基坑开挖过程中对坑内Ф1200污水管改接临时排水处理技术
摘要：顶管施工最大的难点就是遇到地下障碍物，当顶管穿越桥下桩基或者其他不明的防汛墙桩基础或者其他建构筑物基础时，需要采取技术措施进行破除障碍物，顶管才能继续顶进。特别是小口径钢顶管，在采用气压清障法施工存在困难的情况下，需要采用其他技术，本文根据施工实例介绍 两种施工清障的方法。
关键词：基坑开挖技术；临排施工技术；拆封头子施工技术；流量测定技术；支管接入
前言
虹梅南路-金海路通道（虹梅南路段）新建工程合流污水改排工程是为了配合虹梅南路高架工程施工，将位于虹梅南路道路中心的一根DN2400污水管道废除，在虹梅南路东侧重新排一根DN2400污水主管道。只有在新管道施工完成，旧管道割接完成，虹梅南路高架桥才可以施工。而根据重大办要求，虹梅南路高架在2016年底必须通车，因此DN2400污水改排必须在2015年10月底全部完成。我污水W2标段的污水改排工程从老沪闵路至墨江路段。
1 W2-W-7临排的必要性
我污水W2标段的污水改排施工全线采用顶管的施工工艺，本次需要做临排的W2-W-7井位于双柏路虹梅南路路口，本井为顶管工作井，并且为双向顶进，顶进距离为1.5km，并且本段顶管为整个污水改排工程最后一段顶管，施工工期的关键节点。顶管和工作井施工工期为150天，因此本井必须在七月底前施工完成，才能确保整段污水改排工期，从而确保整个虹梅南路高架工程的工期。因此W2-W-7井的施工和顶管施工必须在汛期，临排管也在汛期施工。
2 W2-W-7井内DN1200污水管和新建管的位置关系
Φ1200污水管与W2-W-7工作井正交，Φ1200污水管的管底标高为-3.03m，Φ2400顶管管底标高为-4.46m，W2-W-7工作井施工时会影响Φ1200污水管的运行，Φ1200污水管为污水专用管。为了确保在W2-W-7工作井和Φ2400顶管的顺利实施，W2-W-7工作井和顶管施工期间拟将井内Φ1200污水管先封堵头子，然后根据实际测得的流水量，在Φ1200污水管内布置潜水轴流泵进行临时排水，确保Φ1200污水管的正常运行。施工结束后，将Φ1200污水管接入新建Φ2400污水管，正常运行后，拆除临时排水设施。
Φ1200污水管与新建Φ2400平面示意图
Φ1200污水管与新建Φ2400位置关系剖面图
3 W2-W-7井施工及支管接入工艺
步骤一：W-7#围护桩施工、基坑开挖及支护
W2-W-7井基坑的平面及剖面图
步骤二：DN1200污水管临时封堵，进行临排管施工。然后井内DN1200污水管废除，基坑继续开挖至底部。进行双向顶管施工。
步骤二 步骤三
步骤三：顶管施工结束后，将新建DN2400污水管临时封堵，DN1200污水管临时封堵和临排水管拆除。
步骤四：新建DN2400污水管临时封堵拆除，原有DN2400污水管永久封堵。
4 Φ1200污水管临时排水方案
4.1 Φ1200污水管情况调查
Φ1200是双柏路沿线的一根污水支管，主要排水为沿线的电厂和氯碱厂等厂家污水排放，雨水不进入污水管道，实际流量经过两次测量，也可确认为污水管。
4.2 Φ1200污水管流量及流速实测
（1）为了能够得到Φ1200污水管每天运行实际流量，我项目部先后两次安排专业队伍，在Φ1200污水管管道内安装开普勒流量仪，测定实际流量。
第一次测试开始时间为2015年5月17日上午9点，测试结束时间为2015年5月18日上午16点，测试时间31小时左右。其中5月17日天气为中雨天，5月18日天气为中雨天，根据天气预报18日降雨量为15mm以上。根据31小时的数据，流量为14342m3。
第二次测量时间为2015年5月19日下午1点至5月21日下午3点，测定两天的天气为晴天，根据50小时的测定流量为29000m3。因此平均流量为15000m3。
2015年5月6日至2015年5月7日，闵行区做了泵站配合的放江试验，具体试验的结果，见下表，试验具体数据见附件。经过实测确定，雨季和旱季流量基本一致，本污水管只作为沿线工厂污水排放管。
序号地点时间段水位m流速m/s流量备注
1东侧检查井（双柏路上）5月17日9点～18日16点水深4.0m左右0.05～0.2414342M3
2东侧检查井（双柏路上）5月19日9点～21日16点水深4.0m左右0.05～0.2414342M3
3西侧检查井（虹梅南路上）5月3日～6日水深8.43m左右 0.1 平时正常不下雨
