上海浦东建筑设计研究院有限公司 上海市 201204
摘要：结合上海市浦东新区民秋路污水管道工程实例，介绍了微顶管施工工艺的特点，提出微顶管工艺设计要点及施工注意事项，为今后类似工程设计提供技术借鉴。
关键词：非开挖；微顶管；污水管道
1.前言
随着我国经济发展与城镇化进程加快，城市基础设施日趋完善，地下管线普及率不断提高，因而对新建管道的敷设提出了更高要求。传统的明挖施工法（即挖沟、埋管、砌筑、回填）因需破坏道路、断绝交通且受限于地上障碍物及地下管线等，具有明显的局限性。微顶管工艺作为一种非开挖方法，因其具有施工速度快、交通和环境影响小、节约用地、经济性好等优点，被广泛应用于城市管网工程中[1]。
2.微顶管工艺技术特点
目前常用的微顶管工艺包括泥水平衡顶管（可称一次工法）、螺旋出土顶管、地箭式顶管（二次工法）。其中地箭式顶管又被分为标准地箭技术和改良式地箭技术，前者适用于较硬土质（标准贯入试验锤击数15<N<35），在管道顶进过程中有排土步骤；后者适用于较软土质（标准贯入试验锤击数0<N<15），且则不需要排土。微顶管相比于传统大口径顶管具有如下优势：①管道铺设精度高，经纬仪激光制导满足排水管道重力流要求；②顶进速度快，穿越土层越软施工速度越快；③施工占地面积小，亦可只开挖一个工作坑进行接入勾头施工（单边接井）；④管道铺设后管壁与土层之间无空隙，不存在沉降隐患；⑤不破坏既有道路（顶管坑直径为1.5～2.6m），影响交通小等。同时较传统大口径顶管工艺也存在一些局限及不足：①顶距限制，单段顶距不宜大于80米；②管道材质限制，通常施工使用的管材为树脂砼管、玻璃钢夹砂管及钢筋混凝土管；③土层限制，适用于松软土层，卵石层无法施工等[2]。常用小管径排水管道施工工法对比如下表。
表1 小管径排水管道施工工法对比表
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3.工程概况
3.1 项目简介
上海市浦东新区民秋路（凌空路~川南奉公路）排水管道配合道路新建工程同步实施，根据污水系统规划，本段民秋路属白龙港污水片区之川南奉污水支线服务范围。该支线主要服务于曹路配套商品房基地、居住备用区、G1501东侧地块等，服务面积为35.8km2，规划人口约24.0~29.0万人，规划污水量为6.0~7.0万m3/d。支线污水管主要布置在凌空路、金海路、浦川路、上丰路和川南奉公路，管径为DN800~DN1650，沿途设置川南奉1#和川南奉2#污水泵站，提升后的污水纳入龙东大道上的中线污水总管。
本工程沿拟建民秋路自西向东新建DN300~DN400污水管道，接入川南奉现状DN800污水管道，最终纳入白龙港污水处理厂处理达标后排放。设计新建污水管道采用开槽埋管施工方法，其中穿越现状川南奉公路管段（W24~W25）采用微顶管施工，微顶管管道长度37m，管道埋深6.0~6.3m，管内底标高1.69m。
3.2地质条件
根据本工程岩土勘察报告，场地土层分布如下表。
表2 场地土层分布表
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4.工艺选择
根据民秋路/川南奉公路交叉口地下管线精探成果，现状川南奉公路下公用管线众多，拟建W24~W25污水管段分别与9孔海线光缆（非开挖）、Φ500给水管、Φ300燃气管、3孔连通光缆、9孔信息光缆、2孔有线光缆（非开挖）、Φ600雨水管交叉后接入川南奉公路现状DN800污水管道。加之本段污水管道埋深较大，且现状川南奉公路为该区域南北向重要通道，交通繁忙，若采用传统开槽埋管敷设污水管道，将对区域交通及环境造成巨大影响，同时由于开挖深度大而导致施工安全风险增大且沟槽围护费用增加。综上，本段污水管道设计采用微顶管施工方法，新建一座检查井，采用摇管机下沉Φ2090钢沉箱井一座，采用微顶管施工DN400污水管37m。微顶管施工管材采用顶管专用树脂混凝土管，环刚度20KN/m2，一米一节，橡胶圈接口。微顶管一端为单边接井。
5.钢护筒设计及基坑施工顺序：
设计Φ2090钢护筒壁厚20mm，高度16m，间隔3m采用厚20mm、高度500mm环向加劲钢板加固，同时坑底采用1000mm厚C20素砼加固，坑外采用压密注浆加固。
首先复核拟建工程场地标高，探查周边管线等；钢护筒施工完成后，坑内采取基坑降水措施，坑内降水至基坑底面下0.5m；基坑开挖到设计标高后，应于4h内浇筑素混凝土垫层，素混凝土垫层初凝后48h内，开始底板钢筋的铺设及绑扎工作，尽快浇筑底板。
6.设计施工要点：
6.1钢护筒
钢护筒采用摇管法下沉；摇管法施工前，应复核井位中心与摇管机中心位置，确保与设计相符；钢护筒每2米一节，分段施工，采用焊接法连接，焊缝高度不小于8mm；钢护筒施工质量应满足下列要求：中心位置偏差不大于50mm，钢护筒倾斜度不大于1%，钢护筒底标高不高于设计标高；遇地下障碍物时，应及时清除，不得强行下沉，引起钢护筒变形过大或对周边环境造成影响；基坑开挖施工时，不得在距基坑边缘三倍基坑深度的范围内堆土，挖土机械及运土车辆的施工荷载不得超过20KPa，不得在钢管支撑上施加任何施工活载；在基坑工程施工期间应对施工全程实施严密检测，如基坑开挖中发现围护结构有局部渗漏，必须采用双液压密注浆及时封堵，如基坑开挖中发现围护结构的侧移加快，或基坑底部有隆起迹象时，应立即停止施工，并向坑内回填土，待查明变形原因，并采取加固措施后，方可继续施工；为保护周边环境，钢护筒不应拔除。
6.2压密注浆
注浆孔间距1.0m，呈梅花型布置；注浆材料以强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥搅拌均匀的纯水泥悬浊液，并掺入2.0%的水玻璃促凝剂；注浆浆液初凝时间为1~2小时，浆液注入率为15~20%，注浆流量控制在10L/min~15L/min，注浆管上拔高度宜小于或等于500mm；注浆压力控制在0.2~0.5MPa，水泥掺量7%，浆液水灰比为0.45~0.55；注浆孔的孔径宜为70mm~110mm，垂直度偏差小于1%；经过压密注浆的加固体的28天静力触探比贯入阻力Ps≥1.4MPa，渗透系数为1e-6~1e-7 cm/s。
7.结语
综上所述，微顶管施工工艺一定程度上打破了传统市政管道开挖施工的局限性，为小口径市政管道工程建设提供了一种新的思路，具有较好的实际应用前景。
参考文献：
[1]彭富波，张磊，鲁燕杜，李围.市政管网小管径泥水平衡顶管机不同地层刀盘选型技术[J].长江工程职业技术学院学报，2020（37）2：4-7.
[2]何平.微型顶管技术在实际工程中的应用［J］.工程技术与应用，2017（9）：37-39.