排泥钢管商(陕中科非开挖顶管工程思考丨市政污水顶管遇障碍物处理案例分析)

Posted 2023-05-27

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排泥钢管商(陕中科非开挖顶管工程思考丨市政污水顶管遇障碍物处理案例分析)

由于地下工程条件的不确定性，顶管施工过程中经常遇到各种障碍，导致无法顺利顶进，需要采取措施解决。广东省江门市某污水处理厂首期工程污水收集管道穿越杜阮河，总长度约70m，采用DN800mm钢顶管。在顶进约60m时遇到障碍物，顶管机头卡住无法继续顶进。经过调查分析，在临近障碍位置河提内外打拉森钢板桩作为围堰及支护，然后破提清除障碍物，再由原来的工作井继续顶进至接收井。本文结合该工程实例，介绍了顶管遇到障碍物无法顶进时，为解决问题所采取的针对性措施。

工程概况

广东省江门市某污水处理厂首期工程污水收集管道穿越杜阮河，长度约70m。由于施工期间正值汛期，为避免开挖对河道及河堤造成影响，设计采用顶管方法施工。

管材：DN800mm 钢管

管道型号：Q235B

管道埋深：6.7m

工作井直径：7.5m（沉井法）

接收井直径：4.5m（逆作法）

地形地貌

场地位于江门市蓬江区杜阮镇，属珠江三角洲冲积平原地貌区，污水管道大部分沿着杜阮河两岸道路布设，杜阮河宽30-50m，水深约1m，河两岸为浆砌块石挡土墙护岸，墙高3~5m。杜阮路为混凝土路面，交通繁忙，车流量较多。

工程地质

岩土层分布：经勘察查明，沿线出露的岩土层按地层时代、岩性、成因和风化程度划分，自上而下依次为第四系人工填土、冲积土、残积土及寒武系中风化混合岩。该项目相关土层如下图所示。

顶管机型的选择

污水管道穿越杜阮河，顶管机位于水位以下，因此，选用泥水平衡顶管机，泥水从进泥管经过阀门进入泥水仓里，然后将刀盘切削后的土体所形成的泥浆水，经过另外的阀门后通过排泥管排出到沉淀池，泥水反复利用，即在泥水仓中建立起一定的压力，以平衡挖掘面的泥水压力。

顶管遇到故障概况及处理方案

顶管施工平面图

管道WJDL20工作井向接收井顶进，顶进约60m时刀盘扭矩出现较大异常波动，顶力突然增大，疑为遇到较大障碍物。经过调查，靠近接收井一侧的杜阮河堤基础采用的是大块抛石，导致顶管机头被抛石卡住无法继续顶进。

顶管工程遇障碍物无法顶进时，常用的处理方法有以下几种：

开天窗法	在顶管机上方通过开挖而解决问题。
逆套管法	在接收井反向顶进内径大于机头外径的钢管或其他管道，然后把机头从接收井拉出。
顺套管法	在工作井顶进内径大于管道外径的钢管，从而确保土体不坍塌或设法减小管壁摩阻力的方法。
内套管法	在原来的管道内顶入一支直径稍小的钢管，并与机头连接，从而达到重启机头的目的。
引导洞法	在接收井中，逆向顶入同口径管道，使两机头对接，然后此顶彼拉，达到预期目标的一种解决方法。

本工程由于在河堤处遇到抛石基础，套管法及引导洞法也无法穿越，因此，只能采用开天窗法破除河堤基础。

剖面图

在顶管遇障碍处，河堤内外均施打12m长拉森V型钢板桩作为围堰兼支护，破堤并清除河堤抛石基础障碍后，再由原来的工作井继续顶进至接收井。河堤外侧的钢板桩施工后堆放沙包，机头所在位置河堤边回填沙包，坡比为1:2。

剖面图

方案实施

主要处理工艺如下：测量机头位置→工作井处恢复机头转动状态→河道填土方→钢板桩施工→破堤清障→填沙包→继续顶管→恢复河堤→钢板桩拆除→恢复路面→清理河道。

钢板桩施工

沉桩拔桩均选用的挖掘机（KATO1250）加振动锤改装而成振动打桩机，此机械施工钢板桩振压相结合，能迅速将钢板桩打入指定深度，钢板桩相互之间采用锁扣打入措施以增强钢板桩的整体性，桩顶以下1m设槽钢腰梁、角撑和p400mm钢管组成内支撑。

土方开挖

河堤外侧钢板桩施工完毕后，在离桩顶1m高的位置设置腰梁和安装内支撑（含角撑）。破堤从内侧进行土方开挖，破堤宽度约为3.5m，土方开挖至1.5m时，做河堤内侧钢板桩的内支撑。再进一步开挖土方至机头底（约-6.5），清除机头前方障碍物，挖出土方须堆放在离基坑边不少于10m处或运走。

土方回填

清除完障碍物后，在顶管机头前方位置埋设一段长3m、直径1300mm钢管（壁厚10mm），以便机头可顺利穿越。将钢管定位后，采用黏土重新回填至管面顶2.5m左右。

机械顶管

调试机头正常后，回填土方，在原有工作井按原施工方法继续进行顶管作业，顶进过程中须先拆除阻挡机头前方的钢板桩，直至进至接收井。

恢复河堤、路面、河道

当管道顶进接收井后，重新开挖破堤处土方，河堤底钢管两侧先粗砂填满并加水用振动棒振实，捣100mm厚C20垫层，再做河堤基础和挡土墙，恢复原貌。待挡土墙施工完毕后，拆除钢板桩，回填土方，修复路面，最后采用长臂挖土机清理河道。

结语

本工程顶管过程中遇到河堤抛石基础，通过调查分析和方案比选，选择适合工程实际的处理方案，顺利完成顶管施工，可为同类工程提供借鉴和参考。

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