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      摘 要：非開挖定向拖拉管與鋼護筒井結(jié)合是一種較復(fù)雜的施工工藝。以上海浦東國際機場三期擴建工程為研究對象,詳細介紹非開挖定向拖拉管與鋼護筒井結(jié)合的污水管施工工藝流程,結(jié)合工程特殊地質(zhì)條件,闡述拖拉管施工標高控制要點,并分析拖拉管施工的優(yōu)缺點。該工程因周邊管線及地質(zhì)等原因,由開槽埋管改為非開挖定向拖拉管與鋼護筒井結(jié)合的方式施工,不僅降低了施工對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、改造后的一期機務(wù)維修區(qū)1號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)計為開槽埋管，圍護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近，開挖對電力排管影響較大，安全風(fēng)險高，要求新建污水管移至3 m以外或者采用非開挖方式施工。根據(jù)電力公司意見，經(jīng)與設(shè)計溝通，決定將東側(cè)輔道污水管改為非開挖方式施工。

       1.工程情況與重點難點

       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～20號井、21號～24號井，共計750 m的施工范圍內(nèi)。依據(jù)施工段長度及施工內(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～9號、18號～20號、21號～23號；150 m拖拉段（約150 m/段）：9號～12號、12號～15號、15號～18號；在9號井、12號井、15號井、18號井分別設(shè)置造斜井，用以處置造斜段管道上下偏移對污水重力管的影響；在20號井、21號井分別設(shè)置收頭井，用以處置造斜段圍護與現(xiàn)狀鋼護筒井的連接問題。

        依據(jù)GB/T 13663─2000《給水用聚乙烯（PE）管材》的執(zhí)行標準[2]，選用聚乙烯（PE)100級管材，即標準尺寸比為SDR 13.6級、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接工藝。

        1.2 工程重點難點

       (1)周邊環(huán)境復(fù)雜，對市政道路、管線等保護要求高。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)量和種類較多，且均在使用中，保護難度大，各類管線權(quán)屬不同單位，實施搬遷保護及協(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)電纜為機場南1號變電站唯 一供電電纜，主要負責浦東國際機場第四跑道、指揮塔臺、指揮中心、機場南工作區(qū)的電力供應(yīng)，對機場正常運行尤為重要，因此對電力排管的保護要求非常高。

       (2)為保障周邊相鄰單位的正常運營與施工，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)大型臨時設(shè)施2條出入口通道以及P 7出租車蓄車場2個出入口，施工過程中必須保證4個出入口的暢通。東側(cè)輔道北側(cè)與高速路交叉口處的2號卡口作為主要施工車輛進出道路，須保證其暢通，不得斷路，不得封路施工。

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

       2.拖拉管與微型頂管結(jié)合污水管施工工藝流程

       非開挖定向鉆進技術(shù)又稱為拖拉管、牽引管施工，是將石油工業(yè)的定向鉆進技術(shù)與傳統(tǒng)的管線施工方法相結(jié)合的一項施工工藝。非開挖定向鉆進施工是將定向鉆機設(shè)在地面上，在不開挖土壤的條件下，采用探測儀導(dǎo)向，控制鉆桿鉆頭方向，達到設(shè)計軸線的要求，并經(jīng)過多次擴孔，使拖拉管道回拉就位，完成管道敷設(shè)的施工方法[3]。

       2.1 施工準備

      (1)施工平面布置。施工平面布置包括臨時設(shè)施位置搭建標準與安排、堆土點的布置、泥漿處理、施工用水用電以及臨時排水位置。

      (2)技術(shù)準備。施工前對圖紙及現(xiàn)場管線情況進行探摸、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)及時摸清管線走向、管理單位及運營狀況等，對淺表軟管考慮局部搬遷或臨時架空等措施進行保護，對深層橫穿管線應(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

       (1)監(jiān)測內(nèi)容。根據(jù)本工程的圍護設(shè)計要求、周圍環(huán)境、拖拉管施工和基坑本身的特點，按照安全、經(jīng)濟、合理的原則，主要設(shè)置的監(jiān)測內(nèi)容包括周邊地表豎向位移監(jiān)測、周邊地下管線豎向位移監(jiān)測、周邊地下管線水平位移監(jiān)測、圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測以及圍護頂部豎向和水平監(jiān)測等。

