城市暗涵段清淤及截污工程施工技术

宗可喜，胡晓军

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

1 工程简介

凤塘河等5 河暗涵段清淤和截污工程范围包括福田区凤塘河、新洲河、皇岗河、福田河、笔架山河（福田区段），合计暗涵单孔总长约47 661 m。其中，凤塘河干流及其6 条支流暗涵单孔总长约21 580 m；皇岗河暗涵单孔约3 560 m；福田河上游及其5 条支流暗涵单孔总长约7 220 m；笔架山河福田段暗涵单孔约2 000 m；新洲河及局部明渠和其5 条支流暗涵单孔总长约13 301 m。

工程总平面布置图见图1。

图1 总平面布置图

2 清淤工程

综合考虑项目实际情况，结合各清淤技术的实施条件，从减少周边生活环境影响、清淤方案适用性和造价等方面综合考虑，本项目拟采用人工配合机械清淤的实施方案，为保证工期，上下游多个工作段同时施工，清淤过程中遵循“从上游往下游，场地优先”的原则有序进行暗涵清淤，保证清淤彻底，利用现有以及新建检查井设置60 m 一个通风井作为材料以及人员通道。通过对暗涵内清淤过程、运输过程、固化过程、后期养护过程进行全程监控，并通过实验室自检、第三方检测、环保部门抽检、样品采集质量控制等手段，确保清淤工程全程受控。

2.1 清淤施工工艺流程

清淤施工工艺流程见图2。

图2 清淤施工工艺流程

2.2 箱涵开口

受场区地形及暗涵尺寸限制，本项目计划采取小型机械清淤方式，需在箱涵顶板处开孔作业，现场勘察确定符合施工条件的箱涵开口点后，全封闭开挖作业。开挖工作井长为8.0 m，宽为箱涵宽。为保证箱涵内材料运输及气体通风，尽量确保每隔500 m 左右开挖1个工作井（500 m 的间距可根据施工现场的市政道路和重要建筑物等适当调整）。

2.2.1 辅助准备工作

1）箱涵顶板开口前，根据箱涵的覆土深度和现场建筑物的布置情况选取开口位置，由测量队和施工技术人员确定各箱涵开口平面布置图，并做好基坑开挖方案，本工程选定施工点箱涵覆土深度为0.5～2.5 m，故基坑开挖采用放坡开挖方式。

2）根据现场实际情况，如是混凝土或沥青路面，开口点定位测量和放线结束后，采用路面切割机按设计尺寸切缝，用液压破碎锤破除路面，反铲挖掘机装车，自卸汽车运输至指定弃渣场。

3）根据地质剖面图及基坑放坡开挖图，本工工程基坑开挖深度为0.5～2.5 m，均采用1∶1 放坡开挖。首先对开口点结合开挖深度测量放样出位置，清除开挖范围内地砖及混凝土路面面层。根据基坑四周地形，做好地面防水、排水工作。挖掘机沿着基坑的一面，从上往下分层分段依次进行开挖，自卸车在另一侧装运土方。挖至箱涵顶面20 cm 左右时，由人工进行余下土方开挖。开挖完成后及时做好坡顶坡底的截排水工作。

4）部分施工点箱涵覆土较深，为保证施工安全，箱涵埋深大于1.5 m 的施工点按规范修筑钢筋混凝土挡土墙。

2.2.2 箱涵顶板开口

经过现场调查发现，箱涵顶板为现浇钢筋混凝土结构，需进行破除，箱涵顶板厚度为40 cm，使用水钻钻孔孔径为10cm。破除箱涵顶板时，保留原有箱涵顶板一定长度钢筋，方便后续恢复时钢筋焊接连接的规范性。

