管道施工工藝比選及實施效果評價

頓純純，喬晗

（中交上海航道局有限公司，上海 200002）

1 工程概況

德州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)雨污分流項目計劃在城區(qū)22 條道路綠化帶或路面下新建雨水或污水管道，埋設(shè)總長約60 km，施工內(nèi)容主要包括地上苗木或附屬設(shè)施移除、道路破除、溝槽開挖布管、附屬構(gòu)筑物施工、溝槽回填、道路恢復(fù)、地上苗木或附屬設(shè)施恢復(fù)等。本工程地下水位低，土質(zhì)為粉土、粉質(zhì)黏土，土質(zhì)均勻固結(jié)較好，主要采用開槽施工法，在主要路口管段考慮社會車輛通行需要設(shè)計采用頂管施工法，施工過程中若遇到各現(xiàn)狀管線，落實好遷移保護(hù)措施后方可施工。

城區(qū)雨污分流改造提升不同于新建道路的排水系統(tǒng)施工，它需要在詳細(xì)探明地下管線分布的前提下，制訂合理的實施方案，既要保證既有管線不受破壞，又要保證雨污分流滿足目標(biāo)要求。德州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)雨污分流項目現(xiàn)場工況條件十分復(fù)雜，地下障礙較多，設(shè)計推薦的施工方法有一定的局限性，項目部充分考慮現(xiàn)場工況條件，對施工工藝進(jìn)行比選與優(yōu)化，形成一套適合德州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)雨污分流項目工況條件的工藝方法并成功實施，取得較好效果。

2 常規(guī)施工工藝簡介

2.1 開槽施工法

開槽施工法是市政排水管道施工的常用施工工藝，適用于地層穩(wěn)定的無障礙地區(qū)，主要利用挖掘機械進(jìn)行土方開挖后，借助吊機等輔助工具進(jìn)行管道安裝，然后回填夯實。常規(guī)流程包括測量放線、地表清理、溝槽開挖、墊層澆筑、管道安裝、檢查井施工、溝槽回填等內(nèi)容，特點是施工簡便、時間短。

在開槽施工過程中需要注意的是溝槽邊坡，邊坡的大小主要與土質(zhì)、開挖深度、開挖方法及邊坡留置時長等多種因素有關(guān)，需要注意溝底不能超挖，若有超挖情況出現(xiàn)，必須按照規(guī)定進(jìn)行回填。施工溝槽附近有地下電纜、光纜、供熱管線等其他設(shè)施時，要嚴(yán)格保持開挖距離并做好防護(hù)措施。

2.2 頂管施工法

頂管施工法是一種非開挖施工方法[1]，主要針對地下無障礙物的區(qū)域，因地表不具備開槽施工條件，需在合適位置開挖工作井，管道在工作井就位，采用人工或機械掘進(jìn)的方式清除管道前進(jìn)方向的泥土，利用千斤頂頂進(jìn)管道進(jìn)行施工，將管道按設(shè)計坡度頂入土中，并將土方運走，一節(jié)管道完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管道繼續(xù)頂進(jìn)。常規(guī)流程包括測量放線、工作井開挖、頂管施工、壓密注漿、檢查井與接收井砌筑等內(nèi)容，特別適用于大中型管道的非開挖鋪設(shè)，具有經(jīng)濟、高效，保護(hù)環(huán)境的綜合功能[2]。這種技術(shù)的優(yōu)點是：不開挖地面；不拆遷、不破壞地面建筑物；不破壞環(huán)境；不影響管道的段差變形；省時、高效、安全，綜合造價低，但操作較復(fù)雜、專業(yè)化程度高、對地下工況條件要求嚴(yán)格。

3 施工工藝比選

3.1 工況條件分析

德州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)雨污分流項目因在城區(qū)進(jìn)行雨污分流改造，地下原有線路較復(fù)雜且相關(guān)資料缺失，設(shè)計推薦的施工方法存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在以下方面：

