在頂管工程施工中的止水與防滲漏技術(shù)蘇衛(wèi)勇【摘要】廣州市西江引水工程頂管工程頂進(jìn)的鋼管直徑大，穿越地層主要為中砂層,地下水豐富具有一定的施工難度.為確保頂管的順利進(jìn)行在工作井與接收井的沉井施工中以及在管線頂進(jìn)施工過程中采取可靠的止水與防滲漏技術(shù)措施，詳細(xì)介紹具體的施工措施.【期刊名稱】《新型建筑材料》【年(卷)，期】2010(037)002【總頁數(shù)】3頁(P64-66)【關(guān)鍵詞】頂管工程;工作井;接收井;止水;防滲漏【作者】蘇衛(wèi)勇【作者單位】廣州市寶盛建設(shè)實(shí)業(yè)有限公司廣東廣州,510620【正文語種】中文【中圖分類】TU5921工程概述廣州市西江引水工程是為迎接亞運(yùn)會(huì)、保障供水水源安全并提高供水水質(zhì)的重點(diǎn)工程，設(shè)計(jì)規(guī)模350萬m3/d，自佛山市三水區(qū)西江思賢滘下陳村附近的西江取水，經(jīng)下陳村取水泵站增壓后，通過2DN3600管道輸至鴉崗配水泵站。原水在鴉崗配水泵站分配提升，通過DN2400鋼管輸送至廣州市西部白云區(qū)的江村水廠(40萬m3/d）、石門水廠（80萬m3/d）和西村水廠（100萬m3/d）。江村支線自廣州市白云區(qū)鴉崗村鴉崗路東側(cè)至機(jī)場(chǎng)高速公路平沙立交西側(cè)石井西岸止，管線采用開挖埋管、頂管以及過河倒虹管等方式敷設(shè)，長(zhǎng)5140m,采用DN2400鋼管，其中穿越廣清高速路段266.1m（KJ0+757.62~KJ1+023.72）,采用DN2800套管頂管后內(nèi)敷DN2400鋼管方案。場(chǎng)區(qū)土層主要為現(xiàn)代的人工填土層①、粉質(zhì)黏土和淤泥質(zhì)土層②、粉細(xì)砂、中砂、粗砂層③、淤泥質(zhì)土、（粉質(zhì)）黏土層④、粉細(xì)砂、粗砂、礫砂層⑤、粉質(zhì)黏土層⑥、殘積層⑦、下伏基巖為早石炭系測(cè)水組泥質(zhì)粉砂巖及炭質(zhì)頁巖，早石炭系石磴子組灰?guī)r、中晚石灰世壺天群灰?guī)r等。該工程頂管所穿越的砂層為場(chǎng)地的第1個(gè)含水層，水量豐富，位于粉質(zhì)黏土和淤泥質(zhì)土層②之下，按顆粒大小可分為粉細(xì)砂③-1、中砂③-2、粗砂③-3等3個(gè)亞層。我們?cè)谠摴こ讨袑?duì)工作井與接收井采用沉井施工方法，并采取泥水式頂管施工工藝。在施工過程中，為了頂管操作人員能在工作井與接收井內(nèi)進(jìn)行干作業(yè)，為了使井內(nèi)頂管儀器設(shè)備不泡水受損，避免井內(nèi)積水，工作井與接收井的底板與井壁必須具有—定的防水抗?jié)B能力。在頂管過程中，無論是鋼管從工作井中出洞，還是在接收井中進(jìn)洞，管道與洞口之間都有一定的間隙。如果沒有把這些間隙封住，地下水和泥砂就會(huì)從這些間隙流到工作井或接收井中，輕者會(huì)影響工作井的作業(yè)，嚴(yán)重的會(huì)造成洞口上部地表的塌陷，甚至造成事故，殃及周圍建筑物和道路管線的安全。對(duì)此，我們?cè)谠摴こ痰墓ぷ骶c接收井的施工中以及在管線頂進(jìn)施工過程中，采取了止水、防滲技術(shù)。2工作井與接收井的防水抗?jié)B該工程的工作井和接收井都設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土矩形探井，工作井凈空11mx7mx8.8m,井壁厚1.3m、底板厚1.3m;接收井凈空為9.5mx5.3mx8.65m,井壁厚1.3m、底板厚1.0m，混凝土均為C30、S6。工作井封底混凝土厚2.0m,接收井封底混凝土厚1.45m，強(qiáng)度等級(jí)C20。由于沉井施工時(shí)低于地面，下沉?xí)r應(yīng)砌筑370mm厚擋土墻防止雨水、雜物進(jìn)入井中。工作井和接收井施工采用組合式定型鋼模板，由U型卡連接。在預(yù)留洞、井壁底板位置等特殊部位采用木模，在沉井插筋部位用木板間隔拼裝，拼裝的木模表面應(yīng)進(jìn)行刨光，拼縫嚴(yán)密平整不漏漿。圍擦立筋采用①50mm鋼管或8#槽鋼，拉桿螺栓采用①16mm圓鋼，中間設(shè)置50mmx50mm、8=3mm的止水片，周邊焊，拉桿螺絲設(shè)置水平間距75cm，垂直間距60cm。