大型污水新旧管网接驳井施工技术应用与研究.pdf

第 51 卷 2023 年 第 2 期广州建筑 GUANGZHOU ARCHITECTUREVol.51 No.2，2023大型污水新旧管网接驳井施工技术应用与研究大型污水新旧管网接驳井施工技术应用与研究冯慧1，胡健健2，郭伟河2，陈汇2，胡棒2（1.广州轨道交通建设监理有限公司，广州 510010）（2.广州市盾建建设有限公司，广州 511400）摘摘要要：本文结合轨道交通广州地铁三号线东延段项目南侧 DN1700 污水管横穿车站主体结构，为加快实现大型污水管迁改工作，降低传统工艺施工风险，针对本工程特点创新出大型污水新旧管网接驳井施工技术。研究表明采用人工挖孔法将接驳井围护结构至旧管道底部掏空，为接驳井施工作业及旧管道切除作业提供实施空间；利用“装配式贝雷架”对旧管道进行悬吊保护，能保证旧管道结构的完整及防止污水渗漏；在旧管道截断的部位设置钢板闸刀固定槽，采用闸刀封闭废除旧管道口，避免人工下井封堵废除管道口，有效提高安全系数。应用结果表明逆作法接驳大型污水新旧管网技术顺利完成接驳验收，采用该技术实施围护结构，可节约 120 万，同时减去预制井圈结构和下沉的时间，缩短了新旧接驳井的施工工期，加快了后续管线迁改的进度，避免人工下井封堵废除管道口，有效提高安全系数。关键词关键词：新旧污水管网迁改；接驳井；装配式贝雷架；钢筋砼闸墩中图分类号中图分类号：TU744文献标识码文献标识码：A文章编号文章编号：1671-2439(2023)02-084-04作者简介作者简介：冯慧（1984），男，本科，工程师，主要从事土木工程方面的研究，E-mail:。ApplicationandResearchontheConstructionTechnologyofLarge-scaleSewageNewandOldPipeNetworkConnectionWellsFENG Hui1，HU Jian-jian2，GUO Wei-he2，CHEN Hui2，HU Bang2（1.Guangzhou Rail Transit Construction Supervision Co.,Ltd.,Guangzhou 510010）（2.Guangzhou Municipal Dunjian Construction Co.,Ltd,Guangzhou 511400)Abstract：Inthispaper,combinedwiththeDN1700sewagepipecrossingthemainstructureofthestationonthesouthsideoftheeastextensionoftheguangzhou metro line 3 project,in order to accelerate the relocation of large-scale sewage pipes and reduce the construction risk of traditionalprocesses,the construction technology of the new and old pipe network connecting wells of large-scale sewage is innovated according to thecharacteristicsofthisproject.Theresearchshowsthattheartificialdiggingmethodisusedtohollowouttheenclosurestructureoftheconnectingwellto the bottom of the old pipeline,which provides an implementation space for the construction operation of the connecting well and the cuttingoperation of the old pipeline;The use of prefabricated beret frame to suspend the old pipeline for protection can ensure the integrity