高水位大口径重力管兜口的应用实例

赵 勇 黄耀峰

1 概述

绍兴是首批国家级历史文化名城,首批中国优秀旅游城市,是长三角重点开发开放城市,经济和社会事业发展较快。绍兴市排水管理有限公司主要承担着市区污水收集和输送职能,目前已建成排污中线(原一期5万t/d、二期18万 t/d),排污东线,排污临时西线三条主干线互通互连的排水新格局。公司管理范围已包括老城区、城南新区、镜湖新区、袍江开发区、经济开发区(含生态园区)五大块。平均日收集和输送污水约20万t。至2009年,已建成 DN300以上城市排污管线约400km,其中重力管约300km,DN800以上大口径重力管约60km。随着管网的不断拓展延伸,排水量的增加,在对一些存在着缺陷的管道进行改造后的兜口工作是一个非常严峻的实际问题,特别是大口径重力管的兜口往往在实际施工当中无法暂停原系统的运行,因此如何解决在已运行大口径重力管的兜口一直是工程施工过程中最难以控制的问题。

2 袍江三江路排污重力管现状

如图1所示,袍江三江路排污重力管全长5.6km,主要收集袍江三江路、荷湖路、汤公路、越秀路等涉及袍江近2/3生活及工业废水,接入北二路泵站。其中管道采用新材料D1300加筋螺旋管2.3km,D1200钢筋混凝土管约1km,过河采用钢管倒虹连接。管线基本采用大口径平坡施工,汤公路口起点黄海标高1.331 m,三江路进水管黄海标高0.53 m,但在北二路泵站内因泵站进水管黄海标高上升到1.8 m,导致泵站内外进水管实际产生1.3 m高差。从而使三江路排污重力管无法降低水位,始终保持在高水位运行状态,袍江部分企业污水无法顺利排放。为彻底解决三江路污水排放不畅难题,公司在三江路附近择地新建日排放3.5万t/d泵站一座,但因三江路水位较高,泵站与管道兜口存在困难。

3 工程难点分析

1)高水位限制。兜口必须完成泵站进水管与老管道的连接,但因老管道水位始终在高水位运行状态,管道无法达到正常的低水位兜口作业要求。2)老管道保护。因该地段老管道采用的是新材料D1300加筋螺旋管,而在兜口工程施工过程中必须首先暴露该管道。如在施工过程中发生管道破损现象,将会大面积造成环境污染。3)钢制井制作。工程涉及在D1300加筋螺旋管上制作3.5 m×3.0 m×5 m钢制井一只,且现场作业位置距离河道近20 m,地下水位较高,对钢制井的基坑开挖、基础浇筑及拼接均存在一定困难。

4 工程实施

4.1 基坑开挖

如图2所示,因原污水管埋设较深,在基坑开挖前,在距钢制井周边2 m处,采用直接向钢制井中心方向开挖至1 m深进行土方清表,然后在距钢制井周边1 m处,四周密排打设C25钢板桩,因本支撑的受力点在东西向的钢板桩上,故此两处的钢板桩采用密排扣打。基坑开挖至原污水管2/3处时,停止土方开挖,在图示位置分别开挖暴露管底,安放管道托架,在管道中间上方安放25型工字钢,工字钢固定在东西首钢板桩上,把这四个托架用钢丝绳固定在工字钢上。确保在基坑开挖时原污水管就有了支撑,不会因底下土方被挖而发生变形或脱落。完成支撑后再次对原污水管2/3处以下部分土方进行开挖,土方开挖至距离原污水管约60cm处停止开挖。

4.2 钢制井制作

如图3所示,在钢制井底部采用40cm C20混凝土基础浇筑作为钢制井支墩,防止钢制井产生沉降。钢板井采用现场拼接的方法施工,初步定为七个部分:底板;东西侧壁板各分为两部分,以原污水管为中心分上下两部分;南北侧壁板。钢板制作安装时采用挖机吊装,焊工现场焊接。为了保证钢板井的强度,井身与底板焊接处用三角加强,每米3只。钢制井井壁与井壁间采用D150钢管斜支撑焊接,每2m1根。钢制井安装完毕后,在井周边砌筑240砖墙,并安装防水套管。防水套管尽可能向井内外略有伸展,进水井制作完毕后,在进水井外侧污水管上浇C20混凝土支墩,以此在管道兜口时用来有效保护原污水管不受损伤,方便原污水管的兜口切割。

4.3 管道兜口

完成泵站进水管安装后,拆除原污水管所有支撑托架,沿两边防水套管管口进行人工切割,然后采用120小型挖机挖除原污水管,完成兜口工作。

5 结语

高水位大口径重力管兜口作为一个全新的兜口施工工艺,颠覆了以往重力管兜口必须停水作业的惯例,克服了沿线企业、小区停水难度大的问题,更好地确保了用户污水安全、有序地排放。同时该兜口工艺在一些采用钢管及钢筋混凝土管等管材的工程中也得到了充分的运用,并积累了丰富的施工经验,为今后的兜口施工打下了坚实的基础。

[1] 孙素银,吴新中.排水管道顶管施工设计的认识[J].山西建筑,2009,35(17):164-165.