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摘 要：非開(kāi)挖定向拖拉管與鋼護(hù)筒井結(jié)合是一種較復(fù)雜的施工工藝。以上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程為研究對(duì)象,詳細(xì)介紹非開(kāi)挖定向拖拉管與鋼護(hù)筒井結(jié)合的污水管施工工藝流程,結(jié)合工程特殊地質(zhì)條件,闡述拖拉管施工標(biāo)高控制要點(diǎn),并分析拖拉管施工的優(yōu)缺點(diǎn)。該工程因周邊管線及地質(zhì)等原因,由開(kāi)槽埋管改為非開(kāi)挖定向拖拉管與鋼護(hù)筒井結(jié)合的方式施工,不僅降低了施工對(duì)交通及周邊管線的影響,而且還節(jié)省了工期和成本。這些可給類(lèi)似工程提供參考。

圖1  工程平面位置及施工范圍

新建W 6污水泵站主要用于接收衛(wèi)星廳、改造后的一期機(jī)務(wù)維修區(qū)1號(hào)污水泵站提升的污水及南側(cè)預(yù)留發(fā)展用地內(nèi)的規(guī)劃污水，新建雨水處理站處理后的水用于衛(wèi)星廳沖廁用水及預(yù)留遠(yuǎn)期南側(cè)預(yù)留發(fā)展區(qū)內(nèi)規(guī)劃T 4航站樓回用水。此外，配套新建管線包含污水管、雨水管、回用水管、給水管、通信排管及電力排管等。

其中，東側(cè)輔道新建污水管原設(shè)計(jì)為開(kāi)槽埋管，圍護(hù)形式為新型水泥土攪拌樁墻（SMW）工法樁，在新建污水管線西側(cè)為35 kV電力排管，工程平面如圖2所示。

圖2  工程平面示意圖

圖2中的電力排管屬于電力公司管轄范圍。電力公司提出由于新建污水管與電力排管距離過(guò)近，開(kāi)挖對(duì)電力排管影響較大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，要求新建污水管移至3 m以外或者采用非開(kāi)挖方式施工。根據(jù)電力公司意見(jiàn)，經(jīng)與設(shè)計(jì)溝通，決定將東側(cè)輔道污水管改為非開(kāi)挖方式施工。

1. 工程情況與重點(diǎn)難點(diǎn)

1.1 工程情況

根據(jù)地質(zhì)資料可知，東側(cè)輔道新建污水管施工工況較為復(fù)雜，施工地層為粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)粉土地層[1]。本次東側(cè)輔道拖拉管施工工作量主要集中在6號(hào)～20號(hào)井、21號(hào)～24號(hào)井，共計(jì)750 m的施工范圍內(nèi)。依據(jù)施工段長(zhǎng)度及施工內(nèi)容做區(qū)段劃分，東側(cè)輔道拖拉管施工范圍如圖3所示。

圖3  東側(cè)輔道拖拉管施工范圍

100 m拖拉段（約100 m/段）：7號(hào)～9號(hào)、18號(hào)～20號(hào)、21號(hào)～23號(hào)；150 m拖拉段（約150 m/段）：9號(hào)～12號(hào)、12號(hào)～15號(hào)、15號(hào)～18號(hào)；在9號(hào)井、12號(hào)井、15號(hào)井、18號(hào)井分別設(shè)置造斜井，用以處置造斜段管道上下偏移對(duì)污水重力管的影響；在20號(hào)井、21號(hào)井分別設(shè)置收頭井，用以處置造斜段圍護(hù)與現(xiàn)狀鋼護(hù)筒井的連接問(wèn)題。

依據(jù)GB/T 13663─2000《給水用聚乙烯（PE）管材》的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[2]，選用聚乙烯（PE)100級(jí)管材，即標(biāo)準(zhǔn)尺寸比為SDR 13.6級(jí)、公稱壓力1.25 MPa、公稱外徑630.0mm的PE管材，壁厚為46.3 mm，環(huán)剛度滿足≥32 k N/m2要求，管材連接采用熱熔對(duì)接工藝。

