杨山青、龙桂华、欧阳枧、汤志明、李宏林、何伟强
深圳市市政工程总公司，广东深圳，518009
[摘要]：依托梅龙大道东侧超大直径输水管道事故应急抢修工程，针对污水干管泄露导致土体松散且局部空洞异常、地面坍塌等现象，结合实际工程施工，提出了采用钢管桩+逆作法相结合的组合施工工艺，配合钢管内穿以及喷涂内衬对破损管道进行非开挖修复。工程实践表明：该工艺不仅能实现了超大管径塌陷事故快速修复，而且有效地节约施工时间、优化了施工环境，可在同类工程中进行推广应用。
[关键词]：管道抢修、大直径、钢管桩、逆作法
0 前言
地下管道是保证城市正常运转最重要的基础设施，给人类的生活带来了很大的便利[1]。部分管道由于年代久远或因管材、管道工艺缺陷等原因，造成管道泄漏。管道破裂后会在管道周围形成渗流场，从而导致地下土体的力学性能变化进而影响到管土结构的正常运行，其中最具代表性的就是地面塌陷事故。在塌陷污水管道维修中，常采用注浆止水和土体稳固技术[2,3]，但对于土体松散并已产生局部空洞的情况，采用钢管桩+逆作法相结合的组合施工工艺，配合钢管内穿以及喷涂内衬对破损管道进行非开挖修复是一种比较理想的方法。结合梅龙大道（塌陷段）管道修复项目，详细阐述了钢管桩+逆作法相结合的工作井方法，配合钢管内穿以及喷涂内衬对破损管道进行非开挖修复在塌陷污水管道维修中的施工工艺流程。
1 工程概况与背景
根据现场实际情况，梅龙路清湖小学对面的观澜河左岸坡出现塌陷，塌陷面积约6m2，塌陷区下方为通往污水厂的DN2400污水主干管。此管道横穿梅龙大道，上游有由两根DN2200管道及DN1500管道污水管道接入，塌陷段人行道地面标高为52.850m，现状污水井井盖标高为47.0m，现状井底标高为37m，管道埋深为10m。经探测为污水干管破损导致地面塌陷，且在塌陷区附近共发现6处土体松散或土体松散局部空洞异常，其中护坡1处、梅龙大道东侧路面4处、人行道1处，现需要对塌陷处污水管道进行紧急修复。
修复施工采用钢管桩+逆作法相结合的组合施工工艺，再配合钢管内穿以及喷涂内衬对破损管道进行非开挖修复。本工程采取的钢管桩为双管旋喷桩φ600@400内插热轧无缝钢管φ89×5，逆作井开挖宽度大小为4.8×4.5m，钢管桩密排施工，相邻桩搭接宽度200mm，桩底深入至管顶以上，水泥采用42.5R硅酸盐水泥，水泥水灰比为1～1.2。具体形式如图1.1：
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图1.1双排钢管桩布置图
主要施工工艺为：测量定位→施工旋喷桩→压入φ89钢管→开挖工作井→管道内穿→喷涂修复→回填→恢复路面结构层。该方案不仅可行而且具备工期短、对周围环境影响小等优点。
2 施工准备
2.1测量定位
根据检测报告确定塌陷处大致位置（偏差2～3m），采用外围控制网及场内定点控制网的方法进行施工测量、定点，在建立控制网后，对场内旋喷桩位进行放样，建立固定标桩；标桩采用≥φ16钢筋，其埋设深度不少于0.8m，可用冲击钻在砌石层冲击钻孔，而后打入，并高出地面10cm，标桩固定用砼覆盖加以保护。
2.2设备安装、调试
首先将双管高压旋喷注浆施工所需全套设备/辅助设备，按施工场地情况进行合理布置、安装。然后分别检查气、浆两大系统各种设备运转是否正常，管路是否畅通（进行地面管路试喷），测试监控仪器是否齐备、完好。确信无误后方可进入下一步工序。
3 钢管桩施工
3.1注浆材料选择
通过多次试验对比分析，确定采用浆液材料为42.5R硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为1.0～1.2。
对所选注浆材料进行试喷，得到其主要技术参数取值范围如表3.1。
