一种复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法与流程

1.本发明涉及市政管道修复技术领域，具体为一种复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法。


背景技术：

2.地下排水管道的敷设主要采用传统沟槽开挖施工与顶管施工。与开挖施工相比，在一些地形复杂区域、埋深超过5m以及穿越公路、铁路、河道、地下构筑物等特殊条件下，采用顶管施工具有经济、对地面以及周边构筑物影响小、施工方法简单、环境效益突出、适用范围广等方面的优点，因此被广泛推广。
3.顶管管道在后期运行过程中要注意管理保护，避免周边道路或建构筑物施工时打桩造成震动或挤土效应对地下管节接口产生扰动，从而引起顶管管道脱节、地面塌陷等事故问题。当事故发生时，应立即采取工程措施，避免事故险情的扩大。
4.目前，市政大管径顶管管道滑脱修复过程中没有科学、经济、有效的应急抢险实施方案，无法及时解决事故问题，消除管道运行安全隐患，减少对周边建筑的影响，为此我们提出了一种复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法，具备科学、经济、有效等优点。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法，包括如下步骤：
10.s1、实施调排水；
11.把事故点主管道的污水从上游检查井调排到下游检查井内；
12.s2、隔离附近其他管道；
13.首先，探明事故点污水主管道周围其他管道的具体位置，对抢险范围内的其他管道作临时迁改或保护处理；接着，对周边土体进行地质钻探，探明地面沉降的影响范围；最后，在事故管段与其他管道中间位置处采用压密注浆的方式进行隔离，使该处土体硬化，以减小管道施工对其他管道的影响；
14.s3、抢修脱节管道；
15.其中，抢修脱节管道主要按照如下步骤进行：
16.s301、在事故点检查井处设置挡土板；
17.在距离检查井井壁1m处打一排9m槽钢支护，槽钢正反扣，作为挡土板避免土体再流入井室中；
18.s302、管道周边压密注浆；在加固区域范围内进行双液注浆土体加固；
19.s303、事故检查井井内取土；对事故点检查井井室内的土体进行人工清掏；
20.s304、顶管工程与千斤顶纠偏；在原有2.4m的洞口位置顶进d2340
×
20的钢管，遇到槽钢人工截断，顶到原管道位置，测量与管道的错位情况。若情况良好，采用千斤顶纠偏，使其不影响过水流量的情况下与钢管衔接；若前几节管道错位严重，则人工破除混凝土管节，继续顶进至钢顶管可以与现有管节顺利衔接的位置；
21.s305、管道衔接与基础处理；原管道与钢顶管衔接位置采用20mm圆锥形环钢片焊接，通过事先预留在钢顶管壁上的35mm注浆孔对管道基础进行补偿注浆，注浆采用单液注浆，长度为2m；
22.s306、钢筋笼绑扎与混凝土喷涂；钢顶管内壁采用环氧树脂防腐，设置10mm@200钢筋笼，喷射100mm厚碳纤维水泥砂浆；
23.s307、检查井洞口加固；在钢顶管外侧洞口位置与下游洞口位置设置一圈450
×
400环梁加固；施工完成后，用c20素混凝土做好流槽；
24.s308、土体二次注浆加固；对管道纵向6.2m范围内的土体进行二次注浆加固，注满为止。注浆孔间距100mm，浆液注入率按15％控制，三角形布置；
25.s4、清淤、检测工作；
26.完成上下游所有管道的清淤工作；对施工管段进行cctv检测工作；完成井盖板安装、井筒砌筑工作。
27.优选的，所述步骤s1中，调排所用临时管道采用dn800+dn600钢管，临时排水管线接入下游污水检查井之前，设置消能井一座；
28.用潜水砖分别在上游检查井的井下游管道和下游检查井的上游管道设置堵头；
29.在上游检查井附近处新建一个钢板桩井作为泵池，并在底部浇筑混凝土，便于水泵基础的安装。
30.优选的，所述步骤s2中，采用水泥浆、水玻璃双液自内向外对管周土体进行注浆，使钢管与钢筋砼管接口处周围软弱地层进一步固结，待管道周围地层固结在钢管与钢筋砼管接口处。
31.根据加固密实度由密到疏，将加固区域分为加固区和次要加固区；隔离区域分为隔离区和次要隔离区，隔离区长度为11.2m，注浆深度为10m；次要隔离区长度为7m，注浆深度为5m；
32.隔离区域宽度均为1.8m，共4排，注浆孔间距设为700mm，土体浆液注入率按20％控制，三角形布置。
33.优选的，所述s2中，还需要对附近其他管道附近进行检测布置。
