【摘要】近年来，随着我国城市化进程的高速发展，市政道路配套设施也飞速发展，地下排水工程管线的需求量也在逐年增加。部分地下排水管线设计埋设于城市老城区，老城区各类地下管线埋设比较随意且混乱，施工时没有统一规划，档案馆没有完整记录资料，无疑为穿越老城区的地下管道埋设施工增加了施工难度。由于采用正常的开挖埋管技术或沉井施工技术非常困难，同时对周围环境影响和交通较大且存在安全隐患。开展科技创新，综合运用倒挂井+手掘式顶管施工技术，避免和减少了对环境的影响，提高施工进度，实现了预期计划，完成施工内容，降低施工成本，消除安全隐患。
【关键词】地下排水工程管线；倒挂井；手掘式顶管
1、工程概况
某市政道路项目济河北路JW75-JW76#段污水管道设计管径为DN1200mm，JW75-JW76#段地埋2道高压线（南北走向一道高压线含3条10KV高压电缆，东西方向一道含2条10kv高压电缆，电缆均采用PE管做保护套管）、3处既有给水管检查井、1道纵向给水管道（给水管材质为钢化管，管径DN1200mm）位于设计污水管道西侧，距离稍远、2道纵向给水管道（给水管道材质为钢管、管径DN1000mm）。地下管线密集且复杂，采用倒挂井+手掘式顶管施工方案。
2、工艺原理
城市市政道路排水管道工程施工时，遇到地下管线密集、复杂地段，不能采用传统放坡开挖埋设管道，只能采用非开槽暗挖埋管施工技术。传统非开槽埋管技术为顶管施工，但是考虑地下管线密集、复杂，不能解决工作井下沉时正常通过各类管线，导致工作井遇到障碍物不能下沉。
为解决地下管线密集、复杂这一施工难题，项目施工技术人员经过探讨研究，地下排水管道工程采用倒挂井+手掘式顶管施工工艺，管线埋深较深，工作井深度超过6m，倒挂井采用砖砌加砼圈梁的复合式结构，倒挂井采用砖砌逆筑法施工，原理同逆作拱墙相似，也是用拱墙作为围护墙。倒挂井作为工作井，垂直分层开挖、分层砌筑、水平分段下挂，遇到各类管道等障碍物，可发挥工人灵活优势，对管道进行环抱钢筋混凝土加固，保证管道安全。
倒挂井施工完成，工作井内使用手掘式顶管进行管道施工，遇有其他管线可进行及时调整处理，保证管道安全、不被破坏，施工顺利进行。手掘式顶管施工就是利用人工挖土，借助于主顶油缸及管道中继间等的推力，排水管道从工作井内穿过土层一直推到接受井内与检查井连接，将千斤顶等顶推设备吊出，这是一种非开挖埋管的施工方法。
3、施工工艺流程
由于工作井深度超过6米，工作井选型采用砖砌加砼圈梁的复合式结构。砼圈梁沿井壁方向每隔2m设置一道，井壁采用37墙体。测量人员对倒挂井位置测量放样，撒灰线确定工作井开挖边线，机械与人工配合开挖，垂直分层开挖、分层砌筑、水平分段下挂，倒挂井砌筑对称进行。
工作井施工的全过程均需要在无水状态下进行施工，在工作井外侧水流上游方向设置管井，深度20m，采取管井降水,保证降水深度降至井底以下0.5-1m。
工作井挖土开挖先开挖工作井井壁部分，根据要求首次开挖深度为2m，基坑开挖成功时立即浇筑圈梁，圈梁浇筑完后待砼达到一定强度后砌筑井壁，首层墙壁砌筑完成后浇筑锁口圈梁砼。墙体达到强度后，人工开挖工作井中心土方，挖土采取机械与人工配合挖土、分层分段的方法，每层厚度根据土质情况而定，但不超过1m。工作井出土行式采用行车出土，将行车设备安装在工作井井壁上，行车支腿架下部下垫工字钢，行车由专人负责开启运行，且持有特种作业操作证件。
基坑开挖好后，既可按正常的砌井方法砌筑第一次井壁，砌井时机制砖要求润水，砂浆必须饱满，井筒体要求砌圆。井壁采用37墙体，即厚度为37cm，砌砖要求符合建筑施工规范。
待第一次井壁砌筑完成并养护后，即可进行下挂工序。下挂每次深度不宜超过1.0米并分6-8挂完成，上层井壁下的土方应最后开挖并预留好台阶，井中心的土方挖掉后对称在上层井壁下掏宽度约0.8米的土带，并及时从下向上砌砖，与上层井壁相连处用M20水泥砂浆填实饱满，必要时插入钢筋进行连接，接着对称开挖砌砖直到此层井壁完成。
当开挖至井底设计标高，将井底进行整平，经测量人员复核，进行30cmC15混凝土基础浇筑，并预留?600的集水坑，便于排水。
倒挂井施工完成后，地下排水管道埋设采用手掘式顶管施工。正式顶管前，先进行手掘式顶管施工设备安装和调试，主要是顶管主顶的油压泵、管路、仪表和油压千斤顶安装。顶管工作井起吊运输机械设备安装和调试。顶管施工中的起吊设备宜采用门式起重机，在受施工条件限制时也可采用钢管架卷扬机进行吊运工作。但钢管架起吊设备必须按“钢管架起吊施工方案”要求进行现场制作和安装，方可进行施工，钢管架起吊设备要编制方案和相关计算
顶管设备安装结束和调试后，把混凝土管安放在进洞口中心线处进行顶管施工。顶管安放要水平平稳，管中要与顶管中心线重合，同轴度误差要≤2mm～4mm。
管道安装同时要与千斤顶安装点置中轴线位置，误差值≤2mm～4mm。管基底要设置导向槽，确保顶管顶进时不会产生偏位。