1）测量放样，放出水钻开挖的位置线，复核切割线位置无误后，采用水钻分段切割。本工程破除范围为8 m×4 m 以上时，计划平均分为8 块。

2）水钻钻孔直径为10 cm，孔位与孔位之间搭接1 cm。接好水钻电源，把水钻钻头放置于顶板上，水钻的固定采用膨胀螺栓固定于顶板上。固定好水钻后，按照上图的布置开始钻孔。

3）每钻完1 块，采用25 t 吊车将混凝土块吊装至场边，待钻孔完成后集中运走。箱涵顶板开口时，应于每侧预留50 cm，为后续封口前钢筋搭接做准备。

2.3 通风及气体检测

2.3.1 通风，本项目采取自然通风和机械通风模式

1）自然通风。作业前，开启地下有限空间的通风口、出入口、作业区及上下游井盖等进行自然通风。

2）机械通风。纵向通风，派专职人员佩戴供氧式防毒面罩并携带便携式有毒气体检测报警仪人工划船进入暗涵，检测涵内是否存在可燃气体或有毒气体，确认涵内顶部气体不会在火花作用下产生爆炸后，采用低压风，由轴流通风机生产，大风机设置在开孔处，工作段内的检查井要设置抽风机，作为暗涵施工循环通风，驱出废气，补充新鲜空气，改善作业条件。

两个检查井之间，从进口采用压入式通风，风机安装在暗涵检查井处，在上下游2 个相邻检查井处采用大功率排气扇向外抽风。压入式风机与排气扇交叉布置到整条暗涵；暗涵内设置空气检测报警器随时监测暗涵内气体浓度。清淤工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。并用固定围栏维护、专人监管，防止人员坠落。有害气体浓度较大时，在两个工作井处各增设1 台鼓风机，加强管涵内空气流通。

横向通风，在施工进出入口、顶板开口、检查井分别布置SG-4 送风机，通过送风管向暗渠内压入式送风。通风管采用直径0.8 m 拉链式软管，布置于暗涵顶板下方，控制各段的送风量。作业区横断面平均风速不小于0.8 m/s 或通风换气次数不小于20 次/h。见图3。

图3 机械通风示意图

2.3.2 气体检测

机械通风完毕后、作业者更换作业面或重新进入同一作业面的、气体检测时间与作业者进入作业时间间隔30 min 以上重新进行气体检测，施工过程中应持续进行气体检测。

2.3.3 安全监测

考虑到本项目暗涵内环境较为恶劣，通风后淤泥翻动及排污口排放可能产生2 次有毒有害气体，故在暗涵内布置安全监测仪器。

在暗涵内安装固定式安全监测仪器，在各个施工开口点临建场地内布置安全监测室，施工过程中安排专人监测暗涵内气体数据；配合作业人员携带手持式气体检测仪确保涵内作业安全。

2.4 围堰导流

本工程所涉及的暗涵均采用机械清淤及人工配合方案，需保证干地条件下施工，因此需设置导流围堰。本工程采用钢管架编织袋装土堆砌围堰施工方案，保证清淤作业处于干地条件。围堰采用双排扣件式钢管脚手架为框架，框架高4.8 m，宽1.5 m，框架内填充沙袋形成围堰，围堰高4.5 m，宽1.5 m，双排扣件式钢管脚手架具体形式见图4。

施工导流的必要性：本工程暗涵河道正处于运行状态，清淤及截污工程施工不能影响正常的运行使用。

封堵导流方法：本工程采用分段围堰导流方式，施工区段按照200 m 划分，200 m 作为一个清淤单元，施工时在每个施工单元上、下游设置两道围堰拦断河道，利用水泵抽水至河道下游。围堰下方铺设3 根止水套管，1 根（DN300）用于安装施工段降水泵，利用水泵抽水至河道下游。另外2 根用于安装施工导流管，管径（DN300）的PVC 管道。现场备用1 套污泥泵和发电机。

图4 围堰结构图

通风措施做好及气体检测合格后，修筑上游第一道围堰，由专业潜水人员对200 m 施工单元内排放口进行临时封堵，确保施工区域内排放口无水流，并对施工区域已封堵排放口内污水进行临时导排，排入围堰下游。见图5。

