[發明專利]一種穿越既有污水管滲漏區的頂管施工方法

有效

• 申請號: 202111104639.0
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113818904B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 劉毅;申政;張睿;李鵬飛;李少平;周華;閔凡路
• 申請（專利權）人: 濟南軌道交通集團有限公司;河海大學;中鐵二十一局集團有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/38;E21D9/00;E21D9/10;E21F1/00;F16L1/028;F16L1/06
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 安士影

1.一種穿越既有污水管滲漏區的頂管施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，既有污水管調查；

步驟2，既有污水管滲漏區地質條件分析；

步驟3，穿越前對滲漏污水管及滲漏區場地進行預處理；

步驟4，頂管機械設備選型及改造：

步驟4.1，選用泥水平衡頂管機或土壓平衡頂管機；

步驟4.2，如已采用土壓平衡頂管機，則對皮帶機、土車進行封閉改造；

步驟4.3，在開挖面附近、螺旋排土口或進排泥管路延伸區設置蜂窩活性炭污染氣體吸附包，污染氣體吸附包一側設置固定式氣體檢測儀，氣體檢測儀內置報警器；螺旋排土口為土壓平衡頂管的螺旋排土口；進排泥管路延伸區為泥水平衡頂管的進排泥管路延伸區；

步驟4.4，綜合隧道斷面面積、隧道內施工人數、污染氣體含量、隧道長度進行隧道通風設計，建立大風量強制通風系統；大風量強制通風系統的通風量Q按式（1）、（2）、（3）計算，并取三者最大值：

Q=p·v·A_r （1）

Q= p·q·k·m （2）

（3）

p =1/(1-0.0002L) （4）

其中，Q代表通風量，單位為m³/s；p代表漏風系數；v代表換氣風速，取0.5m/s；A_r代表隧道斷面面積，單位為m²；q代表每人平均每秒鐘呼吸所需新鮮空氣量，取0.1m³/s；k代表風量備用系數，取1.15；m代表隧道內同時工作的最多人數；代表隧道內污染氣體涌入量，單位為m³/s；k_i代表隧道內污染氣體涌入不均衡系數，不小于1.5；S_i代表污染氣體允許濃度，瓦斯取0.5%，二氧化碳取0.5%，一氧化碳取0.0024%，氧氮化合物取0.00042%；L代表隧道長度，單位為m；

步驟5，工前試驗及材料處理：

步驟5.1，配制觸變泥漿，克服管節與地層的摩阻力；

步驟5.2，配制置換水泥漿，以減小后期沉降；

步驟5.3，頂管管節混凝土采用防腐蝕混凝土；

步驟5.4，連接件采用無鉻鋅鋁涂層進行防腐預處理；

步驟5.5，管節接縫防水材料選用抗腐蝕、抗老化的EPDM彈性橡膠密封條；

步驟5.6，連接件孔防水材料選用抗腐蝕、耐老化、遇水膨脹橡膠密封圈；

步驟6，頂管頂進施工控制：

步驟6.1，洞門處采用雙層橡膠止水裝置，加大洞口密封橡膠對管節的握裹力；

步驟6.2，頂進施工：

步驟6.2.1，后靠采用焊接鋼構，后靠與頂管始發井壁間澆筑鋼筋混凝土，確保后靠不發生位移，以保證頂進設備的安裝、頂進精度；

步驟6.2.2，控制頂進速度為2mm/min~3mm/min，控制頂進時扭矩低于額定扭矩，確保頂管機安全、準確、勻速穿越滲漏區；

步驟6.2.3，控制各組液壓千斤頂的頂力、行程、速度一致，保持頂力合力線與管道中心線相重合；頂進過程中按每頂進一環測量2~4次、糾偏2~4次，單次糾偏量不大于10mm，避免急度糾偏造成管道接口密封失效和管端碎裂，發生水土和觸變泥漿的流失，引起地面沉降；

步驟6.2.4，頂管穿越污水管過程中控制壓力波動范圍不大于20kPa，保持頂進力與前端土體壓力的平衡，減少開挖面支護壓力波動，減少土體擾動；

步驟6.3，施工監測，頂管施工過程中，依據TCECS716-2020加強對地表沉降、既有污水管受力、變形以及頂管軸線的監測；

步驟6.4，當頂管機刀盤進入滲漏區時，在頂管管節內向管節背部注入密封油酯形成一環截污環，封堵管節壁后水流通道，防止污水沿管節與地層間的間隙涌入工作井，密封油酯的注入壓力高于地下水壓力0.02MPa~0.04MPa，密封油酯的注入量取理論注入量2倍，理論注入量為V=(S1-S2)×A，S1為頂管刀盤開挖斷面面積，S2為頂管箱涵斷面面積，A為頂管管節環寬；

步驟6.5，由頂管管節內向管節背部注入觸變泥漿，填充管道外圍環形空隙，觸變泥漿的注入壓力高于地下水壓力0.02MPa~0.04MPa，觸變泥漿的注入量取理論注入量1.2倍，理論注入量為V=(S1-S2)×A，S1為頂管刀盤開挖斷面面積，S2為頂管箱涵斷面面積，A為頂管管節環寬；

步驟6.6，當頂管機尾部離開滲漏區時，在頂管管節內向管節背部注入密封油酯形成一環截污環，封堵管節壁后水流通道，防止污水沿管節與地層間的間隙涌入開挖面，影響后續施工，密封油酯的注入壓力高于地下水壓力0.02MPa~0.04MPa，密封油酯的注入量取理論注入量2倍，理論注入量為V=(S1-S2)×A，S1為頂管刀盤開挖斷面面積，S2為頂管箱涵斷面面積，A為頂管管節環寬；

步驟6.7，隧道貫通后，由頂管管節內向管節背部注入置換水泥漿置換觸變泥漿，置換水泥漿的注漿壓力高于地下水壓力0.02MPa~0.04MPa，置換水泥漿的注入量取理論注入量兩倍，理論注入量為V=(S1-S2)×A，S1為頂管刀盤開挖斷面面積，S2為頂管箱涵斷面面積，A為頂管管節環寬，以注入量和注漿壓力雙控為標準，防止后續固結沉降引起上覆地層及污水管的過大沉降；

步驟6.8，采用環氧樹脂嵌縫膠對管節間的嵌縫進行嵌縫防水；

步驟6.9，頂管管節用于注入密封油酯、觸變泥漿和置換水泥的注漿孔采用水泥砂漿填充密實，并采用不銹鋼悶頭封堵；

步驟6.10，螺栓手孔采用防水砂漿封填。