管道施工工艺比选及实施效果评价

顿纯纯，乔晗

（中交上海航道局有限公司，上海 200002）

1 工程概况

德州经济技术开发区雨污分流项目计划在城区22 条道路绿化带或路面下新建雨水或污水管道，埋设总长约60 km，施工内容主要包括地上苗木或附属设施移除、道路破除、沟槽开挖布管、附属构筑物施工、沟槽回填、道路恢复、地上苗木或附属设施恢复等。本工程地下水位低，土质为粉土、粉质黏土，土质均匀固结较好，主要采用开槽施工法，在主要路口管段考虑社会车辆通行需要设计采用顶管施工法，施工过程中若遇到各现状管线，落实好迁移保护措施后方可施工。

城区雨污分流改造提升不同于新建道路的排水系统施工，它需要在详细探明地下管线分布的前提下，制订合理的实施方案，既要保证既有管线不受破坏，又要保证雨污分流满足目标要求。德州经济技术开发区雨污分流项目现场工况条件十分复杂，地下障碍较多，设计推荐的施工方法有一定的局限性，项目部充分考虑现场工况条件，对施工工艺进行比选与优化，形成一套适合德州经济技术开发区雨污分流项目工况条件的工艺方法并成功实施，取得较好效果。

2 常规施工工艺简介

2.1 开槽施工法

开槽施工法是市政排水管道施工的常用施工工艺，适用于地层稳定的无障碍地区，主要利用挖掘机械进行土方开挖后，借助吊机等辅助工具进行管道安装，然后回填夯实。常规流程包括测量放线、地表清理、沟槽开挖、垫层浇筑、管道安装、检查井施工、沟槽回填等内容，特点是施工简便、时间短。

在开槽施工过程中需要注意的是沟槽边坡，边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法及边坡留置时长等多种因素有关，需要注意沟底不能超挖，若有超挖情况出现，必须按照规定进行回填。施工沟槽附近有地下电缆、光缆、供热管线等其他设施时，要严格保持开挖距离并做好防护措施。

2.2 顶管施工法

顶管施工法是一种非开挖施工方法[1]，主要针对地下无障碍物的区域，因地表不具备开槽施工条件，需在合适位置开挖工作井，管道在工作井就位，采用人工或机械掘进的方式清除管道前进方向的泥土，利用千斤顶顶进管道进行施工，将管道按设计坡度顶入土中，并将土方运走，一节管道完成顶入土层之后，再下第二节管道继续顶进。常规流程包括测量放线、工作井开挖、顶管施工、压密注浆、检查井与接收井砌筑等内容，特别适用于大中型管道的非开挖铺设，具有经济、高效，保护环境的综合功能[2]。这种技术的优点是：不开挖地面；不拆迁、不破坏地面建筑物；不破坏环境；不影响管道的段差变形；省时、高效、安全，综合造价低，但操作较复杂、专业化程度高、对地下工况条件要求严格。

3 施工工艺比选

3.1 工况条件分析

德州经济技术开发区雨污分流项目因在城区进行雨污分流改造，地下原有线路较复杂且相关资料缺失，设计推荐的施工方法存在一定的局限性，主要表现在以下方面：

1）部分管段采用顶管法施工有一定的局限性。原有地下管线涉及供水、燃气、电力、通信、热力、市政、广电等多个相关权属单位，由于完工时间较早，过程资料缺失，走向及埋深存在很大偏差，甚至多条管线根本没有标注，而且越是路口，管线分布越是错综复杂。现有图纸资料等不能全面反映地下管线的分布情况，项目部通过邀请相关权属单位到场交底并通过探测仪器获得多数管线的大致走向及深度，随后安排人工探挖进行核实，但仍会碰到来历不明的管线，导致顶管施工既无法按照设计深度施工，又无可以参照的准确依据来确定合适的施工深度。随着地下管线的不断挖出，顶管施工越来越难以推进，必须先采用人工探挖将地下管线全部探出后才能施工，这在一定程度上偏离了顶管施工的设计初衷，反而采用开挖法更有利于施工。

2）避让原有管线落实好迁移保护措施后方可施工有一定的局限性。在实际施工过程中，发现一些管径较小的管线如供水、燃气、通信、广电等改迁较为容易，施工操作简便，一些特殊管线（如高压电缆）虽不易改迁，但对管道进行保护后在检查井做交汇也可实施，但口径较大的热力及市政污水管道无论是迁改还是交汇均存在较大困难。热力管道迁改须将原管道切除后增加弯头，因沟槽宽度过窄不具备操作空间，且相关管线单位以影响输热效果为由不同意迁改。原市政污水管道为平口管，基础多为砖基础或没有基础，接口处连接较好的有一圈砌砖进行防护，一般的仅在施工对接接口时进行过填缝，因年久失修，当开挖至管道附近时均发现不同程度的渗漏，部分管道腐蚀严重，稍微碰到极有可能引起连锁反应全部变形损毁，这种情况下管道局部迁改无法实施，长距离迁改又面临预算不足的困难。

