摘要:顶管施工过程中,经常会遇到地下管线,当地下管线不能开挖迁移,被埋实的管线又不容易牵移,采用高压水冲枪射水掏土,使管线两端的自由段加大,再慢慢牵引挪开管道位置,能够妥善处理好管线又使管道顺利顶进,可以给同行提供一个很好的借鉴。
关键词:顶管 地下管线 挖孔护壁 高压水冲枪 射水冲切 掏土 牵移
顶管施工过程中,经常会遇到地下管线,往往地下管线需要挪动的范围又不大,开挖又会受到限制,寻找一些辅助工具和新措施,将管线牵移管道前进范围,就可使管道顺利顶进,本文针对一个顶管遇复杂管线的处理方案,介绍所采取的措施,给同行一个参考。
1 工程概况
广州市国际商品展贸城展贸东南路工程,污水管网工程与展贸城项目第一期工程连接处,需要穿越十字交叉路口,总长度为125m,在展贸东南转折处路口中间的w39位置设置为接收井,w38和w40均设置为工作井,w38～w39管段长72m,w40～w39管段长度为53m,分别顶管至w39位置附近发现:管道标高位置,共遇三条100的PE管,管内分别有通信光缆和高压电缆;管道上方有二条间距800mm的钢筋混凝土管,钢筋混凝土管的走向与施工的管道几乎平行。受管道标高的地下管线影响,w39位置两侧的管道顶进还剩余7000mm未能贯通。
由于通信电缆和电力电缆的产权单位不明确,无法进行拆迁,只能就地妥善处理。据现场分析判断,通信电缆和电力电缆的PE管,穿越交通路口是采用“定向钻牵引”[1]工艺施工的,其在地下的标高变化比较大,走向也不太稳定,给处理带来比较大的不确定性。
2 地质情况
根据现场地质情况,工作井开挖范围内的土层基本上以淤泥、粘土、中砂与砂质粘土为主,其岩土的特征如下。
(1)素填土:灰黄色,湿,疏松,成分主要为由粘性土及植物根系组成、1900mm厚。
(2)淤泥:深灰色,饱和,流塑,局部软塑,土质较纯,断续腐植物、3400mm厚。
(3)粉质粘土:红色,可塑,土质不均匀,为混合岩风化残积土,遇水易软化,2500mm厚;底部0.4米含少量粉砂。
(4)砂质粘土:褐红黄色,硬塑,为混合岩风化残积土,土质粘性一般,含2mm～3mm石英砾约<5%,1200mm。
(5)中砂:灰黑色;较密;饱和;质较纯,粒径不匀。
3 处理方案比较选择
结合场地地质的情况、周围环境和地下相关管线情况,我们比较了以下三种措施:(1)降低(2m)标高避开通信电缆和电缆电缆标高,重新顶管;(2)少量降低管道标高,采用钢板桩支护明挖铺管;(3)人工挖孔、高压水冲枪射水配合掏土,手拉葫芦牵引挪开通信电缆和电缆电缆管后继续顶进。
通过比较分析得出以下结论。
措施1,解决措施简单直观有效,但是重力流管道变成倒虹管不利于管养、已经顶进的118m管道报废,造成较大的损失。
措施2,自来水管和排污管的保护,困难很大,钢板桩在通信电缆和电力电缆位置不能够封闭,受自来水管和排污管的影响,机械作业难度比较大。
措施3,解决措施简单经济,但需要专业高压射水设备、作业过程需小心谨慎。
通过比较,认为在具备专业高压射水设备的情况下,措施3比较可行。
4 方案的具体做法
4.1 测量放线
准确测放出两个工具头前端在地面的垂直位置,进一步探明自来水管和排污管。
4.2 人工挖孔浇注钢筋混凝土护壁
在工具头前端,从地面垂直各挖设一个内空直径为1200钢筋混凝土护壁井,护壁一直浇注到工具头顶的位置。
4.3 人工挖土射水冲孔
钢筋混凝土护壁达到75％强度后,顺着护壁井向下挖土,暴露出阻碍管道的地下管线;做好排水措施的情况下,采用高压水冲枪,顺着通信电缆和电力电缆的PE套管射水,将PE套管周围的土体冲切成泥浆排出,使PE套管在护壁井两侧各有3m～4m的自由段。
4.4 射水冲孔与手拉葫芦结合牵移地下管线
在PE套管暴露并且有7m～9m的自由段的情况下,通过井口安装的扁担,用手拉葫芦向上进行牵引,使PE套管产生少量延伸,同时采用高压水冲枪射水、配合手拉葫芦继续牵引,如此循环几次,直到PE套管能够绕开管道位置,临时固定。
4.5 继续顶管
通信电缆和电缆电缆管的PE套管绕开管道位置、进行临时固定后,往护壁井内回灌触变泥浆,防止掏土空洞坍塌;再按照原计划继续顶管到w39接收井,顶进完毕及时采用水泥石屑密实回填人工挖孔护壁井。
5 高压水冲枪射水的使用情况
高压水冲枪射水是高压清洗车进行射水,喷嘴口直径为2mm～4mm,射水压力为0～15MPa,水平射水距离达10m～20m,清洗车载水容量为8立方,喷射时由1个人用手抓住水冲抢,瞄准喷射位置进行射水,可以轻轻松松地将粘在混凝土路面或者沥青路面的泥土冲切下来,实现清洗路面的目的。所以用来冲切地下自然土体掏成一个土洞是非常容易的事情。
我们曾经在同一项目的某段管道顶进时临近接收井5m处,遇障碍物导致管道突然偏高1200mm,就是采用高压水冲枪射水,冲切管道底部的土体,使管道安全降低到设计高程的使用经验,效果相当良好。
6 关键技术
(1)工具头前端位置要测放准确。
(2)人工挖孔护壁经过管道时要做好保护工作。
(3)高压水冲枪射水前,做好井底排水工作,保证射水工作能够持续进行。
(4)高压水冲枪射水过程中,尽量让水柱顺着套管喷射,防止过分掏土。
(5)牵引套管要均匀加力,防止操之过急损伤PE套管和套管内的通信电缆和电缆电缆。
(6)高压水冲枪射水与牵引套管必须密切配合好,这样既有利于牵引效果良好,又有利于防止过分掏土。
(7)PE套管被牵移避开管道顶进位置并且临时固定后,及时往井内回灌泥浆,防止孔洞坍塌。
(8)第一段顶进完毕,马上密实回填护壁井,减少挖孔对周边土体的扰动,有利于下一段管道的处理。
7 结语
定向钻牵引工艺施工的PE套管和管内的电力电缆通信电缆均属于柔性管,有适当的自由段、受到一定拉力的情况下,能够实现有效的伸缩[2]。
在粘土层位置,采用高压水冲枪射水,可以进行小范围、大进深、快速套土,对释放PE套管的自由段存在相当有利的一面;同时对PE套管的损伤、对因为土体的坍塌造成上方自来水管和石化排污管的破坏又能够降低到最小。
另外,利用高压清洗车来进行高压水冲枪射水,具有较好的可控制性,能够灵活机动掌握水冲枪射水流量、射水压力、射水方向,真可谓挥洒自由,提高射水效果[3]。在特殊施工场合中是值得推广应用。
参考文献
[1] 张建兵.浅析市政工程地下排水管道的顶管施工技术[J].建材与装饰(下旬),2011(3):229～230.
[2] 王波.管理中顶管施工关键技术问题[J].科技创新导报,2010(9):78～78.
[3] 张云涛,邵东辉.对顶管施工法的简要探讨[J].民营科技,2009(6):215～215.
