大直徑T型球墨鑄鐵管在排水遷改頂管工程中的施工應用

馮曉康

廣州市盾建建設有限公司 廣東 廣州 521000

1 工程概況

廣州新城西站主體結構頂板與站址內污水管高程沖突，須對范圍內污水管線進行永久遷改，且為污水處理廠主干管，日最大處理污水規模為40萬m3/日，解決番禺區市橋南片區污水處理問題，采用頂管法施工，遷改新建T型（滑入式）DN1800球墨鑄鐵管541m，新建圓形頂管工作井φ12.6m共4座，新建圓形頂管接收井（沉井法）φ5.7m共3座，新建圓形頂管接收井（逆做法）φ8.6m共2座，頂管工作井埋深約7.1m[1]。

2 T型（滑入式）球墨鑄鐵管才特點

①管材價格高，生產廠家少，施工案例少，借鑒經驗少；

②密封性能好。橡膠圈密封部位受到擠壓后，可與球墨鑄鐵管承口內表面和插口外表面緊密 接合,從而獲得充分的氣密性和水密性；

③具有可撓性。橡膠圈具有彈性,使球墨鑄鐵管承口具有可撓性^管道可以很好地適應地基的 少許沉降或震動；

④伸縮性良好?？梢院芎玫匚沼捎跍囟茸兓鸬墓艿郎炜s，無需伸縮接頭；

⑤施工簡單快速。使用簡單的工具即可進行 快速、安全的裝接工作；

⑥橡膠圈不易老化。橡膠圈幾乎被完全嵌入承口內槽中，與氧氣接觸部分較少，可降低老化程度；

⑦電化學腐蝕影響較小。接口的橡膠圈使每根球墨鑄鐵管之間相互絕緣，可減少電化學腐蝕的影響;

⑧接頭少，有效減低滲水率，減少對周邊土體的污染。

3 施工要點

3.1 管道地基加固

在井段之間采用攪拌樁進行地基加固，水泥土深層攪拌樁采用攪拌樁樁徑為500mm ，水泥強度等級42.5，樁端進入粉砂、粗砂或粉質粘土層1.0m。若遇薄夾層，樁必須穿過，有效樁長根據地質資料各鉆孔點確定，攪拌樁有效樁長以管基底下500mm計（檢查井板底下300mm），以上部分空攪。攪拌樁采用四攪四噴噴漿法進行施工，水泥摻入比暫定為15%（每延米水泥用量約55Kg），水灰比為0.45～0.55,攪拌提升速度≤0.8m/min,垂直度偏差不超過1.0%。當用于止水樁時，樁長由地面計起，要求樁端進入不透水層500mm[2]。

圖1 井段之間地基加固平面示意圖

圖2 井段之間地基加固剖面示意圖

3.2 頂管工作井地基加固

高壓旋噴樁成樁樁徑為500mm ，樁端進入基礎以下密實土層1.0m，若遇夾層，樁必須穿過。旋噴樁采用單管法進行施工，水泥強度等級42.5，水泥漿液的水灰比為1.0，流量不小于40L/min（每延米的水泥用量暫定為170Kg），噴射管分段提升搭接長度不得小于100mm,樁位偏差不大于50mm,成孔直徑和樁長不得小于設計值。高壓旋噴樁噴漿壓力要求達到20MPa，提升速度為20cm/min。在旋噴樁加固地基上開挖基坑時，樁頂以上300mm內的土應采用人工開挖。

圖3 井內旋噴樁地基加固立面示意圖

圖4 井內旋噴樁地基加固平面示意圖

3.3 清理膠圈、上膠圈固定

管道連接采用廠家配套膠圈通過擠壓形成連接整體，操作時將膠圈上粘著物擦干凈，彎成 梅花形"或 心"形裝入承口密封槽內，并應在承口槽內放正，用手沿整個膠圈按壓一遍，或用木錘、橡皮錘砸實，確保膠圈各個部分不翹不扭，均勻一致地卡在密封槽內[3]。

3.4 在插口外表面和膠圈上涂刷潤滑劑

為便于管道安裝，在安裝前對管道插口外表面和膠圈上涂刷潤滑劑，潤滑劑不得含有任何有毒成分，且有良好的潤滑性質，不影響橡膠圈的使用壽命，現場易涂抹。潤滑劑可用植物油，也可用肥皂水（但效果不佳），礦物油不宜使用。

將潤滑劑均勻地涂刷在承口安裝好的膠圈內表面、插口外表面，在插口外表面涂刷潤滑劑時，要將插口線（管子出廠前已在插口端標志安裝線）以外的插口部位全部刷勻，坡口尤為重要。

3.5 T型球墨鑄鐵管吊裝就位

本工程污水遷改頂管管材為球墨鑄鐵管，單元管節3m、6m，每節管最重15t。因球墨鑄鐵管表面無可設置吊點的地方，需要特制吊鉤用于掛扣住球墨鑄鐵管兩側，吊鉤上預留一洞口給卸扣，卸扣與吊車吊鉤之間采用40mm鋼絲繩連接。特制吊鉤如下圖所示。

圖5 管材籠吊點立面示意圖

球墨鑄鐵管進場前需要提供生產證明及質量檢測報告，待驗收后方可進場。球墨鑄鐵管進場后需在平整的場地上進行堆放，但不能進行堆疊，因為單節6m球墨鑄鐵管重量達15t（3m為7.5t），球墨鑄鐵管堆放在地上后需用方木墊在兩側防止滾動。