為防止?jié)仓炷習(xí)r爆模板，應(yīng)加強(qiáng)支撐及模板接縫處檢查，所有拼縫及模板接縫處要逐個(gè)檢查嵌實(shí)。該工程采用商品混凝土，由攪拌車送至施工點(diǎn)?；炷翝仓r(shí)自由傾落高度不大于2m，對(duì)稱平衡進(jìn)行，采用分層平鋪法，分層厚度30cm左右，振搗時(shí)防止漏振和過振現(xiàn)象，以確?；炷恋馁|(zhì)量。每次澆筑混凝土前應(yīng)充分做好準(zhǔn)備工作，攪拌車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)測(cè)試混凝土坍落度，每次澆混凝土?xí)r，根據(jù)規(guī)范做好抗?jié)B、抗壓的試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格控制層差，杜絕冷縫出現(xiàn)，混凝土振搗時(shí)振搗器插入下層混凝土10cm左右，注意不漏振、過振，鋼筋密集處加強(qiáng)振搗，分區(qū)分界交接處要延伸振搗1.5m左右，確?；炷镣夤鈨?nèi)實(shí)。施工縫處理：在沉井上、下節(jié)井壁間設(shè)置施工縫，施工縫表面混凝土鑿除松散部分，并用水沖洗，充分濕潤(rùn)，但不得有積水，在井壁寬度內(nèi)設(shè)置凸槽作為施工縫，寬度約為井壁厚度的1/3。沉井接高前，施工縫進(jìn)行鑿毛沖洗干凈，使骨料外露，先灌注10mm厚1:2水泥砂漿或水泥漿。新混凝土要在砂漿初凝前澆注，澆完后要注意保養(yǎng)，經(jīng)常灑水保證表面潮濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。該工程沉井均采用不排水下沉法，沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)過觀測(cè)在8h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10mm或沉降率在允許范圍內(nèi)，沉井下沉已經(jīng)穩(wěn)定時(shí)，可進(jìn)行沉井封底。工作井與接收井分別采用2000mm與1450mm厚C20水下混凝土封底。封底時(shí)，要求將井底浮泥清除干凈，新老混凝土接觸面用水沖刷干凈，并鋪碎石墊層。封底混凝土用導(dǎo)管法水下封底混凝土。在封底混凝土達(dá)到所需要的強(qiáng)度后（一般養(yǎng)護(hù)7d），方可從沉井中抽水，按干封底法施工上部鋼筋混凝土底板。封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，可從沉井中抽水，進(jìn)行底板施工。在澆筑鋼筋混凝土底板前，應(yīng)將新舊混凝土接觸面鑿毛，并洗刷干凈，鋼筋混凝土底板鋼筋與井壁予留鋼筋宜采用電焊接頭，沉井底板應(yīng)對(duì)稱一次澆筑完成。混凝土澆筑前24h內(nèi)對(duì)墊層進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，采用〃一個(gè)坡度、分層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的斜面分層法澆筑?；炷翝沧⒁B續(xù)，一氣呵成，不留冷縫。為了控制板面標(biāo)高及平整度，在內(nèi)襯壁的預(yù)留鋼筋上要做好板面標(biāo)高標(biāo)記，并焊上十字筋。振搗密實(shí)后用刮尺修平，初凝后為了防止板面出現(xiàn)收縮裂縫，再用灰匙壓抹表面，底板養(yǎng)護(hù)不少于14d。3管線頂進(jìn)中的止水防滲3.1穿堵進(jìn)出洞頂管進(jìn)出洞是整個(gè)施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，進(jìn)出洞成功相當(dāng)于整個(gè)頂管工程成功了一半。該工程是采用地下預(yù)埋鋼盒作為預(yù)留進(jìn)出洞口，在進(jìn)出洞口安裝可拆式止水鋼環(huán)，再在鋼圈上安裝止水膠圈（見圖1）,達(dá)到止水效果，并在洞口前方挨著頂進(jìn)方向的沉井墻的外邊線做3排攪拌樁止水幕墻，攪拌樁為①600mm,深度與開挖深度一致。