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杭州市惠民路Φ600mm污水管道内衬维修和地基加固工程

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09
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工程案例
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产品描述
参数

一.工程概况

  惠民路是杭州市上城区东西向的主干道,东起中河中路,西至延安路,道路两侧以办公楼,商店以及居民住宅为主,上城区人民政府也位于道路的南侧。该道路上车辆交通繁忙,除众多的一般车辆以外,还有公交路线通行。同时,该道路地下埋设有下水管道、自来水管、电力电缆、通讯电缆和煤气管等城市的基础设施管道。为此,维护好该道路的地下管道,保证道路的交通畅通是城市管理部门的一项重要工作。

  自2002年以来,在该道路位于上城区人民政府正门西侧的路面上有路面沉降现象发生,有关部门对该路面进行了修复。但由于无法对Ф600污水管道进行处理,管道外水土继续经脱开、错位管缝间流失,围土还在不断地在松散,地面的不均匀沉降范围也在不断地增加。上述具体原因的分析充分说明,管道地基松散,基础不坚固,管道的接缝脱开、错位、地下水土的涌入管道,管道围土的不断流失及道路车辆动载的不断冲击,这一系列现象都是互相关联的,随着时间的推移会产生恶性循环。如果不及时采取有效的技术措施进行处理,制止其继续恶性发展的势头,将会直接影响惠民路的交通安全及Ф600污水管的正常运行。

  为了保证惠民路的交通安全及畅通,彻底修复Ф600污水管道,杭州市市政设施监管中心、上城区市政园林管理所决定采用非开挖技术,即管外压密注浆地基加固及管内CIPP内衬修复的双重工艺。并由管丽环境技术(上海)有限公司组织实施。

  具体的修复方案如下。

  1)对出现沉降现象的路面,采用压密注浆对管道的地基围土实施加固,以稳定管道基础,保证管道损坏不再加剧,为管道的内衬修复打基础。

  2)对管外实施加固注浆,管内实行堵漏后,管道内采用国际上使用十分广泛的翻转法CIPP—TURN YOUNG内衬修复技术进行修理,对旧检查井内形成一个内衬井,在旧管内形成一个高强度的内衬塑料新管,达到完全修复的目的。

  工程的具体内容如下。

  1)施工目的∶

  对惠民路后市街口部分的污水管道和检查井进行地基加固和内衬修复

  2)施工规模∶

  对象管种类∶ 钢筋混凝土管,管径∶φ600
  注浆加固长度∶ 以中间井为中心向两边,长度为28m
  内衬修复施工长度∶ L=32.4m,检查井1座,深度4.4m
  地下水位∶ GL-1.0m地下

  3)施工工期∶

  根据工程合同的规定,施工工期为2005年10月8日—2005年11月7日。共1个月

二.施工方案

  为了提高管道的强度和水流能力,阻止管道的进一步下沉,并使修复后的管道达到中间检查井和管道的一体化,在采用CIPP-TURN YOUNG技术和压密注浆进行修复时,对其施工方案作如下说明。

  1.首先,对管道进行封堵,在对管道内污水进行临时排水的同时,对管内进行清扫作业。
  2.对管道以及中间检查井的周围实施土体加固的压密注浆。
  3.把从国外进口的管道和检查井修复用CIPP内衬管材料,在工厂内按施工设计要求加工成型,灌浸热硬化性树脂,同时做好现场施工用机械设备和人员等的准备工作。
  4.将软管材料保温运至工地现场,采用翻转法CIPP内衬管修复技术施工,将材料翻转插入管内后用循环热水加热固化,先对检查井进行修复,然后对管道进行全面修复,保证检查井和管道的接口处达到完全一体化。
  5.做扫尾工作,施工完成。

三.地基注浆加固施工

  地基加固注浆工作于2005年10月10日施工人员进场,开始进行封堵污水管道头子,制作全封闭施工用围栏,调查埋设在地下的各类管线电缆设施,管道内的淤泥清除和堵漏等的工作。

  实际的注浆加固工作于10月16日开始,共在31米长的位置,对102个孔进行的注浆,至10月22日完成。

1.注浆的前期工作

  根据杭州市绿化园林管理所对本工程的指示,我公司将在进入施工现场的同时立即安排具有专业潜水资质的潜水员分别下到NO.1井及NO.3井的二端进行堵墙的封砌。

  从CCTV调查结果得知,Ф600污水管局部已发现损坏。因此在地面进行压密注浆时,要经常派员工下到管道观察注浆时对污水管可能产生的影响。施工人员进入管内的绝对安全是本工程的头等大事,而二端堵墙则是确保管内施工人员生命安全的重要保障,必须确保万无一失,员工才能下到管内进行观察。同时考虑到上游污水的出路,为此,经多次讨论,对二端的堵墙安全工作及临时抽水措施作如下安排。