图5 施工导流示意图

导流作业时间：为保证施工段作业安全，降低封堵上游水头压力，作业时间段内，采取全时段24 h 导流作业；施工段内降水采用连续24 h 降水作业方式进行施工，同时作业降水考虑地下水位受潮汐影响，适当的情况下，为保证工程进度，涨潮时段可以考虑增加降水泵数量，保证作业面的干地作业环境。

2.5 抽排水

本工程清淤作业采用机械配合人工清淤，为保证干地作业环境，计划在水下围堰完成后，将各河道内积水抽排至污泥面层。

施工前应做好协调工作，向有关部门申请河道放闸及抽水排水相关手续，在各河道排水口协调用电及场地使用相关事宜。

本工程计划布置多台200～1 500 m3的潜污泵将污水抽排至污水处理站、泵站或就近市政污水处理系统。

2.6 清淤及垃圾清理

1）淤泥清理。通风后，专职人员佩戴供氧式防毒面罩并携带便携式有毒气体检测报警仪进入暗涵，检测涵内是否存在可燃气体或有毒气体，确保作业面气体符合要求后，开始淤泥清理工作，施工人员进入箱涵内必需佩戴安全带、防毒面具、救生衣、防护服等防护用品。

箱涵顶板开口完成后，采用汽车吊将小型装载机吊入箱涵内，通过人工配合装载机和挖机将淤泥铲入料斗内，然后人工配合汽车吊将料斗内淤泥放至地面，进行脱水处理后，用环保型渣土车和吸污车运至指定地点。

2）垃圾清理。生活垃圾处理：清淤时，将大型生活垃圾单独分类处理，吊装至地面运至垃圾处理站处理。

建筑垃圾处理：小块建筑垃圾采用机械单独装运至地面随渣土运出；体积较大的建筑垃圾采用人工锤击破除或有限空间安全电锤、电镐破除后运至地面随渣土运出。

2.7 淤泥处理

1）脱水处理。根据各河道淤泥情况不同，采用不同脱水处理方式。相对干燥的淤泥，采用场内晾晒或涵内装袋堆砌的方式脱水处理后运至底泥处理厂处理。

2）淤泥防臭。为保证深圳市市容环境，和谐市民关系，本工程对各出渣点及渣土车采取防臭措施。各出渣点及箱涵开口点安装多台雾炮除臭机，喷洒专用除臭剂。

2.8 淤泥外运

本工程淤泥脱水后底泥外运由专业渣土车队伍负责，淤泥外运应做好安全文明措施。所有临建场地设置洗车池，所有车辆出场前必须把轮胎冲洗干净。淤泥装车应低于车厢顶部1～2 cm 为宜，不可满溢，防止淤泥散落污染城市道路。清运出场的渣土自卸车应做好相关防护措施。

部分场地无条件堆放淤泥，存在淤泥转运情况，可由机械配合人工在涵内转运，或者在涵内初步脱水后转运至堆渣场统一外运。

3 截污工程

本次设计截污管均在暗涵内敷设，采用明敷方式施工，截污工程同淤泥处理同步实施。末端接驳为开挖埋管方式施工。

暗涵内截污管道安装，采用人工安装，采取混凝土外包明敷模式。管道集中区域管道外包混凝土采用混凝土输送泵，输送到作业面。其他区域采用混凝土罐车运输到检查井，检查井下采用小型斗车接料，运输到作业面方式。

本工程截污管材采用高性能硬聚氯乙烯（PVC-UH）管，检查井采用圆形污水塑料检查井及圆形塑料截流井。

3.1 截污工程施工流程

施工流程如图6 所示。

图6 截污工程施工流程图

3.2 管道运输装卸

高性能硬聚氯乙烯（PVC-UH）管采用人工配合机械装卸，装卸时采用尼龙吊带进行装卸，不得采用钢丝绳和链条来装卸或运输管道，装卸时轻拿轻放，装卸时采用两个吊点，其两吊点位置宜放在管长的1/4 处，以保持管道稳定。在管道装卸过程中应防止管道撞击或摔跌，尤其应注意对管端保护，如有擦伤及时与供货商联系，以便妥善处理。

