泵數(shù)量，保證作業(yè)面的干地作業(yè)環(huán)境。

2.5 抽排水

本工程清淤作業(yè)采用機(jī)械配合人工清淤，為保證干地作業(yè)環(huán)境，計(jì)劃在水下圍堰完成后，將各河道內(nèi)積水抽排至污泥面層。

施工前應(yīng)做好協(xié)調(diào)工作，向有關(guān)部門(mén)申請(qǐng)河道放閘及抽水排水相關(guān)手續(xù)，在各河道排水口協(xié)調(diào)用電及場(chǎng)地使用相關(guān)事宜。

本工程計(jì)劃布置多臺(tái)200～1 500 m3的潛污泵將污水抽排至污水處理站、泵站或就近市政污水處理系統(tǒng)。

2.6 清淤及垃圾清理

1）淤泥清理。通風(fēng)后，專(zhuān)職人員佩戴供氧式防毒面罩并攜帶便攜式有毒氣體檢測(cè)報(bào)警儀進(jìn)入暗涵，檢測(cè)涵內(nèi)是否存在可燃?xì)怏w或有毒氣體，確保作業(yè)面氣體符合要求后，開(kāi)始淤泥清理工作，施工人員進(jìn)入箱涵內(nèi)必需佩戴安全帶、防毒面具、救生衣、防護(hù)服等防護(hù)用品。

箱涵頂板開(kāi)口完成后，采用汽車(chē)吊將小型裝載機(jī)吊入箱涵內(nèi)，通過(guò)人工配合裝載機(jī)和挖機(jī)將淤泥鏟入料斗內(nèi)，然后人工配合汽車(chē)吊將料斗內(nèi)淤泥放至地面，進(jìn)行脫水處理后，用環(huán)保型渣土車(chē)和吸污車(chē)運(yùn)至指定地點(diǎn)。

2）垃圾清理。生活垃圾處理：清淤時(shí)，將大型生活垃圾單獨(dú)分類(lèi)處理，吊裝至地面運(yùn)至垃圾處理站處理。

建筑垃圾處理：小塊建筑垃圾采用機(jī)械單獨(dú)裝運(yùn)至地面隨渣土運(yùn)出；體積較大的建筑垃圾采用人工錘擊破除或有限空間安全電錘、電鎬破除后運(yùn)至地面隨渣土運(yùn)出。

2.7 淤泥處理

1）脫水處理。根據(jù)各河道淤泥情況不同，采用不同脫水處理方式。相對(duì)干燥的淤泥，采用場(chǎng)內(nèi)晾曬或涵內(nèi)裝袋堆砌的方式脫水處理后運(yùn)至底泥處理廠處理。

2）淤泥防臭。為保證深圳市市容環(huán)境，和諧市民關(guān)系，本工程對(duì)各出渣點(diǎn)及渣土車(chē)采取防臭措施。各出渣點(diǎn)及箱涵開(kāi)口點(diǎn)安裝多臺(tái)霧炮除臭機(jī)，噴灑專(zhuān)用除臭劑。

2.8 淤泥外運(yùn)

本工程淤泥脫水后底泥外運(yùn)由專(zhuān)業(yè)渣土車(chē)隊(duì)伍負(fù)責(zé)，淤泥外運(yùn)應(yīng)做好安全文明措施。所有臨建場(chǎng)地設(shè)置洗車(chē)池，所有車(chē)輛出場(chǎng)前必須把輪胎沖洗干凈。淤泥裝車(chē)應(yīng)低于車(chē)廂頂部1～2 cm 為宜，不可滿溢，防止淤泥散落污染城市道路。清運(yùn)出場(chǎng)的渣土自卸車(chē)應(yīng)做好相關(guān)防護(hù)措施。

部分場(chǎng)地?zé)o條件堆放淤泥，存在淤泥轉(zhuǎn)運(yùn)情況，可由機(jī)械配合人工在涵內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，或者在涵內(nèi)初步脫水后轉(zhuǎn)運(yùn)至堆渣場(chǎng)統(tǒng)一外運(yùn)。

3 截污工程

本次設(shè)計(jì)截污管均在暗涵內(nèi)敷設(shè)，采用明敷方式施工，截污工程同淤泥處理同步實(shí)施。末端接駁為開(kāi)挖埋管方式施工。

暗涵內(nèi)截污管道安裝，采用人工安裝，采取混凝土外包明敷模式。管道集中區(qū)域管道外包混凝土采用混凝土輸送泵，輸送到作業(yè)面。其他區(qū)域采用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸?shù)綑z查井，檢查井下采用小型斗車(chē)接料，運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)面方式。