  1)堵墙厚0.5米,用道板或侧平石一层一层垒堵,粘结体由粘土及水泥混合组成。
  2)NO.1井封堵西端上游,墙内预留二根Ф110m/m导流管,再用专用Ф110消防管连接3#井东端下游堵墙内导流管,确保污水内排得以畅通。
  3)NO.3井封堵东端下游,墙内预留二根Ф110m/m导流管,连接NO.1井排过来的消防带,保证排污顺利。
  4)NO.1井西端上游堵墙封好后,在NO.1井内再进行支撑加固,将井字型的铁管架子支撑在井壁上,防止堵强的位移及滑动。
  5)施工人员下井前,内排管道通水至少在24小时之后,同时必须确保NO.1井-- NO.2井井盖打开后通风24小时以上,并用硫化氧测试仪进行测试,确保管内已无有害气体后下井。
  6)进入管内严禁使用高压照明系统,尽可能使用低压照明及电筒,确保管内操作安全。

2.地基加固施工的范围

  根据目前已得到的管内损坏位置及地面现场塌陷范围的确定,需要进行压密注浆地基加固的范围长约28.6米。即NO.2井以东10米、以西16米。一般在确定地下管道周围的土体加固时,都要求管道周围有4.0Х4.0的加固范围。

  但是,由于本次管道内修复将采用CIPP树脂内衬工艺,所以,注浆范围将根据现场的实际状况,结合注浆半径进行布孔注浆。即加固范围为Ф600污水管轴线北侧2.0米、南侧3.0米,加固深度为Ф600污水管底以下3.0米至管道上部路面基础。

  由于惠民路为上城区单行车道,且路基下埋有电缆、煤气、上水等各类不同深度的地下管线,情况错综复杂。为了确保注浆过程中其它管线的正常运行及安全,我们在正式施工前打开了道路周围所有的井盖,和其他道路盖板,充分了解了各类管线的具体位置及埋深,并应明确地用红漆标于地面,以使在地面钻孔、注浆时有的放矢地进行施工。

3.放样和钻孔作业

  依照注浆浆液扩散半径≥0.75米的理论参数,注浆孔孔距为1.2米,以管壁外0.7米为内排孔轴线,外排孔则距内排孔0.9米 , 平面布孔呈品字形状。特别是沉降严重的中间区段,亦为压密注浆地基加固重点区域。根据现场实际状态可以证实,该区段污水管上部土体至地面结构层己遭到严重破坏,土体己相当松散,局部地段可能己形成空洞。

  在该段地面己明显塌陷、管口接缝开裂,地面倾斜的范围内,钻孔、注浆的孔距,注浆压力,注浆量均应根据测量监控数据及注浆压力来进行调控,需要时可适当加密注浆孔位,力求做到加固区域无漏注土体。

4.压密注浆工作

  考虑到污水管上部土体己不同程度地扰功、松散,注浆深度自管底下 3米至管顶上部土体到路面基础,均采用直孔注浆方式进行。

  注浆工作于10月16日上午开始,注浆深度为8.4米,严格按规范操作,遵循自下而上,隔孔跳注的原则进行。注浆顺序为自东往西,先外排后内排推进式施工。每0.5米为一注浆段,逐节提拔。注浆压力一般控制在0.2--0.3mpa之间,注浆流量控制在 10--12L/min。每一个孔的注浆量按照设计要求,结合现场实际情况而定。

  由于在沉降区域的基础土体已经形成了空洞,注浆量远远大于设计要求,与原定的每孔注浆量约为 800--1000L左右相比,单孔注浆量最大达到2400 L。为了避免单侧注浆时对管道产生测向推力而造成管道侧向移动的可能,我们采取了两侧交叉注浆的办法,确保管道始终处于平稳状态。

  在注浆的同时,我们特别加强了对管内的观察,一旦发现管内有冒浆现象,即刻停止注浆,查明原因,采取应急措施进行封堵或换孔注浆,待浆液初凝后,再行注浆。这样,既达到了堵漏的效果,又保证了充填到位,密实土体的要求。当注浆压力升高,孔产生冒浆情况时即刻停止注浆。

  注浆时,除了控制压力,掌握速率等情况以外,同时辅以观察仪器,根据水准仪的测量数据,以及地面和管道的变化及时反馈信息,达到最理想的效果。对于脱密严重的区域以及薄弱点,除加大注浆量以外,再采取加密孔位,二次注浆的做法,确保注浆效果。

  至10月22日,注浆工作全部结束,总孔位102个,水泥用量共为81.6吨,平均每一孔的注浆量为800L。这样,为保证CIPP翻转法内衬修复打下了扎实的基础。

5.注浆后封孔

  注浆结束后,及时封孔。封孔前及时清理孔内异物。用清水洗孔后,再用600#高强度瞬凝水泥封堵。封孔时进行捣实,孔口抹光,做到了与原路面齐平。

四.CIPP翻转法内衬修复施工

  CIPP—TURN YOUNG技术施工法是以不开挖道路进行下水管道修理的技术。该技术在英国发明,在日本、美国、韓国以及欧洲的经济发达国家得到众多顾客的信頼,近几年在发达国家每年都具有上千公里的施工实绩。是比较成熟的,具有信赖性的管道非开挖修复技术之一。

