市政工程中供水管道安装的应用探析

　　摘要:随着经济的高速发展和城市车流量的剧增,目前我国交通主干道和城区大部分道路一般都不允许采用明挖的施工方式进行市政工程施工。很多新建道路、桥梁工程因为施工工期等原因也往往是道路、桥梁单位施工在前,市政管道安装施工在后或者出现相互交叉施工等现象,容易引发工期冲突和质量事故纠纷等问题,给市政管道的铺设尤其是穿越道路的支管安装工程造成了一定的困难。采取浅埋暗挖施工方法在特殊路段进行支管安装,是解决这些困难和问题的有效办法。本文结合工程实例,对市政工程中浅埋暗挖施工工艺流程和主要技术特点。为特殊地段工程施工提供了一种新的施工方法和技术参考。
　　关键词:市政工程；管道安装;暗挖隧洞；施工工艺；注意事项
　　1工程概况
　　某水厂港口大道DN2400A2顶管在立交段原设有一条DN2000的预留支管,由蝶阀和法兰盖板封堵。立交因需新建一条B匝道,其外侧钢筋混凝土挡土墙已施工完毕,路面已形成,即将铺设沥青面层,人行道也正在紧张施工中。封堵DN2000的法兰盖板离新建立交B匝道内侧挡土墙路缘石不足1m,为了避免将来破路接管,公司要求将DN2000的钢管延长穿过B匝道,后设法兰盖板封堵。经协商,穿越B匝道管段拟采用放坡明挖的施工方法进行施工,但工期十分紧迫。
　　2施工方案的选择
　　根据设计要求,拆除原堵板,从B匝道挡土墙底下横穿B匝道和人行道,全长约25m。钢管基础采用ª120@300松木桩呈梅花形加固,桩顶用8号铅丝固定并回填400mm厚的块石垫层(块石粒径不得小于300mm,碾压夯实,压实干容重为21kN/m3),处理尺寸为8m×3m,管道采用C20素混凝土按断面尺寸为2600mm×2600mm进行全包封。经现场勘察,穿过B匝道采取破路明挖施工存在很大的困难:B匝道路面高程为6.1m,人行道地面高程为2.91m,管底高程为-2.66m,从路面至管底埋深较大(约9m)。据物探资料显示,2.91～1.5m为回填土,1.5～0.7m为耕表土,0.7～-6.0m主要为淤泥和粉沙层,管段土质主要以淤泥夹粉砂为主;B匝道北侧距管中约5m处有一人行箱涵,施工车辆只能从另一侧单面进出,施工场地十分狭窄;采用混合槽分级放坡土方开挖量大,管槽两侧需有长为9m的拉森钢板桩作基坑支护,外侧钢筋混凝土挡土墙底板下是宽为5m的ª550mm水泥搅拌桩基础,DN2000的钢管穿越孔洞只能采用人工凿除,施工进度缓慢,难以满足本工程的施工工期要求。为了避免对已建B匝道路的破坏,又不影响道路施工工期,拟采取隧道工程施工方法———浅埋暗挖法施工技术从B匝道挡土墙底下直接穿越B匝道和人行道(见图1),即先锚喷暗挖施工隧洞,之后在隧洞内安装管道,再封堵孔洞并注浆进行填充。
　　
　　图1施工平面图
　　浅埋暗挖法的优点是:在隧道开挖前先打超前小导管作管棚护顶,由小导管向地层注浆进行改良地层和加固围岩;开挖后及时安装钢拱架和钢筋网进行锚喷支护。该法既能避免对已完工道路的破坏,又可以不受施工工期的限制。经概算,与明挖施工法相比,浅埋暗挖法的工程造价较低。
　　3浅埋暗挖法施工工艺
　　3．1工作井
　　经测量放线准确定位后,在工作井四周打长为12m的拉森钢板桩作基坑支护,开挖基坑,用C20混凝土封底,坑内设一集水井。在洞口浇筑钢筋混凝土挡墙(高为3.5m,厚为500mm),并设置与隧道孔径等同的预留孔洞和300mm厚的钢筋混凝土底板,预留孔洞上部均布24个ª50mm的预留孔;为确保挡墙结构稳定,两侧各设置45°支撑墙,墙厚为300mm,挡墙、底板及支撑墙连成整体。
　　3．2暗挖隧洞施工顺序
　　浅埋暗挖法现场施工应严格遵守“管超前,严注浆,短开挖,强支护,早封闭,勤测量”的原则,开挖时必须做到“预支护、预加固一段开挖一段,开挖一段支护一段,支护一段封闭成环一段”。
　　3．2．1超前注浆
　　首先为了稳定掌子面,初喷50mm厚的混凝土进行封闭。针对隧洞开挖时掌子面可能出现的坍塌情况,在隧洞开挖前先对掌子面前方土体采用超前钢插管进行注浆锚固。超前钢插管采用ª40mm×3.5mm的平直钢管,长为3.0m,四周钻ª6～10mm的孔眼,间距为20～30cm,呈梅花状排列,顶部为尖锥状,尾部设加强环(见图2)。采用手持煤电钻钻孔,用风镐将小导管顶入孔内,小导管外露长度为15cm左右,外插角为7°～12°,沿隧洞周围均匀布置,环向间距为200mm,搭接长度为1.0m,钢插管宜从格栅钢格拱架腹部穿过,在钢格栅完成后进行安装;注浆在喷射混凝土后进行,浆液采用改性水泥水玻璃浆液,水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥,水玻璃选用40%的Be浓度,配比为1∶1;缓凝剂选用磷酸氢二钠,改性水玻璃浆液的配比可根据现场地质条件通过试验调整,凝胶时间选在30min左右;注浆泵选用2MJ-3/40型隔膜计量泵,并配置止浆塞混合器,组成注浆系统,注浆压力为0.2～0.5MPa,终压力应为注浆压力的2～3倍,注浆顺序应由低处向拱顶逐管注浆。
　　
　　图2超前钢插管布置示意
　　3．2．2土方开挖
　　土体开挖必须在浆液凝胶后进行。隧洞采用门形拱结构形式和导坑超前开挖法(见图3)施工,此法适用于Ⅱ～Ⅲ类土质。
　　
　　
　　图3导坑超前开挖法示意
　　上、下台阶的分界线约在隧道的起拱线位置,因掌子面土体稳定性差,环形开挖台阶进尺长度约0.5～1.0m,不宜过长。该法是先将上部断面开挖好后立即安装钢格拱圈并锚喷,待拱圈混凝土达到设计强度的70%后,在钢筋混凝土拱圈的保护下方可进行下部断面的开挖和修建拱脚边墙。下台阶土方分左右两次挖成,先挖一侧的土方进行初期支护,再挖另一侧的土方进行另一侧的初期支护。施工时禁止隧洞上台阶的拱脚同时悬空;在不稳定地层,该法的优点是导坑超前开挖并能提前探明地质情况,便于改变施工方法,在拱圈保护下进行各工序的作业施工较安全。
　　3．2．3格栅钢拱架及钢筋网安装
　　①格栅钢拱架制作
　　每榀格栅拱架(主筋为ª22mm,次筋为ª10mm,等边角钢连接板为L10mm×10mm)由钢构厂加工成型后焊接而成,每榀分3节,上台阶至中腰线为1节,两拱脚各1节(见图4)。每榀@500mm;纵向钢拉杆为ª20mm,内层环向@200mm,外层环向@300mm,焊接;钢筋网为

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