1.2 工程重點(diǎn)難點(diǎn)

(1)周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)市政道路、管線等保護(hù)要求高。在東側(cè)輔道新建污水管周邊區(qū)域，橫穿的既有管線數(shù)量和種類(lèi)較多，且均在使用中，保護(hù)難度大，各類(lèi)管線權(quán)屬不同單位，實(shí)施搬遷保護(hù)及協(xié)調(diào)難度大。另外，新建污水管線西側(cè)的35 k V電力排管距離新建管線不足3 m，且該電力排管內(nèi)電纜為機(jī)場(chǎng)南1號(hào)變電站唯 一供電電纜，主要負(fù)責(zé)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)第四跑道、指揮塔臺(tái)、指揮中心、機(jī)場(chǎng)南工作區(qū)的電力供應(yīng)，對(duì)機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行尤為重要，因此對(duì)電力排管的保護(hù)要求非常高。

(2)為保障周邊相鄰單位的正常運(yùn)營(yíng)與施工，施工與交通組織難度大。東側(cè)輔道新建污水管需穿越施工單位辦公區(qū)大型臨時(shí)設(shè)施2條出入口通道以及P 7出租車(chē)蓄車(chē)場(chǎng)2個(gè)出入口，施工過(guò)程中必須保證4個(gè)出入口的暢通。東側(cè)輔道北側(cè)與高速路交叉口處的2號(hào)卡口作為主要施工車(chē)輛進(jìn)出道路，須保證其暢通，不得斷路，不得封路施工。

(3)緊鄰機(jī)場(chǎng)核心區(qū)，作業(yè)面廣而散，施工工序安排難度大。此次東側(cè)輔道拖拉管施工長(zhǎng)度近750 m，且該區(qū)域緊鄰機(jī)場(chǎng)核心區(qū)，施工作業(yè)面較廣，施工管理難度大、工期緊、任務(wù)重。如何利用已有的場(chǎng)地條件，合理組織施工，確保本工程的節(jié)點(diǎn)工期及總工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是本次施工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

2.拖拉管與微型頂管結(jié)合污水管施工工藝流程

非開(kāi)挖定向鉆進(jìn)技術(shù)又稱為拖拉管、牽引管施工，是將石油工業(yè)的定向鉆進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)的管線施工方法相結(jié)合的一項(xiàng)施工工藝。非開(kāi)挖定向鉆進(jìn)施工是將定向鉆機(jī)設(shè)在地面上，在不開(kāi)挖土壤的條件下，采用探測(cè)儀導(dǎo)向，控制鉆桿鉆頭方向，達(dá)到設(shè)計(jì)軸線的要求，并經(jīng)過(guò)多次擴(kuò)孔，使拖拉管道回拉就位，完成管道敷設(shè)的施工方法[3]。

2.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工平面布置。施工平面布置包括臨時(shí)設(shè)施位置搭建標(biāo)準(zhǔn)與安排、堆土點(diǎn)的布置、泥漿處理、施工用水用電以及臨時(shí)排水位置。

(2)技術(shù)準(zhǔn)備。施工前對(duì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)管線情況進(jìn)行探摸、復(fù)核，確定橫穿管線位置，確保在拖拉管施工路線及基坑施工范圍內(nèi)無(wú)橫穿管線及其他不明管線。如發(fā)現(xiàn)存在不明管線，應(yīng)及時(shí)摸清管線走向、管理單位及運(yùn)營(yíng)狀況等，對(duì)淺表軟管考慮局部搬遷或臨時(shí)架空等措施進(jìn)行保護(hù)，對(duì)深層橫穿管線應(yīng)盡量調(diào)整井位區(qū)間及造斜距離、角度，以避讓橫穿管位。

2.2 施工監(jiān)測(cè)