3.2 工艺比选

3.2.1 开槽法与顶管法施工比选

经过多次摸索总结，项目部统一了思路：比起道路交通影响，地下管线的安全保护更加重要，在原始管线资料不全的情况下，必须进行人工探挖摸排出所有地下管线分布情况，然后再根据实际确定新建管道的走向及标高，对原有管线进行有针对性的避让措施，路口分段施工可适当缓解交通压力，而在资料不全的情况下，顶管施工高程的确定存在很大不确定性，要么顶管深度过深，要么中途遇到不明管线，施工被迫中断，建议开槽施工。

项目部一方面与交警部门进行沟通，并邀请他们到现场实地查看，取得交警部门的支持，另一方面细化路口实施方案，对施工队伍进行二次交底，明确施工操作步骤、可能遇到的困难及现场应对措施。明确了路口分段施工、人工探挖、槽布管为主的施工方法。

3.2.2 交汇法与倒虹法施工比选

针对热力及市政污水管道避让问题，如果将热力管道置于交汇井内，需重新对管道进行防腐处理并做保护，污水管道需在交汇井段全部更换球墨铸铁管，但球墨铸铁管与原管道的连接段的接口处理不易操作，易引起其他地方的渗漏。相较于施作交汇井，新建管道倒虹避让原有管道施工操作较为简便，安全系数更高，避让原污水管时注意离开1～2 m 安全距离即可。同时，因热力管道、污水管道等避让距离相对较短，不必采用常规顶管施工，采用人工掏挖机械配合顶进2～3 节管道即可。边掏挖边顶进经济性较好，对前期探挖不会造成浪费，施工过程中人工始终在管道内作业，且上方管道已进行妥善保护，没有安全风险。

项目部与设计、监理、建设等单位进行了沟通，对原有管线避让措施进一步细化，明确了常规管线如供水、燃气、通信等能迁改的尽量迁改，尽量不破坏热力管道、污水管道等，新建管道保持安全距离并对原管道加固处理后人工掏挖布管倒虹穿过的施工方法。

4 施工工艺优化与实施

4.1 施工工艺优化

经过技术、经济及安全分析，现场最终确定路口分段施工、人工探挖、开槽布管为主，遇到热力管道、污水管道倒虹避让、人工掏挖布管的实施总方案。该方案与常规施工方案相比较主要优点见表1。

表1 施工方案比较

4.2 施工工艺实施

1）测量放线。根据管道走向及埋深，确定好沟槽开挖上口宽度，撒灰线标记，然后机械进场进行路面破除相关工作。

2）人工探挖。路面破除以后，组织人工对开挖区域进行探沟开挖，查明地下管线分布情况。探挖时使用平口铁锹，严禁使用尖锐工具，发现土质发生变化或碰到管道时应改用木钎将覆土清理干净，保证地下管线完好无损。

3）开挖。对查明没有地下管线干扰的区域，直接采用挖机放坡开挖，达到设计深度后按要求进行垫层、管道安装、抹带、检查井、回填施工即可。

4）原管道保护。对于原合流管，首先要检查完整性，管道接缝处应浇筑混凝土加固，并采用吊链对管道悬吊保护，对热力管道等仔细检查外保护层有无破损并悬吊保护，对高压电缆等采取加装套管绝缘保护并悬吊处理，确保在人工掏挖过程中上部管道整体稳定，合流管无渗漏。

5）管道定位。在确定新建管道标高可以避开现有管线并留有足够的安全距离后，在管线一侧开挖，如超过3 m 且无放坡开挖条件时及时打设钢板桩对沟槽进行支护，然后由吊机吊装管道至工作井内，人工配合就位。

6）人工掏挖机械顶进。人员进入管道内，对现有管线下方土体进行人工掏挖，掏挖推荐使用专业掏挖工具洛阳铲，可大大提高掏挖工作效率，掏挖过程中严禁人员离开管道，并严格控制掏挖断面，不得超挖，当掏挖30 cm 左右时，千斤顶迅速顶进，之后再次人工掏挖30 cm 左右顶进，往复循环，直至一节管道全部顶进后再次吊装一节管道就位，重复以上操作。一般人工掏挖机械顶进约3 节管道即可满足避让要求，两端加倒虹井与原设计管道连通即可。

7）包封处理。顶进的管节之间由于没有空隙或空隙很小，无法进行抹带，故采用顶管施工工艺中的注浆处理，对缝隙进行注浆处理，同时对外露管段及现有管线上下交越处浇筑混凝土包封，确保管道连接严密不漏水。

8）沟槽回填。下部管道施工完成后，对既有管线要回填中粗砂或水泥土，严格控制分层夯实压实度，确保压实度满足设计要求。回填完成后要及时恢复路面结构层，开放交通。

4.3 注意事项

人工掏挖布管应充分考虑土质状况和原管道完好情况，确保在人工掏挖过程中不透水、不坍塌，同时应严格按照顶管施工操作规程完成人员应急逃生通道，现场专人指挥，落实好各项应急救援措施，确保施工安全。

5 结语

在市政雨污分流改造施工过程中，常因地下管线障碍造成施工困难，现场应充分结合工况条件，因地制宜地采取合理的施工方法，提高安全性、经济性、可操作性，缩短工期。在不具备大开挖工作面、工期紧张的情况下，小断面开挖后人工掏挖布管施工可以减少对既有管线的影响，施工操作方便，在通过主要路口段安全顺利避让了地下管线，实现排水管道的贯通，如期完成施工任务，为以后类似工况条件提供了良好的借鉴。