圖1洞口止水環(huán)結(jié)構(gòu)在出洞前先割掉預(yù)埋鋼盒外側(cè)鋼板，并將止水鋼環(huán)焊接到預(yù)埋鋼盒的外卜側(cè)，再將止水橡膠圈安裝在止水鋼環(huán)上。在準(zhǔn)備出洞時(shí)，在將鋼盒內(nèi)側(cè)擋土鋼板割掉，清理預(yù)留孔內(nèi)的雜物后立即將工具頭推進(jìn)預(yù)留孔，縮短停頓時(shí)間，這時(shí)止水橡膠圈緊抱工具頭外殼，發(fā)揮止水作用。頂管出洞的施工環(huán)節(jié)相當(dāng)關(guān)鍵，頂管穿墻時(shí)要防止工具頭下跌，在穿墻的初期，因入土較小，工具頭的自重僅由2點(diǎn)支承，其中一點(diǎn)是導(dǎo)軌，另一點(diǎn)是入土較淺的土體。因此，工具頭穿墻時(shí)，要帶一個(gè)向上的初始角（約5°），且穿墻管下部要有支托，并且加強(qiáng)管段與工具管、管段與管段之間的聯(lián)結(jié)。此外，工具管的推進(jìn)一定要迅速，穿墻管內(nèi)的土體暴露時(shí)間不宜太長(zhǎng)。3.2正常頂進(jìn)頂管機(jī)的作用是切削土體并攪拌均勻和控制頂進(jìn)的方向。穿墻止水環(huán)具有防止地下水、泥砂和觸變泥漿從管節(jié)與止水環(huán)之間的間隙流到工作井。穿墻止水圈的組成部分為預(yù)埋鋼板環(huán)、橡膠圈、鋼壓板、鋼壓環(huán)、螺栓。止水環(huán)結(jié)構(gòu)采用鋼法蘭加壓板，中間夾裝20mm厚的橡膠止水環(huán)（見圖2）。該橡膠環(huán)具有較高的延伸率（大于300%）和耐磨性，硬度為45-55，永久性變形不大于10%，借助管道頂進(jìn)帶動(dòng)安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置。安裝固定后，預(yù)埋鋼環(huán)板與混凝土墻接觸面處采用水泥砂漿堵縫止水。圖2洞口止水環(huán)3.3頂入接收井頂管機(jī)頂入接收井是一項(xiàng)關(guān)鍵的施工環(huán)節(jié)。在頂進(jìn)接近接收井前，先將接收井施工好等待頂管機(jī)的接收。當(dāng)頂進(jìn)到接收井邊3排攪拌樁時(shí)，須放慢頂進(jìn)速度，等頂管機(jī)慢慢切削攪拌樁體，形成一個(gè)較完整的止水孔，否則會(huì)因推進(jìn)過快使預(yù)留孔前的攪拌樁體破壞，不能形成止水孔，嚴(yán)重時(shí)損壞頂管機(jī)或頂力劇增，使管節(jié)破裂而無法完成接收頂管機(jī)。必須先復(fù)測(cè)本段管道的長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度相符，然后通過測(cè)量得知頂管機(jī)出口的具體位置，將接收井工具頭出洞位置的混凝土護(hù)壁鑿除。當(dāng)頂管機(jī)進(jìn)入接收井邊時(shí)，頂管機(jī)要快速頂進(jìn)，直至頂管機(jī)完全頂出接收井。如遇地下水豐富時(shí)，用棉紗堵塞住管和洞口間的空隙，等頂管機(jī)完全出洞后即用水玻璃或水泥漿壓住止水。管道埋深較深時(shí)，水壓力大，而且洞口周邊是流塑狀淤泥，承載力低，在深層做水泥攪拌樁出洞止水效果不是很理想，費(fèi)用高。針對(duì)此情況，我們改進(jìn)穿墻止水環(huán)的結(jié)構(gòu)，在接收井施工時(shí)，先預(yù)埋喇叭形鋼盒（見圖3）,上圓（背土）直徑比管徑大20cm,下圓（靠土）直徑比管徑大60cm，采用單邊封板（上圓口），內(nèi)填質(zhì)量比為1:5的水泥黃黏土拌和料。為了增加鋼盒內(nèi)填充物與環(huán)向鋼板的粘結(jié)力，在環(huán)向鋼板用鋼筋焊上2道竹片壓板，為達(dá)到止水防流砂效果，在壓竹片的同時(shí)也壓上稻草和膨脹土，然后與拌和料一起填充。當(dāng)頂管機(jī)穿越預(yù)留孔時(shí)，頂管機(jī)外殼帶到穿墻鋼合內(nèi)的土體及周邊的土體往喇叭口擠壓，使管壁與預(yù)留口間的縫隙擠實(shí)土體，防止泥水從縫隙噴涌。穿墻是頂管施工中的一道重要工序，要防止井外的泥水大量涌入井內(nèi)，嚴(yán)防塌方和流砂，因此必須做好洞口止水環(huán)節(jié)。首先在預(yù)埋鋼盒上焊接鋼套環(huán)（法蘭），然后在套環(huán)上安裝25mm厚