(1)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。根據(jù)本工程的圍護(hù)設(shè)計(jì)要求、周?chē)h(huán)境、拖拉管施工和基坑本身的特點(diǎn)，按照安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，主要設(shè)置的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括周邊地表豎向位移監(jiān)測(cè)、周邊地下管線豎向位移監(jiān)測(cè)、周邊地下管線水平位移監(jiān)測(cè)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測(cè)以及圍護(hù)頂部豎向和水平監(jiān)測(cè)等。

(2)監(jiān)測(cè)頻率。根據(jù)工況合理安排監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔，做到既經(jīng)濟(jì)又安全。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)周邊地表豎向位移、周邊地下管線豎向位移、周邊地下管線水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、圍護(hù)頂部豎向及水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率基坑開(kāi)挖施工均為1次/d，底板澆筑后均為1～2次/周，支撐拆除期間均為1次/d。拖拉管（基坑）工程監(jiān)測(cè)內(nèi)容及報(bào)警值見(jiàn)表1。

表1 拖拉管（基坑）工程監(jiān)測(cè)內(nèi)容及報(bào)警值

2.3 井位施工

(1)鋼護(hù)筒井施工。采用立坑式搖管機(jī)搖管施工，將尺寸為Φ2 590 mm的鋼筒井搖管埋至地下。鋼筒壁厚為20mm，每節(jié)高度為2 m，埋深為設(shè)計(jì)管底標(biāo)高下2 m，并澆筑1 m厚混凝土封底。在鋼護(hù)筒進(jìn)出洞口位置利用高壓旋噴樁機(jī)進(jìn)行高壓旋噴固化土體。

在拖拉管施工過(guò)程中，鋼護(hù)筒井最下面一節(jié)需開(kāi)設(shè)貫穿的洞口，保證管道路由通暢及滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高需求。在施工完成后，該節(jié)開(kāi)洞鋼管留置于地下，其余管節(jié)在檢查井砌筑過(guò)程中分段進(jìn)行切割，在檢查井砌筑完成后，利用立坑式搖管機(jī)提升出地面。

(2)造斜井、收頭井施工。首先利用鋼板樁機(jī)打設(shè)U 400mm×170 mm小齒口拉森鋼板樁圍護(hù)，并在圍護(hù)外圍利用高壓旋噴樁機(jī)打設(shè)φ800 mm的單排高壓旋噴樁，在工作坑進(jìn)出洞口位置應(yīng)加設(shè)一排高壓旋噴樁，以防止水土流失進(jìn)入基坑內(nèi)部。

造斜井基坑平面布置圖如圖4所示，收頭井基坑平面圖如圖5所示。

圖4 造斜井基坑平面布置圖

圖5 收頭井基坑平面圖

2.4 拖拉管施工

利用ZT─55水平定向鉆機(jī)分段進(jìn)行拖拉管管道施工，采用無(wú)線導(dǎo)向頭（導(dǎo)向鉆桿尺寸為φ89 mm×4.5 m）確定位置深度沿著東側(cè)輔道綠化帶精 確穿越各污水井位洞口，且在東側(cè)綠化帶出土。每段拖拉管的間距自工作基坑至工作基坑長(zhǎng)度約150.0 m；拖拉管管道的入土角為20%，管道平均深度約6.5 m，入土造斜水平長(zhǎng)度經(jīng)計(jì)算為30.0 m，管道出土角為22%，出土造斜水平長(zhǎng)度經(jīng)計(jì)算為28.0 m。利用專(zhuān)用擠擴(kuò)器對(duì)土體進(jìn)行擠碎、擴(kuò)孔以及拖拉管進(jìn)行施工（擴(kuò)孔孔徑分別為300、500、700、800 mm）。拖拉管工序如圖6所示。

圖6 拖拉管工序示意圖

該井位較深且距離較長(zhǎng)給施工帶來(lái)一定困難。該區(qū)域地下土疏松有流沙，在施工過(guò)程中對(duì)孔內(nèi)加注一定量的膨潤(rùn)土、化學(xué)泥漿等進(jìn)行造漿，形成有效的泥漿護(hù)壁，防止拖拉管孔坍塌。施工前各污水井鋼護(hù)筒均開(kāi)設(shè)1 000 mm×1 000 mm的施工洞口以便拖拉管通過(guò)，洞口施工前進(jìn)行壓密注漿，在拖拉管后利用高壓旋噴止水。