34.优选的，在所述s303、事故检查井井内取土之前，还需要开挖原井室盖板，并破除原井筒、井盖；在原沉井井壁上进行挡土墙的砌筑。
35.优选的，所述s303、事故检查井井内取土中，需要将脱落的管节切割吊出。
36.优选的，所述s305、管道衔接与基础处理还包括对后续几节管道淤泥进行清理，以便提供管内施工作业面；并对开始施工上下游洞口衬墙防止管道再次发生同样险情。
37.优选的，所述s306、钢筋笼绑扎与混凝土喷涂时，还包括对后续三节原砼管接缝进行钢套环内衬修复，防止渗漏。。
38.(三)有益效果
39.与现有技术相比，本发明提供了一种复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法，具备以下有益效果：
40.1、该复杂地形下市政大管径顶管管道滑脱修复方法，采用土体压密注浆加固、人工反向顶进钢管以及管道内衬修复的抢修方法有效地消除管道运行安全隐患，减少对周边其他管道、建筑的影响，恢复主管道的功能，该修复方法科学、经济、有效，值得在同类事故应急抢险中进行推广，具有借鉴意义。
附图说明
41.图1为本发明的修复方法流程框图；
42.图2为本发明中抢修脱节顶管的施工顺序框图；
43.图3为本发明中埋入式监测机构的结构示意图；
44.图4为本发明中输油管道隔离示意图；
45.图5为本发明中土体二次注浆加固区域示意图；
46.图6为本发明中不锈钢内衬钢套环修复示意图；
47.图7为本发明中管道内绑扎钢筋网示意图。
具体实施方式
48.下面以南京市某d1800污水顶管发生管道脱落事故的抢修过程为例，来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。该事故中顶管发生管道脱落，管顶土体侧滑入检查井井室，导致地面土体局部坍塌。
49.该事故检查井wso1是南京某污水系统a片区主干管的重要组成部分，需要尽快启动抢修工程，消除管道运行安全隐患；
50.该事故污水管为d1800钢筋砼管，埋深约10m。事故点位置位于沉井ws01与下游管道接驳洞口处。污水管周边有某高架匝道桥墩、输油管道(250mm)、自来水管(1400mm)、绕城公路。其中，输油管与事故污水管中心距约7.0m，管顶覆土1.6m；自来水管位于匝道桥的内侧，埋深约2.om；检查井ws01位于高架匝道投影面下方，检查井外壁距离匝道桥墩外壁距离仅1.4m，桥墩基础与污水管之间是d500防护桩；匝道桥面距离地面净空约6.0m，现场的施工空间有限。
51.险情发生后，相关部门组织专家团队制定如下修复方法，参照图1-7，具体为：
52.步骤一：实施调排水
53.本抢险工程事故点为a片区污水主管，主要输送a片区污水以及转输上游管道污水。施工期间将上游管道污水调排至污水厂一二期后，此段管道污水输送量为3750m3/h。
54.利用现状绕城公路南侧的空地作为调排泵池的制作场地，调排管道沿着绕城公路南边周边空地铺设，现状ws03号检查井调排至wso4号现状检查井。临时排水管线采用dn800+dn600钢管，临时排水管线接入ws04号污水井污水井之前，设置消能井一座。用潜水砖分别在ws03号井下游管道、wso04号上游管道设置堵头。由于现状检查井井室较小，无法在井室内布置水泵机组进行调排，在ws03号井附近处新建一个钢板桩井作为泵池，泵池的有效容积90m3，有效水深2.5m，平面面积36m2，尺寸为6
×6×
6m，并在底部浇筑混凝土，便于水泵基础的安装。临时泵采用4台潜水泵(合计理论流量4000m3/h)及两台备用永磁泵(合计理论流
量1000m3/h)，扬程13m，配套功率220kw。
55.步骤二：隔离输油管道
56.首先，探明输油管道的具体位置，将抢险范围内输油管道临时迁改为明敷；接着，对周边土体进行地质钻探，探明地面沉降的影响范围；现场对航油管进行人工探坑开挖，开挖探坑三个，并进行监测点布置；最后，在事故管段与输油管中间位置采用压密注浆的方式进行隔离，使该处土体硬化，以减小管道施工对输油管的影响。隔离区域分为隔离区和次要隔离区，隔离区长度为11.2m，注浆深度为10m；次要隔离区长度为7m，注浆深度为5m。隔离区域宽度均为1.8m，共4排，注浆孔间距设为700mm，土体浆液注入率按20％控制，三角形布置。
57.步骤三：抢修脱节管道
58.本工程抢修脱节顶管主要按照以下步骤进行：
59.设置挡土板：在距离检查井ws01井壁1m处打一排9m槽钢支护，槽钢正反扣，作为挡土板避免土体再流入井室中。
60.管道周边压密注浆：在加固区域范围内进行双液注浆土体加固，