of the oldpipelinestructureandpreventsewageleakage;Setupafixedgrooveofthesteelplategateknifeinthepartwheretheoldpipelineiscutoff,andusethegateknifetocloseandabolishtheoldpipelinemouth,soastoavoid manuallygoingdownthewelltoblocktheabolitionof thepipelinemouth,andeffectively improve the safety factor.The application results show that the reverse method of connecting large sewage new and old pipe networktechnologysuccessfullycompletedtheconnectionacceptance,andtheuseofthistechnologytoimplementtheenclosurestructurecansave1.2millionyuan,while subtracting the prefabricated well structure and sinking time,shortening the construction period of the new and old connecting wells,accelerating the progress of subsequent pipeline relocation,avoiding manual downhole sealing and abolition of pipeline openings,and effectivelyimprovingthesafetyfactor.Keywords:relocation of old and new sewage pipe networks;feeder well;prefabricated beret frame;reinforced concrete gate piers0 引言引言近年来，在国家政策的推动下，我国城市轨道交通取得了巨大发展。我国城市轨道交通运营里程数持续增长，地铁建设规模加快，而地铁的建设一般延道路地下敷设，自然避免不了大型管线的迁改。本文基于广州地铁三号线东延段项目现场 DN1700大型污水管横穿车站主体结构，影响现场施工，需对其往南侧方向偏移进行永久迁改，针对本次大型污水管的迁改，项目部在常规大型污水迁改接驳技术的基础上，创新出大型污水新旧管网接驳井施工技术，此技术在实际工程中取得了良好的应用效果，顺利完成接驳验收，为后续管线迁改进度提供强有力的保障，提高安全可实现性，可为其他类似工程-84-84-冯慧等：大型污水新旧管网接驳井施工技术应用与研究提供参考借鉴经验。1 工程概况工程概况本文基于项目位于广州市番禺区亚运大道，全长 95800 m，连接 3 号线番禺广场和 7 号线海傍站，包含了四站四区间，三号线东延段项目主要沿亚运大道敷设，全为地下敷设。车站南侧埋设有横穿车站主体结构的 DN1700 大型污水管，将对其继续往南侧方向偏移进行永久迁改，施工总长度约为551m。2 常规大型管道迁改接驳施工技术常规大型管道迁改接驳施工技术目前大型污水管迁改接驳做法多采用预制井圈结构的顶管井，利用顶管技术完成新管道建设，安排蛙人下井使用充气气囊降低上游水流，切除接驳口处的旧管道，并利用人工封堵废除旧管道，最后打开上游气囊完成管道接驳工作1。此接驳技术存在预制井圈结构作业无法保证旧管道结构的完整性，气囊封堵上游管道存在污水满溢出地面的风险；难以控制上游水压，风险较高，蛙人在密闭空间人身安全难以保证，且实施周期较长。3 新旧污水管网新旧污水管网接驳井施工接驳井施工技术技术基于常规技术，项目部创新出了大型污水新旧管网接驳井技术，采用人工挖孔法将接驳井围护结构至旧管道底部掏空2，为顶管机械作业及旧管道切除作业提供实施空间；利用“装配式贝雷架”对旧管道进行悬吊保护3-5，保证旧管道结构的完整及防止污水渗漏；在旧管道截断的部位设置钢板闸刀固定槽，采用闸刀封闭废除旧管道口，避免人工下井封堵废除管道口，有效提高安全系数。