1）部分管段采用頂管法施工有一定的局限性。原有地下管線涉及供水、燃?xì)狻㈦娏?、通信、熱力、市政、廣電等多個相關(guān)權(quán)屬單位，由于完工時間較早，過程資料缺失，走向及埋深存在很大偏差，甚至多條管線根本沒有標(biāo)注，而且越是路口，管線分布越是錯綜復(fù)雜?，F(xiàn)有圖紙資料等不能全面反映地下管線的分布情況，項目部通過邀請相關(guān)權(quán)屬單位到場交底并通過探測儀器獲得多數(shù)管線的大致走向及深度，隨后安排人工探挖進(jìn)行核實，但仍會碰到來歷不明的管線，導(dǎo)致頂管施工既無法按照設(shè)計深度施工，又無可以參照的準(zhǔn)確依據(jù)來確定合適的施工深度。隨著地下管線的不斷挖出，頂管施工越來越難以推進(jìn)，必須先采用人工探挖將地下管線全部探出后才能施工，這在一定程度上偏離了頂管施工的設(shè)計初衷，反而采用開挖法更有利于施工。

2）避讓原有管線落實好遷移保護(hù)措施后方可施工有一定的局限性。在實際施工過程中，發(fā)現(xiàn)一些管徑較小的管線如供水、燃?xì)狻⑼ㄐ?、廣電等改遷較為容易，施工操作簡便，一些特殊管線（如高壓電纜）雖不易改遷，但對管道進(jìn)行保護(hù)后在檢查井做交匯也可實施，但口徑較大的熱力及市政污水管道無論是遷改還是交匯均存在較大困難。熱力管道遷改須將原管道切除后增加彎頭，因溝槽寬度過窄不具備操作空間，且相關(guān)管線單位以影響輸熱效果為由不同意遷改。原市政污水管道為平口管，基礎(chǔ)多為磚基礎(chǔ)或沒有基礎(chǔ)，接口處連接較好的有一圈砌磚進(jìn)行防護(hù)，一般的僅在施工對接接口時進(jìn)行過填縫，因年久失修，當(dāng)開挖至管道附近時均發(fā)現(xiàn)不同程度的滲漏，部分管道腐蝕嚴(yán)重，稍微碰到極有可能引起連鎖反應(yīng)全部變形損毀，這種情況下管道局部遷改無法實施，長距離遷改又面臨預(yù)算不足的困難。

3.2 工藝比選

3.2.1 開槽法與頂管法施工比選

經(jīng)過多次摸索總結(jié)，項目部統(tǒng)一了思路：比起道路交通影響，地下管線的安全保護(hù)更加重要，在原始管線資料不全的情況下，必須進(jìn)行人工探挖摸排出所有地下管線分布情況，然后再根據(jù)實際確定新建管道的走向及標(biāo)高，對原有管線進(jìn)行有針對性的避讓措施，路口分段施工可適當(dāng)緩解交通壓力，而在資料不全的情況下，頂管施工高程的確定存在很大不確定性，要么頂管深度過深，要么中途遇到不明管線，施工被迫中斷，建議開槽施工。

項目部一方面與交警部門進(jìn)行溝通，并邀請他們到現(xiàn)場實地查看，取得交警部門的支持，另一方面細(xì)化路口實施方案，對施工隊伍進(jìn)行二次交底，明確施工操作步驟、可能遇到的困難及現(xiàn)場應(yīng)對措施。明確了路口分段施工、人工探挖、槽布管為主的施工方法。

3.2.2 交匯法與倒虹法施工比選

針對熱力及市政污水管道避讓問題，如果將熱力管道置于交匯井內(nèi)，需重新對管道進(jìn)行防腐處理并做保護(hù)，污水管道需在交匯井段全部更換球墨鑄鐵管，但球墨鑄鐵管與原管道的連接段的接口處理不易操作，易引起其他地方的滲漏。相較于施作交匯井，新建管道倒虹避讓原有管道施工操作較為簡便，安全系數(shù)更高，避讓原污水管時注意離開1～2 m 安全距離即可。同時，因熱力管道、污水管道等避讓距離相對較短，不必采用常規(guī)頂管施工，采用人工掏挖機械配合頂進(jìn)2～3 節(jié)管道即可。邊掏挖邊頂進(jìn)經(jīng)濟性較好，對前期探挖不會造成浪費，施工過程中人工始終在管道內(nèi)作業(yè)，且上方管道已進(jìn)行妥善保護(hù)，沒有安全風(fēng)險。

項目部與設(shè)計、監(jiān)理、建設(shè)等單位進(jìn)行了溝通，對原有管線避讓措施進(jìn)一步細(xì)化，明確了常規(guī)管線如供水、燃?xì)?、通信等能遷改的盡量遷改，盡量不破壞熱力管道、污水管道等，新建管道保持安全距離并對原管道加固處理后人工掏挖布管倒虹穿過的施工方法。