5月7日6点～23点水位波动较大（8.43m～5.83m）0.25～0.4 放江开泵中
5月7日23点～8日5点最低水深5.83m，最高水深7.2m，平均每小时上涨0.23m0.05以下不可测 全线泵站停泵后
4.3临泵型号选择
本临泵临排工程，临泵临排设施位于道路中间，临泵的安装需尽量减少给周边居民出行带来不便，因此，考虑将临泵安装在排水检查井内。
在道路下水道窨井内安装临泵，一般选用潜水轴流泵，该型号泵具备大流量、低扬程的特点，由于电机与泵结构构成一体，现场安装十分方便、快捷，可大大简化安装临泵的土建结构工程，减少安装面积；泵在水中运行，水流从电机周围流过，噪声底，电机冷却条件好，可以长时间运行，因此本次安装的临泵采用潜水轴流泵。
根据以往经验，如果安装临泵临排功率太小，就会造成严重后果，因此，需要根据现场测量数据，计算出雨水管旱流流量及雨天的流量以及雨水提升高度， 从而选择临泵的大小。
（1）从现状运行中了解到，Φ1200污水管输送的平均量为14000～15000m3/d，实测流量为14342m3/d。根据以上的流量数据，临时排水时间设定为24小时运行，选择采用潜污泵规格为KQL350/425-30Q，每小时泵的流量为780M3，每天的排水量为18720m3/d，潜污泵的每天流量大于Φ1200污水管每天流量，满足Φ1200污水管输送量。实测数据分析表见附件。
（2）拟在Φ1200污水管双柏路东侧检查井内放置1台潜污泵，在地面上铺设30mΦ350无缝钢管供施工期间临时排水使用。
（3）排水应急：为了防止临时排水泵发生意外故障，采用一用一备进行应急，同时派人巡视排水区域水位情况，以防污水冒溢时能采取应急处理。
（4）临泵使用期限
临泵使用时间暂定150天，约2015年6月1日开工至2015年11月30日结束。为了保证临泵的使用，最大发挥临泵的作用。因此，考虑在现场配备同型号的备用泵到现场。
（5）钢管敷设的要求：
根据道路情况确定临泵临管的走向。具体为延工作井围挡为明管。
a.钢管每节6m，接口采用焊接，焊接时按照有关关操作规定进行，保证钢管的强度，严密性达到要求。
b.工程结束后，根据现场实际需要对钢管上层路面进行掘路、修复（原路面修复）
5 Φ1200污水管堵头封堵方案
5.1概况
根据Φ1200污水管改接情况，必须在断水的情况下才能进行。因此必须对割接Φ1200管道二边进行临时封堵，封堵Φ1200污水管道位置一端在W2-W-7a#原虹梅路Φ2400工作井内，另一端临封在双柏路上第一只普通窨井内（详见封堵示意图）。W2-W-7a工作井为老污水总管工作井，该井宽9m，井长5m，井深10.43m，且该井为吴闵3#污水泵站至吴闵4#泵站段污水输送总管的污水工作井，根据现状编制以下临封的施工方案和临封安全措施。
5.2现场调查情况
根据图纸表示进行现场探摸情况：W2-W-7a#为Φ2400污水总管原工作井，该井深10.43m、井宽9m、井长5m，该工作井内有一座预制的钢扶梯从井口直接通往井底平台，而Φ2400污水总管以流槽形式铺设井内，平台下面1.8m为Φ2400管底，Φ1200污水管直接连接在工作井平台上，工作井内钢扶梯到Φ1200污水管道处横向为2m左右，该段Φ2400为吴闵3#污水泵站至到吴闵污水4#泵站污水输送总管，该段管内有一定水流。而双柏路上Φ1200污水管道第一只普通井位宽1.55m，井深8.5m，管道内有少量的污水溢流到W2-W-7a#内，根据调查探摸情况采取以下封堵安全措施。
5.3吴闵3#泵站停泵配合
（1）在W2-W-7a#井内临封堵头时，考虑到吴闵3#泵站开泵运行时在水流会造成潜水员井内封堵作业无法顺利实施，同时危及作业人员安全。因此在封堵时，吴闵3#泵站必须配合停泵，根据封堵的要求，须停泵3次，每次停泵按5小时计算（阶段性停泵，11：00～04.00）
（2）根据2015年5月7日放江试验结果，在晚上23点以后，吴闵3#、吴闵4#、吴闵1#泵站均停泵的情况下，虹梅南路与双柏路总管7#内水位保持在+2.17m～+2.77，4个小时内上涨了60cm左右，井内流速较小，≤0.1m/S，基本不影响封堵作业。
（3）其中考虑到正式作业时，不可能三座泵站均停止污水输送，因此就吴闵3#泵站停泵、吴闵4#泵站运行一台泵抽水情况下，管内液位可下降50cm左右，流速有所增加，≤0.15m/S。
5.4 施工内容及配合方法
5.4.1封堵时的安全措施
