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工程案例 | 非开挖顶管铺设大直径管道施工实践

作者:鸿粤园林发布时间:2020-09-14

  1. 工程概况

  金山一水厂二期供水工程属扩建项目,工程范围包括:取水泵站、净水厂、原水输水管线,横跨上海市松江、金山两区,供水规模为20万m?/d。原水管线作为金山一水厂二期工程BOT部分工程的重要组成部分,全长8.045Km,连接取水泵站和净水厂。主要工程量为1根DN1400mm螺旋双面埋弧焊钢管管道,除开槽埋管外,还有12座管桥及两个过路顶管。

  本工程穿越叶新公路(里程桩号:2+031.59~2+127.64)采用顶管施工,长度96.05m,管顶覆土厚度2.4m,顶管机械采用Ф1200泥水平衡顶管机。顶进过程中需穿越一根移动光缆及两根军用光缆,并确保施工范围内正在运行中的两根一期DN1000原水取水管安全。

  2. 施工方案

  本工程顶管工作井和顶管接收井平面内径尺寸分别为10.55m×5m和5m×4.5m的矩形井,顶管工作井、接收井采用13m长SP-IV500×250×22.5钢板桩作为基坑开挖的围护结构,坑内底向下3m及管道后靠背和前导墙的井外2m长范围内采用了压密注浆,井内设置HN700×300×13×24钢围檩和Ф450×12钢支撑。

  由于前期物探资料不详尽,过叶新公路顶管施工在顶出第一节6m钢管后,含顶管机头进洞总长约10m,遇到障碍物无法继续顶进。经现场开挖样洞探查,顶管碰到金山水厂一期工程DN1000原水管(球磨铸铁管)的45°转角混凝土支墩,混凝土总量约100m?,致使本工程顶管施工无法继续顶进。现场探查的情况如图1所示。

  根据施工现场状况及条件,经开挖探摸,拟采取以下处理方案:顶管线路和工作井移位,从混凝土支墩西侧通过,避开一期转角支墩,在工作井西侧6m位置另做新工作井,老工作井报废,待机头及第一节管材取出后回填至原地面标高,原接收井井位不变。

  2.1 施工现场探摸

  叶新公路北侧、张米路西侧区域现有东西走向移动信息光缆一根、军用信息光缆二根,污水管Ф300一根,以及南北向DN1000原水管道两根和信息光缆一根。现务必对靠东侧的DN1000原水管道和该处转角混凝土支墩进行探摸,将该处原水管道(含转角及转角北侧一节6m管段)挖开,露出转角构件和北侧第一段管节的承插接口,探明转角混凝土支墩处的混凝土地面标高,以确保重新顶管避开砼支墩。

  施工现场管线分布见图2。

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  2.2 施工措施

  2.2.1对原有管线保护方案

  2.2.1.1对原一期原水管转角北侧的第一节承插接口进行钢抱箍加固处理:先将一期原水管西侧管道接头挖出,再进行加固钢抱箍安装,完成后进行表面土卸载,以减轻表面承载力。

  2.2.1.2在一期原水管西侧、顶管机头东侧、顶管工作井南侧至一期原水管45°转弯处采用6m钢板桩围护,为保证一期原水管正常运行,该处钢板桩至施工结束后采取钢板桩留桩保护施工。在张米路西侧路边插入6m钢板桩,上部采用钢板桩围檩固定,两钢板桩之间用钢丝绳锚固。

  2.2.1.3移动光缆保护:采用人工开挖方式,将光缆全部暴露后,确定其确切位置。在光缆两端各打设一根钢板桩,其上部架设一根槽钢,并焊接在钢板桩上(槽钢平面要求和光缆一致),将光缆安置于槽钢内,以保护光缆。

  2.2.1.4军用光缆保护:军用光缆采用的是拖拉管施工方法,因其位置特殊,管线各平面高度不同,故采用机械与人工配合开挖的方法,先用人工开挖出较浅部分,找到光缆后,再根据其位置两侧用挖机小心排除光缆上部余土,接近光缆位置约1m后,使用人工开挖,将整条光缆挖出。根据光缆倾斜度,各打两根钢板桩,在其上部加一根槽钢(槽钢平面要求和光缆一致),焊接后将光缆分段吊挂在槽钢上,以保护光缆安全。军用光缆开挖前,事先到光缆所属军事管理部门办理相应施工手续,得到许可后进行施工。

  加固布置详见图3。

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  2.2.2 顶管机退机头

  在完成原一期水管及移动、军用光缆保护工作后,开始顶管机退机头工作。退出时先挖除顶管机头上部部分土方,然后启动顶管机头使其缓缓后退,速度控制在10mm/min以内,退出过程中机头前空缺位置立即用土填实,以保证顶管机头退出后两侧土体的稳定性。以此类推,直至机头完全退出为止,确保一期及周边管线管线安全运行。

  待机头退出后,拆除机头和其它设备并将工作井回填至原地面标高,拆除围檩支撑并拔除钢板桩。

  3. 结论

  目前,顶管施工工艺已经被广泛应用在各种地下管道施工中,若能在施工进行前及时发现地下障碍物,处理措施的选择余地就更大。因此,加强施工前期地质、地下管线及建(构)筑物的排查、探摸工作,避免施工过程中遇障碍物问题的发生显得尤为重要。

  由于顶管施工过程中遇到障碍物,使工程进展陷入困境,如何做到既要保障原有一期水管正常供水安全,又要保障军用光缆、移动通讯电缆正常使用,并确保施工节点按期完成,是项目部人员亟待解决的首要问题。上述技术措施经过专家及设计、建设、施工单位共同论证,一致同意后开始实施,经过5天的紧张施工,最终完好无损的将机头及第一节钢管成功的取出,期间施工单位增加对一期原水管及光缆的监测次数,并聘请第三方监测单位对施工现场管线进行跟测,未发生地面及管线沉降,该项措施的实施在本工程实际应用中取得圆满成功。

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