4 施工步骤施工步骤槽壁加固围护结构土分层开挖钢筋混凝土分层实施围护结构旧管道悬吊保护旧管底掏空底板混凝土浇筑内侧钢筋混凝土永久侧壁结构及间槽结构施工旧管道汽车吊悬吊切除钢板全封堵废弃管口速凝混凝土封堵废弃管口盖板安装路面恢复。5 施工工艺施工工艺5.1槽壁加固槽壁加固槽壁采用双管高压旋喷桩进行加固（图 1），成桩桩径 0.5m，桩端需进入基础以下密实土层 1m，(若遇夹层，桩必须穿过夹层)；水泥浆液选择强度等级 42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比 1.0；高压旋喷桩喷浆压力不小于 20MPa。图图 1 接驳井加固平面图接驳井加固平面图使用钻机将注浆管置入土层预定深度，由注浆管底部同轴双重喷嘴向周围土体喷射高压浆液和空气，使其周围形成直径为 0.81.0m 圆柱状固结体。喷射注浆过程中出现骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生原因并及时采取措施6-7；一旦出现中断供浆、供气，立即将喷管下沉至停供点以下 0.3m，待复供后再行提升；当提升至设计桩顶下 1.0m 深度时，放慢提升速度至设计高程，喷射作业结束后，用冒出浆液回灌到孔内，直至不下沉为止。5.2接驳井围护结构施工接驳井围护结构施工土方开挖：工作井采用人工挖土，每节开挖井深 0.7m（如遇到透水砂层或特殊情况时取 0.30.5m），钢模板高 0.7m，上下节护壁搭接长度 0.1m，护壁厚度上为 0.4-0.6m、下为 0.3-0.5m；第一节护壁需高出地面 0.2m，每挖深一节作一次中轴线和护壁垂直度校正。钢筋绑扎：根据开挖进度同步进行护臂钢筋绑扎，上节护壁的竖筋须伸入下节护壁内不小于0.5m。护壁钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求；表面确保洁净，无损伤，油渍、漆污和铁锈等在使用前清除干净。测量人员确认定位线并安装梁底定位钢筋，钢筋按图纸施工。模板安装：根据中轴线与接驳井的规格，引出相应测量控制点，由木桩固定控制第一节护壁支模位置；模板采用装配式平装模板，安装完成后应及时检查拼缝的严密性及整体性，采取临时加固措施，-85-85-广州建筑GUANGZHOU ARCHITECTURE2023 年 第 2 期防止模板偏移。护壁砼浇注：护壁采用 C30 商品砼，抗渗等级为 P6，现场采用 pvc 管均匀地浇筑在模板的各个方向，以防模板受砼挤压而偏移，并用振动棒振捣密实，防止产生蜂窝、麻面等质量通病；拆模后对砼进行 14 天洒水养护工作。5.3污水旧管道悬吊保护污水旧管道悬吊保护现状管道在无悬吊保护的情况下，掏空现状管道底部存在现状管节脱落等风险；为保证污水管网正常使用及施工作业安全，采用装配式贝雷架对井内现状管道进行悬吊保护（图 2）。图图 2 装配式贝雷架装配式贝雷架 BIM 模型模型装配式贝雷架与现状管道平行放置在接驳井冠梁上，使用钢丝绳将管道进行悬吊固定，悬吊安装点应避开现状管道管节；固定完成后将旧管道区域底部土方掏空（图 3）。图图 3 贝雷架安装图贝雷架安装图5.4底板施工底板施工接驳井开挖至设计标高，经现场测量工程师复核无误后，进行底板钢筋绑扎及砼浇筑；底板浇筑时应采用对称浇筑，控制好浇筑速度8-9。底板砼浇筑完成且养护强度达到设计要求后，拆除装配式贝雷架。5.5井内侧壁结构及闸槽结构井内侧壁结构及闸槽结构为加强接驳井结构的刚度、抗渗性及实现污水管网不停水接驳10，围护结构内侧从底至顶实施加设一层钢筋混凝土结构形成“叠合墙”，同时在旧管道废除端口钢板卡槽结构，根据图纸采用钢筋混凝土内衬井壁（0.3m），配置双层双向钢筋，侧壁及闸槽结构采用 C35 商品砼，抗渗等级为 P6。5.6旧管道悬吊切除旧管道悬吊切除悬吊旧管道前需对原有管道结构重量进行验算，污水管外径为 1.7m，内径为 1.6m，管座横截面积为 1.025，混凝土容重取 25kN/m，污水容重取 1kN/m，吊装冠长为 6.3m，吊装总重量G=214.9kN。将吊机安置在接驳井的北侧且吊车支腿距离接驳井边距离不得小于 2 米。