对封堵井位进行维护，挂上警示牌，派专人指挥过往车辆，打开井盖后，用H2S检测仪检测监护，潜水员穿戴JQ-83型潜水防毒服下井临封时，用安全保险绳和保险带进行保险，采用有线对讲机保持通话，了解封堵情况及水下水流情况，作业现场由专职安全员进行指挥，在封堵时的安全措施到位后，采取以下封堵方法。
5.4.2封拆堵头工艺
（1）在施工区域进行围护，专业人员戴好防毒面具，系好安全保险带和保险绳，施工现场配合人员准备好灭火器、鼓风机，先用鼓风机对作业区域进行不间断鼓风，保持通风，风速控制在0.8m/s，四合一气体检测仪器工作期间不间断检测，硫化氢最大允许浓度为10ppm，由安全员进行监护，具体数据如下表。作业装备配备齐全并检查其完整性，达到安全要求后方可由专业人员在下井作业区域的中心进行封堵头子。
有毒有害气体和氧浓度的检测项目及检测周期表
序号检测周期检测项目报警性报警限危险性报警限
1下井等相关作业时连续测定氧气O2≤19.5%（缺氧报警限）≥22.5%（富氧报警限）
2 可燃性气体爆炸下限LEL≥10%LEL≥20%LEL
3 一氧化碳CO≥35ppm≥200ppm
4 硫化氢 H2S≥6ppm≥20ppm
（2）水中清障：为保证封堵质量，必须在封堵之前彻底清除井内垃圾，使管道与粘混凝土严密搭接，以防漏水。本工程清障的方法主要是潜水员（穿着JQ-83型潜水装具）下水铲装垃圾，地面辅助人员用桶吊除。清障工作必须彻底，清除垃圾后，以保证封堵与管道有足够大的粘着力，从而更好的保证工程质量，下水作业中，如感觉供气量不足或气体不正常等安全隐患时，除了要及时询问和报告处（佩戴QDS收音、对讲两用电话），应立即做好上升准备，以便必要时能迅速出水
（3）材料的运输：在管道正式封堵前，将设计所需材料运至工程地点，其中材料包括道板、黄泥、水泥以及木梢等。
（4）材料整理：
a.拌制粘混土：粘混土是由黄泥与普通硅酸盐水泥拌制而成，黄泥与水泥的配比为2：1。为保证粘混土的粘着性、强度要求及达到强度的时间要求，加入比例为0.1的快燥剂。
b.整理道板：用作封堵管道的道板必须清理干净，在道板上不能粘着泥块等杂物，并切割好工程所需大小零碎道块。
（5）铺筑基础：清障及材料准备好后，潜水员着装下水铺筑基础。铺筑基础时先在管底面抹一层粘混土，再在其上彻筑道板，道板与道板之间或道板与管壁面之间必须有2～3公分粘混土。基础底面的宽度根据管径的大小和水位决定宽度，保证封堵墙有足够的抗压性。
（6）墙体砌筑：在打好的基础上继续砌筑墙体，使粘混土均匀铺设，保证砌筑墙体坚硬牢固。
（7）预留孔洞：为缓解水流对封堵墙的顶压、冲击，在封堵头子时必须预留相应孔径大小的孔洞，封堵管道需要预留一只DN400孔洞，根据水的流量来定预留管子的大小。放置预制管时，管壁与墙体之间一定要用粘混剂抹好。在临泵发生故障后失去排水功能的情况下，可直接打开堵头内预留孔闷板，让管道恢复通水，也不会影响到污水冒溢和恢复进行生产。
（8）封堵管道：在铺筑基础和预留孔洞的基础上，砌筑道板封堵管道。
（9）收口：收口的好坏直接影响到封堵管道的成败，当道板砌筑到管道顶部时，在道板与管道顶部之间钉筑一排倒耙梢，间隔反复钉筑，直至钉紧为止，再在倒耙梢之间或其上抹、塞粘混土。
（10）西侧的封堵头子按照永久头子的施工质量来施工，防止反向水压对封堵头子的破坏，在基坑开挖完成后，在基坑内部对DN1200管口进行封堵加强处理，确保封堵质量。
（11）堵头在保养期达到后，闷盖预留孔闷板，可达到堵头封堵断水效果。
（12）管道堵头拆除
a.在施工区域进行围护，专业人员戴好防毒面具，（着装JQ-83潜水服，呼吸器，佩戴3M-6200型防毒面具）系好安全绳，施工现场配合人员准备好灭火器、鼓风机，先用鼓风机对作业区域进行不间断鼓风，保持通风，风速控制在0.8m/s，四合一气体检测仪器工作期间不间断检测，硫化氢最大允许浓度为6ppm，由安全员进行监护，具体数据如下表。由专业人员（着装TF-12潜水帽TF-12潜水衣，TF潜水鞋，呼吸器，佩戴3M-6200型防毒面具）在下井作业区域的中心进行拆头子。
b.拆头子：先检查两边水位高低，先上游后下游。两井位水位落差比较大的情况下，要先开一个小洞。拆头子的时候人不要靠近洞口；禁止用手去摸洞口。小洞开好以后，潜水员上岸等水位落差平衡后再下水拆头子。拆完头子后，由上面辅助人员和潜水员协作把拆除的垃圾捞上来。做到无任何堵头垃圾遗留，确保管道畅通。
6结语
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