顶管前安全测试含顶管顶压测试检测、进洞挖掘前的有害气体测试、初顶时要把顶压调整到最大负载值，控制值为≤34MPa，测试顶管受力时变形情况。有害气体的检测要用毒气检测仪器实地检测，当气体含量符合安全指标时，方可进行人工挖掘作业。有害气体含量超标时不能进行管内作业，要进行处理，排除和稀释气体有害含量，用通风机抽吸管外气体排入管内，达到混和调换的效果。
作业人员在确认安全的条件下进入工具管中进行挖掘取土作业，挖掘顺序应从管顶方向逐次向管底方向，不允许先下后上开挖。挖掘管口断面土层达到斗车容量时要及时运出，严禁超挖和长距离挖掘同步作业法，有宜于保证施工人员的作业安全。进洞挖掘作业人员要有和管外人员及时沟通的语音信号或连络方式，保证施工置地有声，安全操作。
顶管在顶进时要先校油压表指数，保证无误，进行顶管作业。油压千斤顶在工作时要双顶同步，伸缩自如。顶铁制作材料要保证刚度，正常和超载顶进时不允许发生变形，而影响顶推质量。
当顶管完成从工作井顶至终点时，然后用吊车取出顶管工具，地下管线埋设施工完成。
4、操作要点
倒挂井施工前先进行井点降水，降水降至工作井基础底以下0.5m，降水后开挖井倒挂内土方，施工机械与人工配合分层开挖，开挖过程注意避免碰撞各类既有管道。
开挖及砌筑倒挂井必须对称进行，施工不宜过快，必须待上层井壁的砂浆达到设计强度75%后，必要时在砂浆中加入早强剂，井壁与土层之间的空隙应及时用砂浆填实。下挂每次深度不宜超过1.0米并分6-8挂完成，对称在上层井壁下掏宽度约0.8米的土带，并及时从下向上砌砖，与上层井壁相连处用M20水泥砂浆填实饱满。
为了加强井壁砌筑质量，砌筑井壁前严格控制砖、砂、水泥的质量，必须报验合格；砌筑过程中，需要控制好机制砖的湿度、砂浆的配合比、砖缝隙的砂浆要求密实；砌筑井壁8小时左右后，两天内对井壁散水养护。
倒挂井施工至各类管道处沿管道四周设置37*30cm钢筋砼保护层，钢筋配置按照圈梁结构设置，待砼强度达到设计强度的80%后方可进行下一步施工。
管道悬吊保护采用双拼I45工字钢（每隔2m焊接加强钢板，加强钢板尺寸采用15*15*1cm）沿管道纵向设置，采用钢丝绳将各类管道与工字钢锁定，防止管道下部因悬空导致沉降，保证给各类管道的稳定。
倒挂井施工时应随时加强监控量测，保证工作井内工作人员安全，因天气炎热需要做好通风措施，工作人员上下时应设置之字形上下爬梯，工作人员佩戴安全帽、防滑鞋，工作井上下人员都配备对讲机。
第一节井壁应高出原地面50-100cm，防止雨水流入工作井，也起到井口防护作用。当重型机械在坑边作业时，应专门设置平台或深基础等。同时，应限制或隔离坑顶周围振动荷载的作用。
在顶第一节管（即工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm，以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm，测量应在管前挖土后进行，根据偏差量修整管前土弧。
管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业环节，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。一般顶管地段，土质良好，可超越管段30-50cm，上部有构筑物地段，不得超越管段意外10cm，随挖随顶，管道周围一律不得超挖。顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进。
顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可能立即将已定好的管道校正到位，应缓慢进行，使管道逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。常用的方法有：超挖纠偏法、顶木纠偏法、千斤顶纠偏法。
5、结束语
采用“倒挂井+手掘式顶管”施工技术，在某市政道路项目济河北路排水工程中的成功应用，使每个工作井工期节约7天，且很完美的解决路顶管工作井、接收井及检查井的基坑支护问题，能够保证地下管道工程施工人员的安全，对下挂过程中遇到的各类管线能够进行有效保护。倒挂井工艺对周围环境及交通影响较小、不受周围大环境控制等优点。手掘式顶管工作井占用场地小，设备简单、技术难度低，易于推广。不需要隔断交通，几乎没有地表沉降的现象，对周围环境影响较小可降低到最小程度，噪音以及震动都很小，可以在很深的地下埋设管道，施工成本低于开槽式埋设管道技术。
参考文献：
[1].高振中，人工手掘式顶管工作坑砖混倒挂支护井施工方法，《安徽建筑》 .2017
[2].牛正军、臧德胜，砖砌倒挂井在市政工程中的应用，《湖南工程学院学报（自然科学版）》 .2010