吊机起重中心距离起吊区域的距离约为 6.75m，考虑安全系数1.3，吊机不得小于 214.9*1.3=279.37kN=27.94t，汽车吊应不小于 80t。本工程位于番禺区，区内人均综合生活污水量计算指标为 350 L/cap.d，生活污水排放系数为 0.85。根据现场情况确定绳锯顺切方向，在切割位置上方冠梁位置安装绳锯转角固定器以便绳锯能够按照切割路线进行运作，在闸槽内侧安置废弃管道端口的切割点绳锯。吊装钢丝绳与切割金刚绳之间必须错开不小于 0.25m，避免金刚绳在切割阶段对钢丝绳造成损坏。绳锯运作过程中，工作人员不得靠近绳锯弧度范围内，以免因卡绳造成伤害；管道两端绳锯采用同步施工方式进行，采用汽车吊悬吊废旧管道，待切割完成后立即吊出废弃旧管道。5.7钢板全封堵废弃管口钢板全封堵废弃管口废弃旧管道吊除后，接驳井内成为新旧管道网污水流动点，此时废除管道仍有污水流动，需将预制好的截水钢板插入事先做好的钢筋混凝土卡槽结构中，截住管网污水流进入废除的管道11-12。钢板安装完成后，水流大幅度的降低后采用速凝混凝土浇筑的方式将接驳井废弃管道端口封堵，成型后效果 BIM 模型见图 4。图图 4 成型后效果成型后效果 BIM 模型模型-86-86-冯慧等：大型污水新旧管网接驳井施工技术应用与研究5.8预制盖板预制盖板接驳井盖可根据实际情况选用预制盖板，以此项目为例，接驳井内径约 8.6m，盖板直径为 9.4m，为超大体积混凝土（C35P6）盖板，盖板重量约为56.43t。为保障盖板起吊安全，需在盖板中设置 4根直径为 22 的圆钢吊钩，吊钩呈口字形分布，吊钩单侧锚入深度小于 35d，当不满足锚入深度时，应进行弯折锚入。在预制盖板混凝土强度未达到设计强度 100%前，严禁进行吊装作业，预制过程需采用薄膜养护的形式，避免水化热过大，导致混凝土出现温度裂缝。6 质量控制要点及安全措施质量控制要点及安全措施6.1质量控制要点质量控制要点进行土方开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，侧壁厚度不超挖，严格控制每层深度的土方开挖，并要检查每层的平整偏差。钢筋进场必须附出厂证明（试验报告）、钢筋标志，并根据相应检验规范分批进行见证取样和检验。钢筋验收时，应检查钢筋的长度、排距、连接方式、保护层厚度13。金刚绳锯切割及吊装需要对局部障碍物进行凿除，凿除宜采用电镐等小型设备进行，以避免扰动对管道接口造成破坏14。6.2安全措施安全措施对所有从事施工生产的人员，施工前进行全面的安全教育，重点对专职安全员、班组长、从事特殊作业的起重工、机械工、机动车辆驾驶员等进行培训教育。坚持起重工、指挥信号司索人员等特殊工种持有效证上岗，起重吊装作业时派专职安全员旁站，对相关人员进行安全技术交底及培训15。7结论结论本文结合国内目前对于大型污水管网迁改接驳技术，针对工程实际情况，创新出大型污水新旧管网接驳井施工技术，且顺利完成接驳验收，得出以下结论：（1）采用槽壁加固后，接驳井分节开挖降低了土方开挖的风险。（2）基于大型污水新旧管网接驳井施工技术在项目中现场实施经济效益显著，按照本技术优化接驳井方案，优化后合同造价约为 60 万，2 个井共节约费用约为 120 万元。（3）在旧管道截断的部位设置钢板闸刀固定槽，采用闸刀封闭废除旧管道口，避免人工下井封堵废除管道口，提高安全系数。参考文献参考文献1 彭伟椿.地铁东晓南站号出入口通道顶管施工技术J.城市建设理论研究（电子版）,2012(24).2 刘广建.逆作法在顶管施工井中的应用J.机电信息,2010(9):15-21.3 赵可.装配式贝雷梁受力性能分析及大跨度施工设计J.钢结构,2018,33(2):84-88.4 陈丽霞,张炳伟,乔艳军.新型贝雷桥(CB200)的架设J.四川水力发电,2013,32(3):37-40.5 张育媚.浅谈贝雷架在装配式钢结构桥施工中的应用J.中国西部科技,2016(1):47-49.6 李玉阳.高压喷射注浆法对地基的加固处理D.河北:河北工程大学,2013.7 杨 斌.高 压 喷 射 注 浆 桩 施 工 技 术 J.城 市 建筑,2015(11):83-83.8 邓文其.机制砂自密实混凝土配合比设计及性能研究D.重庆:重庆交通大学,2021.9 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