61.采用水泥浆、水玻璃双液自内向外对管周土体进行注浆，使钢管与钢筋砼管接口处周围软弱地层进一步固结，待管道周围地层固结在钢管与钢筋砼管接口处。
62.根据加固密实度由密到疏，将加固区域分为加固区和次要加固区；
63.加固区长度为4.2m，浆液注入率按20％控制，注浆间距为0.7m；次要加固区长度为2m，浆液注入率按15％控制，注浆间距为1.0m。加固区域宽度均为5.22m，顶部距地面1.5m，加固至现状d1800混凝土管管外底以下2.2m处，三角形布置。
64.事故检查井井内取土：开挖原井室盖板，并破除原井筒、井盖；在原沉井井壁上进行挡土墙的砌筑；对检查井ws01井室内的土体进行人工清掏；同时需要将脱落的管节切割吊出。
65.顶管工程与千斤顶纠偏：在原有2.4m的洞口位置顶进d2340
×
20的钢管，遇到槽钢人工截断，顶到原管道位置，测量与管道的错位情况。若情况良好，采用千斤顶纠偏，使其不影响过水流量的情况下与钢管衔接；若前几节管道错位严重，则人工破除混凝土管节，继续顶进至钢顶管可以与现有管节顺利衔接的位置。
66.管道衔接与基础处理：原管道与钢顶管衔接位置采用20mm圆锥形环钢片焊接，通过事先预留在钢顶管壁上的35mm注浆孔对管道基础进行补偿注浆，注浆采用单液注浆，长度为2m。
67.同时对后续几节管道淤泥进行清理，以便提供管内施工作业面；并对开始施工上下游洞口衬墙防止管道再次发生同样险情。
68.钢筋笼绑扎与混凝土喷涂：钢顶管内壁采用环氧树脂防腐，设置10mm@200钢筋笼，喷射100mm厚碳纤维水泥砂浆。
69.同时对后续三节原砼管接缝进行钢套环内衬修复，防止渗漏。
70.检查井洞口加固：在钢顶管外侧洞口位置与下游洞口位置设置一圈450
×
400环梁加固；施工完成后，用c20素混凝土做好流槽。
71.土体二次注浆加固：对管道纵向6.2m范围内的土体进行二次注浆加固，注满为止。注浆孔间距100mm，浆液注入率按15％控制，三角形布置。
72.步骤四：清淤、检测工作；
73.完成上下游所有管道的清淤工作；对施工管段进行cctv检测工作；完成井盖板安装、井筒砌筑工作；完成验收工作，正式通水。
74.该工程中需要注意的是：
75.保护施工安全
76.该抢修工程涉及顶管工程、水下作业工程两项危险性较大的分部分项工程。在整个抢险施工过程中，必须时刻保证现场作业人员的人身安全。施工期间应加强顶管监测、监控，须确保顶进时顶管前端土体不致产生坍塌等现象，同时复核顶管范围内的地下管线、障碍物情况，避免顶进过程中发生危险。水下从事管道封堵的作业人员必须持有潜水员资格证书，潜水设备须有专人保管，由专业潜水员修理。
77.输油管道保护
78.抢险单位对输油管道进行现场标识，并在输油管道2m处进行物理隔离，设施警示标示，抢险单位的机械、重型设备和可能影响输油管道安全的器具不得进入输油管道硬隔离区域。抢险施工过程中，采取措施对输油管道进行水平、竖向位移的监测；抢险施工完成后一个月内持续对抢险施工及相邻输油管道周边土体进行沉降监测。
79.突发事件应急措施
80.(1)土方开挖前应按照设计要求预先设立观测点，对周边环境变形以及地下水位等内容进行观测，并在施工过程中密切关注基坑监测数据，切实做到信息化指导施工。当通过沉降监测发现地面建筑物沉降以达到预警值时，应及时查明引起沉降的具体原因。如确认是因坑内降水所引起时，应马上采取回灌措施。回灌方案的具体设计根据构筑物沉降的情况确定；由于基坑支护结构变形所引起的，应根据实际情况采取压密注浆等加固措施。
81.(2)若土方开挖过程中出现局部坑壁位移过大，坑边出现裂缝等情况，应及时暂停土方沿基坑纵向的开挖范围，采取增加钢支撑等措施控制变形开展；如变形发展迅速，应立即回填土方，阻止变形进一步扩大，待查明原因并采取相应措施后方可继续开挖。对于发生变形较大的区域，应及时卸除相应区段基坑顶部的材料堆载，并合理安排施工机械的停滞位置，控制支护结构变形的发展。
82.(3)根据基坑监测情况做好应急措施的材料(水泥、土袋、木桩、型钢等)准备，在施工过程中，做好作业人员、机具、器材等方面的应急准备，如发生坑壁失稳征兆或位移过大时，可立即实施补强加固施工。
83.(4)若现场施工引起输油管道断裂的突发事件，必须立即停止作业，机械操作人员必须立即熄火从驾驶室离开，严禁驾驶机械设备驶出。同时启动应急预案，拉好警戒线隔断一切火源，并在输油管道断裂四周采取有效措施进行围堰、覆盖，防止燃油外溢和爆炸，产生人身伤亡和环境污染事故。通知输油管道产权单位进行现场维修，在维修完成后，经输油管道产权单位检查无隐患后，方可继续进行抢险施工，同时对管道断裂部位加强保护，避免出现二次断裂。