4 施工工藝優(yōu)化與實施

4.1 施工工藝優(yōu)化

經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟及安全分析，現(xiàn)場最終確定路口分段施工、人工探挖、開槽布管為主，遇到熱力管道、污水管道倒虹避讓、人工掏挖布管的實施總方案。該方案與常規(guī)施工方案相比較主要優(yōu)點見表1。

表1 施工方案比較

4.2 施工工藝實施

1）測量放線。根據(jù)管道走向及埋深，確定好溝槽開挖上口寬度，撒灰線標(biāo)記，然后機械進(jìn)場進(jìn)行路面破除相關(guān)工作。

2）人工探挖。路面破除以后，組織人工對開挖區(qū)域進(jìn)行探溝開挖，查明地下管線分布情況。探挖時使用平口鐵鍬，嚴(yán)禁使用尖銳工具，發(fā)現(xiàn)土質(zhì)發(fā)生變化或碰到管道時應(yīng)改用木釬將覆土清理干凈，保證地下管線完好無損。

3）開挖。對查明沒有地下管線干擾的區(qū)域，直接采用挖機放坡開挖，達(dá)到設(shè)計深度后按要求進(jìn)行墊層、管道安裝、抹帶、檢查井、回填施工即可。

4）原管道保護(hù)。對于原合流管，首先要檢查完整性，管道接縫處應(yīng)澆筑混凝土加固，并采用吊鏈對管道懸吊保護(hù)，對熱力管道等仔細(xì)檢查外保護(hù)層有無破損并懸吊保護(hù)，對高壓電纜等采取加裝套管絕緣保護(hù)并懸吊處理，確保在人工掏挖過程中上部管道整體穩(wěn)定，合流管無滲漏。

5）管道定位。在確定新建管道標(biāo)高可以避開現(xiàn)有管線并留有足夠的安全距離后，在管線一側(cè)開挖，如超過3 m 且無放坡開挖條件時及時打設(shè)鋼板樁對溝槽進(jìn)行支護(hù)，然后由吊機吊裝管道至工作井內(nèi)，人工配合就位。

6）人工掏挖機械頂進(jìn)。人員進(jìn)入管道內(nèi)，對現(xiàn)有管線下方土體進(jìn)行人工掏挖，掏挖推薦使用專業(yè)掏挖工具洛陽鏟，可大大提高掏挖工作效率，掏挖過程中嚴(yán)禁人員離開管道，并嚴(yán)格控制掏挖斷面，不得超挖，當(dāng)掏挖30 cm 左右時，千斤頂迅速頂進(jìn)，之后再次人工掏挖30 cm 左右頂進(jìn)，往復(fù)循環(huán)，直至一節(jié)管道全部頂進(jìn)后再次吊裝一節(jié)管道就位，重復(fù)以上操作。一般人工掏挖機械頂進(jìn)約3 節(jié)管道即可滿足避讓要求，兩端加倒虹井與原設(shè)計管道連通即可。

7）包封處理。頂進(jìn)的管節(jié)之間由于沒有空隙或空隙很小，無法進(jìn)行抹帶，故采用頂管施工工藝中的注漿處理，對縫隙進(jìn)行注漿處理，同時對外露管段及現(xiàn)有管線上下交越處澆筑混凝土包封，確保管道連接嚴(yán)密不漏水。

8）溝槽回填。下部管道施工完成后，對既有管線要回填中粗砂或水泥土，嚴(yán)格控制分層夯實壓實度，確保壓實度滿足設(shè)計要求。回填完成后要及時恢復(fù)路面結(jié)構(gòu)層，開放交通。

4.3 注意事項

人工掏挖布管應(yīng)充分考慮土質(zhì)狀況和原管道完好情況，確保在人工掏挖過程中不透水、不坍塌，同時應(yīng)嚴(yán)格按照頂管施工操作規(guī)程完成人員應(yīng)急逃生通道，現(xiàn)場專人指揮，落實好各項應(yīng)急救援措施，確保施工安全。

5 結(jié)語

在市政雨污分流改造施工過程中，常因地下管線障礙造成施工困難，現(xiàn)場應(yīng)充分結(jié)合工況條件，因地制宜地采取合理的施工方法，提高安全性、經(jīng)濟性、可操作性，縮短工期。在不具備大開挖工作面、工期緊張的情況下，小斷面開挖后人工掏挖布管施工可以減少對既有管線的影響，施工操作方便，在通過主要路口段安全順利避讓了地下管線，實現(xiàn)排水管道的貫通，如期完成施工任務(wù)，為以后類似工況條件提供了良好的借鑒。