管道堆放在就近工作面，采用人工配合吊车运入箱涵，涵内运输采用人工配合小型推车。

3.3 检查井施工

本工程采用的圆形塑料检查井为UPVC 检查井，与管道之间连接方式为承插式连接。检查井施工工艺：检查井安装根据排污口位置确定检查井安装位置，在箱涵底部放样→检查井底部采用钢筋混凝土底座加以固定→检查井底座及包封采用Φ10HRB400 螺纹钢及C30P6 混凝土。见图7。

3.4 管道敷设

3.4.1 敷设步骤

1）测量复核。校核中线、定施工控制桩；在引测水准点时，同时校测原有管道出入口与本管线交叉管线的高程。

图7 Φ600 检查井底座配筋及包封图

在下管前，复核测量安装管道的坐标、标高和坡度，确认无误后方可安装。

2）管道铺设。基础经自检和现场监理验收合格后，进行下管。下管以施工安全，操作方便为原则，根据工人操作的熟练度、管材重量、长度、施工环境吊装设备条件，合理确定下管方法。

铺设管道时将管道排好，然后对线校正，严格控制中线和标高，自下游向上游，插口顺水流方向，承口逆水流方向进行放管，并用中心线法或边线法控制管道的中线和高程。

管道稳定后，复核管道的纵坡符合设计要求后方可进行下一工序的施工。

3）管道连接。本工程所采用的高性能硬聚氯乙烯PVC-UH 管道连接方式为承插式连接。

3.4.2 敷设注意事项

1）连接前将2 根管调整一定的高度后保持一定的水平，并人工用手拉葫芦拉紧管子，尽量使接口处接触严实。

2）用布抹干净管道接口处的外侧的泥土、水等。

3）管道与三通、弯头、异径接头等管件连接时，采用承插式连接。

4）PVC 管与井筒连接采用马蹄形接头连接。

3.5 混凝土包封

测量队按照设计图纸尺寸放样，确定浇筑边线，浇筑范围基础面进行凿毛并打设插筋，采用Φ10HRB400螺纹钢制作钢筋笼安放，然后采用厚度1 cm 木板或竹胶板筑模。见图8。

图8 沿底板敷设截污管包封大样图

管道集中区域外包混凝土采用混凝土输送泵运输，输送到作业面。其他区域采用混凝土罐车运输到箱涵顶板开口处，箱涵内采用小型斗车接料，人工运输到作业面。如作业面距离开孔处较远，采用溜管将混凝土输送到作业面。考虑到箱涵内部环境，垫层及包封混凝土采用C30P6 混凝土。

3.6 钢筋模板制安

检查井底座包封及截污管包封钢筋采用Φ10HRB400 螺纹钢。包封混凝土模板主要采用厚1 cm 的木模板或者竹胶模板，模板外侧设置30 cm/道10 cm×5 cm 方木做加劲条，增加模板的刚度。模板采用内拉外撑方式进行加固。

模板宽度、高度应符合设计要求，模板缝隙应封堵严实，防止漏浆。筑模时应注意保护管道，避免施工不当对管道造成损伤。

混凝土浇筑完成后，待混凝土达到设计强度的75%后，方可人工拆除模板，模板拆除时应注意保护混凝土面层不受损伤，拆除后人工清理现场，将建筑垃圾运出箱涵。

4 结 论

本文通过实际案例，结合施工背景、现场实地情况、施工安全可靠性等对福田区暗涵段清淤及截污工程施工技术进行了探讨，可为今后其他城区暗涵段清淤及截污工程施工提供参考借鉴。