2.5 拖拉管標(biāo)高控制

本工程拖拉管通過(guò)穿越沿途鋼護(hù)筒井在對(duì)應(yīng)管位路由開(kāi)設(shè)洞口，達(dá)到標(biāo)高控制的目的。鋼護(hù)筒井的布置以圖紙中檢查井位置為圓心，直徑2 590 mm，壁厚20 mm。

(1)鋼護(hù)筒井打設(shè)完成后，對(duì)出入洞口位置周邊土體進(jìn)行壓密注漿，用以加固和改良土體，同時(shí)對(duì)井內(nèi)進(jìn)行混凝土封底作業(yè)。鋼護(hù)筒搭設(shè)、土體加固及封底如圖7所示。

圖7 鋼護(hù)筒搭設(shè)、土體加固及封底

(2)在拖拉管經(jīng)由井位前，指派專(zhuān)業(yè)電焊切割人員下井作業(yè)。對(duì)設(shè)計(jì)管位部分進(jìn)行切割孔洞，使拖拉管能夠穿越洞口，達(dá)到標(biāo)高控制的目的，并在切割作業(yè)完成后將洞口位置打磨光滑，避免對(duì)管道外壁造成損傷。切割孔洞穿管如圖8所示。

圖8 切割孔洞穿管

(3)待拖拉管完成后，對(duì)出入洞口位置進(jìn)行高壓旋噴樁止水施工，在高壓旋噴樁止水施工完成后，對(duì)井內(nèi)進(jìn)行清淤、混凝土澆筑、管道切割及井位砌筑作業(yè)。高壓旋噴樁止水、砌井如圖9所示。

圖9 高壓旋噴樁止水、砌井

(4)最 后對(duì)砌筑井外區(qū)域進(jìn)行回填，將鋼護(hù)筒拔除。鋼護(hù)筒的切割由專(zhuān)業(yè)動(dòng)火人員利用氧氣、乙炔進(jìn)行電氣焊切割；鋼護(hù)筒的下?lián)u及拔除由現(xiàn)場(chǎng)配置的立坑式搖管機(jī)搖管進(jìn)行，待搖管機(jī)將鋼護(hù)筒井壁抱死后，經(jīng)液壓泵將鋼護(hù)筒壓入或拔出。

3.拖拉管施工優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 拖拉管施工優(yōu)點(diǎn)

采用非開(kāi)挖方式施工，土方開(kāi)挖面小，出土量少，可減少對(duì)環(huán)境的影響；可以穿越地下障礙物，且對(duì)周邊構(gòu)筑物影響較?。皇┕に俣瓤?，可縮短工期及成本。

3.2 拖拉管施工缺點(diǎn)

拖拉管施工結(jié)束后，回?cái)U(kuò)孔與管材之間的空隙處理難度大；敷設(shè)好的管線標(biāo)高控制難度高，可能出現(xiàn)局部低點(diǎn)，給以后的日常檢修維護(hù)帶來(lái)不便；現(xiàn)場(chǎng)有電子干擾時(shí)，影響手持式跟蹤儀的測(cè)量精度。

4.結(jié)語(yǔ)

本工程因周邊管線及地質(zhì)等原因，由開(kāi)槽埋管改為非開(kāi)挖定向拖拉管與鋼護(hù)筒井結(jié)合的方式施工，不僅可以降低施工對(duì)交通及周邊管線的影響，而且可以節(jié)約工期和成本。該工藝雖具備一定的優(yōu) 越性，但在施工前需做好施工準(zhǔn)備，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并做好導(dǎo)向、擴(kuò)孔及回拖過(guò)程中的標(biāo)高控制，才能達(dá)到理想的施工效果。