本工程截污管材采用高性能硬聚氯乙烯（PVC-UH）管，檢查井采用圓形污水塑料檢查井及圓形塑料截流井。

3.1 截污工程施工流程

施工流程如圖6 所示。

圖6 截污工程施工流程圖

3.2 管道運(yùn)輸裝卸

高性能硬聚氯乙烯（PVC-UH）管采用人工配合機(jī)械裝卸，裝卸時(shí)采用尼龍吊帶進(jìn)行裝卸，不得采用鋼絲繩和鏈條來(lái)裝卸或運(yùn)輸管道，裝卸時(shí)輕拿輕放，裝卸時(shí)采用兩個(gè)吊點(diǎn)，其兩吊點(diǎn)位置宜放在管長(zhǎng)的1/4 處，以保持管道穩(wěn)定。在管道裝卸過(guò)程中應(yīng)防止管道撞擊或摔跌，尤其應(yīng)注意對(duì)管端保護(hù)，如有擦傷及時(shí)與供貨商聯(lián)系，以便妥善處理。

管道堆放在就近工作面，采用人工配合吊車(chē)運(yùn)入箱涵，涵內(nèi)運(yùn)輸采用人工配合小型推車(chē)。

3.3 檢查井施工

本工程采用的圓形塑料檢查井為UPVC 檢查井，與管道之間連接方式為承插式連接。檢查井施工工藝：檢查井安裝根據(jù)排污口位置確定檢查井安裝位置，在箱涵底部放樣→檢查井底部采用鋼筋混凝土底座加以固定→檢查井底座及包封采用Φ10HRB400 螺紋鋼及C30P6 混凝土。見(jiàn)圖7。

3.4 管道敷設(shè)

3.4.1 敷設(shè)步驟

1）測(cè)量復(fù)核。校核中線、定施工控制樁；在引測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，同時(shí)校測(cè)原有管道出入口與本管線交叉管線的高程。

圖7 Φ600 檢查井底座配筋及包封圖

在下管前，復(fù)核測(cè)量安裝管道的坐標(biāo)、標(biāo)高和坡度，確認(rèn)無(wú)誤后方可安裝。

2）管道鋪設(shè)?；A(chǔ)經(jīng)自檢和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，進(jìn)行下管。下管以施工安全，操作方便為原則，根據(jù)工人操作的熟練度、管材重量、長(zhǎng)度、施工環(huán)境吊裝設(shè)備條件，合理確定下管方法。

鋪設(shè)管道時(shí)將管道排好，然后對(duì)線校正，嚴(yán)格控制中線和標(biāo)高，自下游向上游，插口順?biāo)鞣较?，承口逆水流方向進(jìn)行放管，并用中心線法或邊線法控制管道的中線和高程。

管道穩(wěn)定后，復(fù)核管道的縱坡符合設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行下一工序的施工。

3）管道連接。本工程所采用的高性能硬聚氯乙烯PVC-UH 管道連接方式為承插式連接。

3.4.2 敷設(shè)注意事項(xiàng)

1）連接前將2 根管調(diào)整一定的高度后保持一定的水平，并人工用手拉葫蘆拉緊管子，盡量使接口處接觸嚴(yán)實(shí)。

2）用布抹干凈管道接口處的外側(cè)的泥土、水等。

3）管道與三通、彎頭、異徑接頭等管件連接時(shí)，采用承插式連接。

4）PVC 管與井筒連接采用馬蹄形接頭連接。

3.5 混凝土包封

測(cè)量隊(duì)按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸放樣，確定澆筑邊線，澆筑范圍基礎(chǔ)面進(jìn)行鑿毛并打設(shè)插筋，采用Φ10HRB400螺紋鋼制作鋼筋籠安放，然后采用厚度1 cm 木板或竹膠板筑模。見(jiàn)圖8。

圖8 沿底板敷設(shè)截污管包封大樣圖

管道集中區(qū)域外包混凝土采用混凝土輸送泵運(yùn)輸，輸送到作業(yè)面。其他區(qū)域采用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸?shù)较浜敯彘_(kāi)口處，箱涵內(nèi)采用小型斗車(chē)接料，人工運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)面。如作業(yè)面距離開(kāi)孔處較遠(yuǎn)，采用溜管將混凝土輸送到作業(yè)面?？紤]到箱涵內(nèi)部環(huán)境，墊層及包封混凝土采用C30P6 混凝土。

3.6 鋼筋模板制安

檢查井底座包封及截污管包封鋼筋采用Φ10HRB400 螺紋鋼。包封混凝土模板主要采用厚1 cm 的木模板或者竹膠模板，模板外側(cè)設(shè)置30 cm/道10 cm×5 cm 方木做加勁條，增加模板的剛度。模板采用內(nèi)拉外撐方式進(jìn)行加固。

模板寬度、高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，模板縫隙應(yīng)封堵嚴(yán)實(shí)，防止漏漿。筑模時(shí)應(yīng)注意保護(hù)管道，避免施工不當(dāng)對(duì)管道造成損傷。

混凝土澆筑完成后，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，方可人工拆除模板，模板拆除時(shí)應(yīng)注意保護(hù)混凝土面層不受損傷，拆除后人工清理現(xiàn)場(chǎng)，將建筑垃圾運(yùn)出箱涵。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)實(shí)際案例，結(jié)合施工背景、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況、施工安全可靠性等對(duì)福田區(qū)暗涵段清淤及截污工程施工技術(shù)進(jìn)行了探討，可為今后其他城區(qū)暗涵段清淤及截污工程施工提供參考借鑒。