顶管技术在污水管道工程设计中的应用

张鹏程

（中国华西工程设计建设有限公司深圳分公司，广东 深圳518000）

1 工程概况

本项目位于珠海市香洲区港澳大道保利国际广场北侧，该路段有DN600 污水管道坍塌，长约200 米，经管线探测，部分管道已无法找到，本项目对坍塌管段进行新建。

2 基础资料

2.1 原设计污水管道情况

该路段标高约5.2 米，污水管内底标高约-1.4 米，管道埋深约6.6 米，管顶覆土约6.0 米，采用的管材为HDPE 管。

2.2 现状管线情况

从机动车道从北往南依次为： ①综合管廊（BXH=5000X3200，结构内底约-1.0m）；②BxH=1200x1000 雨水渠（埋深约3.0m）；③1400x1000-10kv 电缆沟；④DN600 污水管（埋深约6.6m）；⑤100x100-220V 电缆线；⑥DN300 冷冻管（位于河道桩顶）；⑦DN800 冷气管（位于河道桩顶）；⑧DN300 给水管（埋深约1.6m）。河道桩、桥梁桩（承台顶标高1.6m）、河道（底标高0.5m）。

图1 管线综合横断面图

2.3 根据原道路设计路基处理资料，采用预压方式进行地基处理。根据桥梁勘察的钻孔，有20cm左右的块石。

2.4 地质概况

①-3.0m～3.0m 为素填土层，褐灰色，松散，很湿；主要由黏土组成、夹少量中粗砂、碎石块及贝壳碎屑，土质不甚均匀。②-1.0m～-13.6m 为淤泥层，灰黑色，流塑，饱和，微含有机质，味臭，断续夹薄层粗砂及少量贝壳，局部为淤泥质土。③-10.0m 以下为主要为风化 岩。 说 明 -1.0m～-3.0m、-10.0m～-13.6m 不同段地质情况不同。

图2 污水管道平面图

3 方案比选

3.1 主要问题及设计难点

图3 污水管道纵断面图

（1） 地下水位高且具有腐蚀性、土质较差。

场地环境类型属Ⅱ类。根据地下水水质腐蚀性指标，按《岩土工程勘察规范》之12.2.1～12.2.4 条对场地地下水进行评价：

在干湿交替及无干湿交替作用条件下，对混凝土结构有微腐蚀性。在弱透水层中对混凝土结构有微腐蚀性；在长期浸水状态下对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替状态下对钢筋混凝土结构中的钢筋有强腐蚀性。

土的腐蚀性评价：

在干湿交替及无干湿交替作用条件下，对混凝土结构有微腐蚀性。在弱透水层中对混凝土结构有微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性；对钢结构有微腐蚀性。

（2）地面以下6 米至13 米为淤泥层，设计污水管道埋深为6 米，地基承载力不足。

（3）管线复杂。沿线有多种管线，且其它管线埋深较大，开挖施工对其它影响影响很大。

3.2 方案一

按常规顶管施工。顶管管径一般大于等于DN800，顶管工作机的尺寸净空最小采用5000mm，考虑结构厚度，约6500mm，该段管廊和河道支护桩最小处间距约9m，每侧空间约1.0m。间距太小，施工中对管廊、河道支护桩、桥梁墩柱及承台影响大，负面影响难以评估，若对管廊产生扰动，修复难度大，桥梁基础扰动，则无法修复。现状污水管道为塑料管，施工中可能会影响施工顶进，建议选用具有破碎功能的机头。需对现状给水、电力、雨水管道迁改。

3.3 方案二

采用二程式小型顶管机，顶管工作机、接收井规格可做到内径2000mm，外径3200mm，位置满足要求。但其设备小，遇到土层中的石块难以通过，可实时性难度大。

3.4 方案三

更改管线位置，该段管道沿着河道绕出来。目前河道已做盖板，且河道底标高为0.50m，污水管道底标高为-1.4m，开挖工作量大。施工难度大，难以实施。

3.5 方案四

在原位置开挖施工，埋设约6.6m，打桩（钢板桩/支护桩）长度约12m，打钢板桩震动可能影响管廊和河道支护桩及河道上盖板的结构安全，采用灌注桩等位置偏小，完成后其他管道管位难以按规范要求布置（该道路现状管线基本按规范最小净距离布置，如有其他变动难以满足要求）。同时需对给水、电力、雨水管道进行迁改。

3.6 经以上分析，决定采用方案一。

4 方案设计

4.1 方案

沿现状污水管位，采用泥水平衡机头顶管施工。管材管径为DN1000Ⅲ钢筋混凝土管，顶管工作井、接收井及管道沿线采用高压旋喷桩处理地基。顶管中部采用开挖方式加设污水检查井，起止点与现状管连接采用开挖施工。

4.2 管线迁改

对工作井、接收井范围内的管线进行迁改，对高压旋喷桩有影响的管线主要以加固保护为主，必要时进行迁改。

5 结论

泥水平衡顶管技术具有诸多优点，广泛适用于市政给排水管网，在本工程中得到了很好的应用，妥善地解决了地下管线复杂跟地质不良的问题。