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3.2高压旋喷桩施工
（1）钻孔就位。钻机就位是喷射注浆的第一道工序，钻机应安置在设计的孔位上，使钻头对准孔位的中心。同时为保证钻孔后达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆垂直对准钻孔中心位置。为防止施工窜浆，施工旋喷桩应先完成单排桩，再完成双排桩。最少间隔时间不少于24小时。
（2）钻孔。根据本次工程的特点以及旋喷桩的垂直度，保证钻孔孔壁的稳定，拟采用工程钻机进行预先成孔，用于穿透上部土层。
（3）下注浆管。下注浆管时应对喷头加以保护，防止风嘴、浆嘴堵塞。当遇有高喷管下不到位或下不去现象时（软土层），应控制介质的压力及流量，泵送水泥浆时可摆动喷管同时下管，若仍不成功，则只有用钻机下钻杆处理，必须确保喷杆下至预计深度，方可正式喷射注浆。
（4）制浆。采用标号42.5R级硅酸盐水泥，控制进浆比重1.5~1.55，按照试验确定的水灰比、外加剂种类与添加量，使用搅拌机拌制水泥浆液。制浆时应注意：
①制浆材料采用重量或体积称量法，其误差不大于5%。
②高速搅拌时间不少于60秒，普通搅拌不少于90秒。
③浆液温度宜控制在5~40℃之间。自制备至用完的时间应少于4小时，超过时间应废弃。
（5）喷射注浆作业。将注浆管下到预定位置后，依次送浆、送风，在孔底定喷数秒，调整泵压、风压至设计值并孔口返浆正常后开始边旋转边提升，按试验确定的各项高喷参数进行施工。高喷过程中经常测试水泥浆液进浆比重，当其达不到设计要求时，立即暂停喷杆提升并调整水灰比/比重，然后迅速恢复喷浆作业。施工过程中，按要求随时检验并记录提升速度、喷浆压力与流量、气压与气量、进浆和回浆比重等；每孔需作制浆与耗浆（水泥量）统计和记录。
（6）回灌浆液。高压喷灌结束后，在孔内水泥浆液固结过程中因体积收缩，同时孔内浆液仍向孔壁四周范围有一定渗漏，孔内浆液将出现一段时间的沉面下降，应不间断地将浆液回灌到已喷孔内，并保持压浆作用，直至孔内浆液面不再下沉为止。
3.3钢管桩施工
待旋喷桩施工完毕后应立即压入无缝钢管，否则会因水泥凝固后影响桩身质量。将验收合格的无缝钢管?89×5在成桩后立即将钢管插入旋喷桩，钢管应垂直缓慢插入，不得出现偏斜、位移，钢管连接方式采用螺纹套管连接。
4 逆作井施工
本工程工作井开挖尺寸为3.5m×3m，净空为2.9m×2.4m，壁厚0.3m，井深为10m，混凝土强度等级为C30，采用逆作法工艺施工。将工作井分为四段施工，其主要施工工艺流程为：施工测量→锁口盘制作→第一序井壁施工→第二序井壁施工→循环井壁施工→最后一模井壁施工。
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图4.2逆作井施工图
（1）施工测量。首先按照设计的竖井所在位置，对竖井井位进行测量放线。
（2）竖井基坑周边探挖。由于竖井施工位置位于梅龙大道边，施工场地内分布有雨水管、污水管等管线，结合物探报告，竖井开挖施工前需对开挖范围进行探挖。
（3）锁口盘施工。为了防止开挖过程中坑壁坍塌危险，竖井开挖深度至1m后立即进行锁口施工，锁口露出地面0.5m，宽度1.1m，为保证锁口底部标高一致，应破除双管旋喷桩桩头。
锁口施工地面以上环向筋采用10φ20、4φ14钢筋，箍筋为φ10@150mm；地面以下部分竖向钢筋为φ14@200mm，内外侧环向钢筋均为φ18@200mm，连接方式为焊接连接，钢筋保护层厚度底板下层为4cm，竖井外壁为3cm，其余均为4cm。钢筋在工地现场下料加工成形，其余井壁插筋、锚固筋严格按照设计要求执行，确保其锚固、搭接长度。
