近年来,城市污水排放量有所上升,对污水处理和排放工作提出了更高标准的要求。因此,研究污水管网施工过程中普遍存在的问题及其解决策略显得尤为重要,这是确保污水管网功能最大化发挥的核心。
在某地区的污水管网改造升级工程中,采用了顶管法施工。下面,我们将对该地区顶管施工过程中遇到的问题及其应对措施进行探讨,以供同行在类似工程项目中借鉴。该工程所在区域的土壤主要为粉质黏土,地下水资源丰富,土层承载力较差。
超挖、沉降、卡管、爆管问题
在顶管施工过程中,由于施工区域上方土壤松散,很容易发生过度挖掘的问题。如果顶管作业面位于地下水位以下,地下水渗入可能会导致地面明显沉降。土体顶进的不均匀性很可能引发管道卡住的问题。在这种情况下,施工人员需要及时调整顶进参数。如果参数调整不及时或顶进速度过快,就可能会发生管道爆裂的情况。
解决对策
为防止地面沉降,关键在于提前对土壤稳定性进行评估,据此确定与现场条件相匹配的顶进参数。
此外,安装洞口止水环和调整触变泥浆的配比等措施,也能有效预防地面沉降的发生。一旦施工现场出现塌陷或沉降现象,应立即停止施工,并通过向塌陷或沉降区域注浆的方法,防止这些问题的影响进一步扩散。
实践经验指出,爆管的主要原因有两个方面:
① 混凝土管道的质量不符合标准,导致管道节段爆裂。
② 施工过程中由于荷载偏心导致管道节段爆裂,这种情况通常只会在尚未进入洞内的管道节段发生。
针对管道节段爆裂的问题,如果是无规律的爆裂,则需要更换其他管道节段。对于荷载偏心的问题,可以通过以下方式解决,增大边圈的承压面积,设置缓冲垫,以及增加管道壁与顶铁之间的距离。
高程及轴线控制问题
在本项目中,施工检测阶段发现部分实际测量结果与设计参数不符,因此需要对这些偏差进行修正。
解决对策
针对顶管施工中的高程和轴线控制问题,必须严格监控顶进过程中的偏差。特别是要密切关注前5~10m的管道。一旦轴线位置偏差超过3mm,或高程位置不在0~+3mm,应立即采取措施纠正偏差。
顶进作业与管道外围注浆工序应同步执行,遵循先注浆后顶进的顺序,以实现减阻和支承功能。整个顶进过程应保持匀速,速度控制在3~4 cm/min。当顶管顶进至距离井壁20cm时,需要回拉以便装管,随后再继续顶进。
在整个过程中,需要关注以下四个要点:
① 本工程的浆液配比是水:膨胀土:CMC:纯碱=240:30:1:3。
② 必须密切监视压力变化表,若出现压力突然上升的情况,应立即停止顶进作业并查明原因。
③ 控制千斤顶的伸长量,确保其不超过临界冲程。
④ 在顶进过程中,要控制泥浆的用量,防止泥浆在管道内积聚。
在完成上述工序后进行检测。如果发现高程和轴线仍然与设计存在偏差,可以采取以下两种方法来解决问题:
① 管内挖土法,即在保留一侧土体的同时,对另一侧进行挖掘。在顶进过程中,如果正面阻力偏向保留土体一侧,就需要对管道进行纠偏。
② 管外挖土法,先将管道内的土体清理干净,然后挖出刃口,这样在管道外侧形成洞穴。沿着这个洞穴进行顶进,可以保证稳定性。
土体内突水突泥问题
在顶管施工期间,由于顶管的标高略低于地下水位,并且施工区间为富含水分的砂层,因此必须特别重视洞口的封堵等环节。否则,很可能会遭遇突然涌水或涌泥的情况。突水突泥问题具有突发性的特点,常常会导致地面塌陷、排水系统堵塞,甚至设备被淤泥埋没等风险,对施工造成严重的影响。
导致这一问题的原因主要有以下三点:
① 隧道埋设深度较大,爆破开挖破坏了原有的地下平衡压力。
② 建设区域的地质条件不佳,施工过程中隧道沿线存在溶洞、断层和地下河流等地质隐患。
③ 施工中存在盲目开挖和不合理开挖行为。
解决对策
针对土体内突水突泥的问题,可以在施工准备阶段采取措施进行控制。解决方案主要包括以下五个方面:
① 在污水管网施工前,进行全面现场勘测,特别是要深入掌握施工区域的地质和水文情况,依据相关数据制定科学合理的施工方案,避免盲目和不合理的挖掘。
② 施工时,确保泥浆按照预定方向进行灌注,防止泥浆从其他洞口或上层逸出,并注意监控灌浆压力和地下水压力的变化。
③ 检查泥浆的密度和性能,保证排泥泵的流量和流速稳定。
④ 降低地下水位,确保水位低于管道底部,且二者之间的高度差至少为0.5m,施工中要保证管道内部干燥,防止其他水源侵入。
⑤ 在顶进过程中,在洞口安装止水环。
污水管网顶管施工具有一定的难度,施工期间容易遭遇各种问题,例如过度挖掘、管道卡住、管道爆裂等,这些都可能影响工程进度和质量。因此,施工前需做好充分的准备,并根据问题的成因制定相应的对策。确保一旦问题发生,施工人员能够迅速依照预定方案进行应对,从而保障工程质量和施工进度达到预期标准。