管材吊裝：管材起吊采用管道吊鉗卡住兩端，指揮吊車輕微上臺至吊鉤貼緊球墨鑄鐵管內側，固定后吊至離地面0.3m～0.5m后，平移到工作井上方，下放至距導軌上方0.3m～0.5m時，井內配合人員負責調整球墨鑄鐵管位置，緩慢平穩下放至導軌上。

3.6 頂進過程高程和軸線偏差控制

1）頂進速度可按頂管生產廠家建議值m/h進行頂進，實際頂進可根據經驗與現場施工狀態適當；2、調整大管徑頂管須千斤頂組設置關系到高程和軸線偏差，管道截面受力不均容易引起管道在頂進過程發生抬頭或扣頭，隨之出現是地面隆起或沉降，左右頂力不均還會引起軸線偏差，因此在管道后座上下設置兩組共4個千斤頂，型號通過受力計算確定，與管道之間設置后座頂鐵均衡傳力，工程所用頂管關節為6m，每節出現偏差，則立刻進行糾偏，通過調節兩組千斤頂頂力進行糾偏，且頂進過程中不宜非故障、停電類中斷，應從開始頂進至出洞連續完成，降低管道因停止頂進而發生沉降；3、須實時核查頂管機倉壓傳感器，若存在誤差過大或異常須修復，以控制倉壓參數穩定，維持頂管機倉壓＜土壓；4、增加一定比例粘土和膨潤土，粘度22～26S，比重調至約1.05-1.10，入口含砂率約5%，提高泥漿潤滑土體能力，降低土體摩阻力，減少發生偏差機率；5、注漿壓力為0.2～0.3MPa，不宜過大，以免管道覆土以上地層隆起[4]。

圖6 千斤頂組協調頂進作業圖

3.7 完成頂進切管

廠家標配管節6m，需定制3m節進行調整，因工作井之間距離不同，通過切管來滿足施工要求。在切管過程中，還應采取適宜的切管工具，具體可以采用電動金屬鋸切管機，或者也可以采用砂輪切割機。切管過程中，需要將管道放在方木上或者設置在水平面上，并且要固定好，與此同時還需要進行畫線標記，切割要從先從一點開始，需要切透水泥砂漿內對的球墨鑄鐵管管壁，然后在切管道過程中，要然后沿著標記線進行，直至切開管道切開。完成切割后，還需要檢查切割的插口端，必須進行磨光、倒角，使其與外觀符合規范要求。

3.8 污水管實驗

污水管道完成施工后，需根據《給水排水管道工程施工及驗收規范》(GB50268－2008)第九章的管道功能性試驗內容，分段做閉水實驗，在管道竣工驗收時，可以采用CCTV技術檢測對管道進行科學、合理的驗收，以此保證污水管道驗收的效果。對此在對管道驗收過程中，還需要做好以下幾個方面：一是對采取科學合理的方式，對管道進行嚴密性試驗，在完成試驗以后，對于閉氣或者閉水實驗記錄應出示給檢測人。二是檢測前，應對管道進行嚴格的檢查，避免管道內存在任何的積水。三是檢測開始之前，必須進行疏通、清洗、通風及有毒有害氣體檢測。其它未敘及者須嚴格按照有關施工驗收規范執行。

4 管道施工中應注意的問題

（1）管道工程施工前，應做好管線核查工作，必須對施工范圍內的管線進行詳細的核查，新建管道與現狀管線交叉施工時需對現狀管線進行保護處理。新建管道下穿現狀管線時需對現狀管線進行固定保護，新建管道上跨現狀管線時采用人工開挖等方式避免對現狀管線的影響。管線排查工作需要施工前認真、仔細的完成，如果通過管線排查工作發現與施工的地下管線距離的較近的現有管線，還需要相關單位結合現有管線設置情況，制定相關的施工方案，保護現有管線[5]。

（2）排水管道工程施工必須嚴格遵循相關規范以及規程要求，具體包括防火規范施工要求、施工安全規范等等，與此同時結合具體的給排水管道工程的實際情況進行安全管理體系的合理構建，與此同時還需要制定以及落實安全生產責任制，為安全工程施工的開展提供重要指導。除此之外，在排水管道工程的建設、養護、維修工程的作業現場應當設置明顯標志和安全防護設施。

（3）必須根據國家規范要求，選擇使用在排水管道工程中的相關材料，無論材料的品種和規格，還是材料的性能，都需要通過層層的檢驗，確保符合要求后才能使用在排水管道中。禁止在排水管道工程中使用國家明令淘汰的產品，也禁止使用國家命令禁用的產品。對于篩選后或者試驗以后合格的相關產品，進入施工現場以后，需要根據材料以及各類管材附件的特性，采取科學、合理的保管措施。在對相關產品進行進場驗收時，需要對其系列產品合格證書以及產品質量證明等進行全面的檢查，合格后方可使用在排水管道工程施工中。

5 結束語

本工程大直徑球墨鑄鐵管在廣州地鐵車站施工中涉及到的污水遷改應用案例較少，此類管材強度高、具有較好封閉性和耐久性，可較好降低因管節滲漏水，產生地面沉降而引起社會公眾事件的概率，具有較好社會價值，也為類似污水干管遷改或升級改造具有較好參考意義。