       (2)監(jiān)測頻率。根據(jù)工況合理安排監(jiān)測時間間隔，做到既經(jīng)濟又安全。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，對周邊地表豎向位移、周邊地下管線豎向位移、周邊地下管線水平位移、圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移、圍護頂部豎向及水平位移進行監(jiān)測，監(jiān)測頻率基坑開挖施工均為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)測內(nèi)容及報警值見表1。

表1 拖拉管（基坑）工程監(jiān)測內(nèi)容及報警值

       2.3 井位施工

      (1)鋼護筒井施工。采用立坑式搖管機搖管施工，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)計管底標高下2 m，并澆筑1 m厚混凝土封底。在鋼護筒進出洞口位置利用高壓旋噴樁機進行高壓旋噴固化土體。

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

       (2)造斜井、收頭井施工。首先利用鋼板樁機打設(shè)U 400mm×170 mm小齒口拉森鋼板樁圍護，并在圍護外圍利用高壓旋噴樁機打設(shè)φ800 mm的單排高壓旋噴樁，在工作坑進出洞口位置應(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水平定向鉆機分段進行拖拉管管道施工，采用無線導(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，入土造斜水平長度經(jīng)計算為30.0 m，管道出土角為22%，出土造斜水平長度經(jīng)計算為28.0 m。利用專用擠擴器對土體進行擠碎、擴孔以及拖拉管進行施工（擴孔孔徑分別為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給施工帶來一定困難。該區(qū)域地下土疏松有流沙，在施工過程中對孔內(nèi)加注一定量的膨潤土、化學(xué)泥漿等進行造漿，形成有效的泥漿護壁，防止拖拉管孔坍塌。施工前各污水井鋼護筒均開設(shè)1 000 mm×1 000 mm的施工洞口以便拖拉管通過，洞口施工前進行壓密注漿，在拖拉管后利用高壓旋噴止水。

       2.5 拖拉管標高控制

       本工程拖拉管通過穿越沿途鋼護筒井在對應(yīng)管位路由開設(shè)洞口，達到標高控制的目的。鋼護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)鋼護筒井打設(shè)完成后，對出入洞口位置周邊土體進行壓密注漿，用以加固和改良土體，同時對井內(nèi)進行混凝土封底作業(yè)。鋼護筒搭設(shè)、土體加固及封底如圖7所示。

圖7 鋼護筒搭設(shè)、土體加固及封底

       (2)在拖拉管經(jīng)由井位前，指派專業(yè)電焊切割人員下井作業(yè)。對設(shè)計管位部分進行切割孔洞，使拖拉管能夠穿越洞口，達到標高控制的目的，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，對出入洞口位置進行高壓旋噴樁止水施工，在高壓旋噴樁止水施工完成后，對井內(nèi)進行清淤、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 后對砌筑井外區(qū)域進行回填，將鋼護筒拔除。鋼護筒的切割由專業(yè)動火人員利用氧氣、乙炔進行電氣焊切割；鋼護筒的下?lián)u及拔除由現(xiàn)場配置的立坑式搖管機搖管進行，待搖管機將鋼護筒井壁抱死后，經(jīng)液壓泵將鋼護筒壓入或拔出。

       3.拖拉管施工優(yōu)缺點

       3.1 拖拉管施工優(yōu)點

       采用非開挖方式施工，土方開挖面小，出土量少，可減少對環(huán)境的影響；可以穿越地下障礙物，且對周邊構(gòu)筑物影響較??；施工速度快，可縮短工期及成本。

       3.2 拖拉管施工缺點

       拖拉管施工結(jié)束后，回擴孔與管材之間的空隙處理難度大；敷設(shè)好的管線標高控制難度高，可能出現(xiàn)局部低點，給以后的日常檢修維護帶來不便；現(xiàn)場有電子干擾時，影響手持式跟蹤儀的測量精度。

        4.結(jié)語

       本工程因周邊管線及地質(zhì)等原因，由開槽埋管改為非開挖定向拖拉管與鋼護筒井結(jié)合的方式施工，不僅可以降低施工對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備，加強監(jiān)測，并做好導(dǎo)向、擴孔及回拖過程中的標高控制，才能達到理想的施工效果。