（4）基坑开挖。根据地质条件、工期要求、场地条件及总体安排，采用300-350伸缩臂挖掘机辅以人工配合基坑开挖形式，采用泥头车将弃土外运。
（5）模板支护。采用建筑钢模板或标准木模板，模板安装前均匀涂刷隔离剂，隔离剂不可沾污钢筋及混凝土接茬处，模板安装前测设好模板立模边线，相临模板采用卡扣连接，外侧采用Ф50脚手架钢管作环向围护和加固，上下设置两道，竖向每隔1m设置竖向支撑一道，井内采用满堂脚手架管支撑。锁口盘外侧（远离竖井中心侧）模板采用木模板。所有模板间接缝粘贴海绵条或涂抹泡沫剂密封。模板立好后，检查其位置、标高和垂直度。锁口盘底模在平整基础上抹一层5cm厚砂浆进行处理。
（6）混凝土浇筑。混凝土浇筑采用C30商品混凝土，浇筑采用分层平铺法施工，下料前先在浇筑仓内铺20mm厚M30砂浆，然后再用混凝土泵输送至各下料点，各处摊铺厚度控制在30～50cm。
根据上述工艺依次循环施工，锁口及前两节护壁开挖高度为1.5m，其余护壁循环高度为1.2m。
5 管道非开挖修复
根据现状管材特性及塌陷情况，采用“顶进钢管+喷涂防腐材料”的结构性修复方案进行非开挖修复。
5.1 管道顶进
由于原管道塌陷距离较长，且管道塌陷段内部被塌陷土封堵，为方便施工，采用顶管顶进方式将原有混凝土管置换出来。所选用钢管为承插式钢管，承插口类似于轴承原理，可以沿管中心方向360°旋转，在保证环焊缝间距大于1.5d管径的情况下钢管承插口最大旋转角度为12°，可尽可能的贴合原有管道，钢管共分两段，均为2m一段，利用吊车分批次吊装下井。
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图5.1管道吊装施工图
管道顶进前，将千斤顶就位，第一节管节顶进至原管管口后停止顶进，将第二节管节吊装至工作井内，调整好方位，与第一节管节在原管管口进行承插口对接，管段的承插接口结构较为特殊，对接简便，两节管段对口后，只需控制管节的顶进速度即可完成承插口对接操作。承插口对接完成后，将对接好的两节管段继续顶进至原管塌陷段指定位置即可。
5.2管道焊接及管道防腐喷涂
待两个井段钢管内穿完毕后逐一对钢管进行拼接检查并校正固定，然后进行手工焊接。焊接前，需要刷洗清洁焊接区域去除氧化物、油脂等影响焊接质量杂物；焊接时，将每条焊缝施焊三遍，每遍焊完时，需要打磨去除表面浮渣，才可进行下一步焊接。管内有限空间作业要满足相关规范要求，洞内采用轴流风机送风。
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图5.2管道防腐喷涂涂层检测
管道防腐喷涂采用高压无空气喷涂工艺，喷涂完成后，利用涂层测厚仪检测是否合格。
6工作井回填及路面恢复
管道基础采用150mm厚二灰土垫层，管道安装完毕后，管道基础至管道上部300mm之间采用中粗砂回填，其余采用二灰土回填，回填材料不得夹杂石子及其他杂物。工作井回填，采用二灰土每30cm分层用平板夯实回填。
路面水泥稳定土层采用混凝土，路面面层采用沥青混凝土恢复。
7结语
钢管桩+逆作法相结合的工作井施工技术，配合钢管内穿以及喷涂内衬对破损管道进行非开挖修复在梅龙大道抢险项目中得到成功应用。工程实践表明：通过采用钢管桩+逆作井施工技术，可有效加固塌陷点土体，快速解决污水管道泄露导致地面塌陷问题。同时，为后续管道修复施工提供了安全保障。该工程的成功应用对城市管道抢修工程具有示范意义。
参考文献
[1]陈川.地下排水管道泄漏对地面塌陷的影响研究[D].首都经济贸易大学,2011.
[2]廖宝勇,遆仲森,马保松.大口径埋地HDPE排水管道坍塌原因分析及非开挖修复措施介绍[J].给水排水,2015,51(09):75-77.
[3]岳戎斌.市政道路给排水管道施工技术探讨[J].山西建筑,2018,44(07):121-122.