1.CIPP技术的施工原理

  其主要施工原理为,根据现场的实际情况在工厂内按设计制造内衬软管,然后灌浸热硬化性树脂制成树脂软管。施工时将树脂软管和加热用温水输送管翻转插入辅助内衬管内。翻转完成之后,利用水和压缩空气使树脂软管膨胀并紧贴在旧管内,然后利用循环的方式通过温水循环加热。

  在规定的设计时间内,使具有热硬化性的树脂软管硬化成型,旧管内即形成一层高强度的内衬新管。

  对检查井的内衬修复施工,也采用相同的施工程序,把事先在工厂加工制作的检查井的内衬材料运到工地后,用压缩空气和水使材料紧紧贴于检查井内加热固化,形成新的CIPP内衬井。

  同时,可以使井壁和管道连成一体,阻止地下水的流入。

2.CIPP技术的优点

  CIPP技术有如下几个优点:

  ① 施工时间短:內衬管材料在工厂加工后运至工地,现场的施工从准备,翻转,加热,固化只需约8个小时,可以十分方便地解决施工时的临时排水问题。
  ② 设备占地面积小:CIPP施工法只需小型的锅炉和热水循环泵等设备,施工时占用道路面积小(在检查井边的位置,宽2.5m,长15m),噪音低,不对道路交通造成大的影响。
  ③ 内衬管耐久实用:内衬材具有耐腐蚀,耐磨损的优点,材料强度大,耐久性根据设计要求最大可达50年以上,对管的地下水渗入问题彻底解决,一劳永逸。管的断面积损失小,表面光滑,水流摩擦下降(摩擦系数由0.013降为0.010),提高了管道的流量能力。
  ④ 保护环境,节省资源:不开挖路面,不产生垃圾,不堵塞交通,使管道修复施工的形象大为改观。总体的社会效益和经济效益好。

3.检查井以及管道的内衬修复施工

  为了了解管道内部的损坏情况,掌握第一手资料,在施工之前,对管道内进行了电视调查,并对中间的2号井进行了实地测量。

  检查井的内衬材料准备工作是在2005年10月23日中午开始进行的。把事先从日本订购进货的内衬管材料以及树脂材料,在工厂内的材料精加工车间完成灌浸树脂工作之后,按施工现场的准备情况,采用冷藏方法运入现场。

  检查井的翻转和施工是在23日晚上开始的,于24日上午检查井的内衬修复工作结束。管道内衬加固施工之前,再次对管内进行了CCTV检测,拍摄了施工前管道内部的情况。然后,在施工井上部制作翻转作业台,在到达侧的井内设置挡板等工作。

  在事先已准备的翻转作业台上,把通过保冷运到工地的树脂软管按装在翻转头上,在事先已铺设好的辅助内衬管内,应用压缩空气和水的压力把树脂软管通过翻转送入管内。管道材料的翻转施工是在24日晚上开始的,树脂软管翻转送入管内后,在管内接入温水输送管。同时把温水泵,锅炉等连接起来,开始树脂管的加热固化工作。

  本次施工的加热温度是根据工地的气温,管内温度,内衬管的厚度等条件决定。本次施工的材料加热分三个阶段∶第一阶段为63度,时间为120分钟,第二阶段约为83度,时间为100分钟,第三阶段的温水泵循环冷却30分钟。

  施工时按此温度管理要求进行了温度管理,在规定时间内使材料得到了固化。

4.管道内错位部和管口部的处理

  ① 管道内错位部的处理和内衬施工

  由于排管时的管基础不良等的原因,管道内部的部分管接口有脱开的现象。并且,由于管接口开裂后大量泥沙流入管内,导致管的支撑力不够,其中的两节管子发生有较大的上下错位。后来在地基加固注浆时巩固了周围的土体,但管内尚有一定的上下错位,为了能确保CIPP内衬施工后管内的光滑度以及管道的断面积,施工时在确保不破坏现有管的内部结构和抗外压性能的前提下,施工人员进入Φ600mm管内,用工具去掉了因错位而出现的管口的尖角部分,并在凹角处用快凝水泥做了填补。 这样,既可以扩大因错位而发生缩小的管径,也可以使CIPP内衬材紧贴在修正后的内壁,使CIPP内衬管变得光滑和平整。

  ② 施工后管口部的处理

  施工时采用了高于地面2.0m的水压使CIPP内衬管膨胀后紧贴于旧管的内壁,所以硬化后的内衬管会和旧管粘结成一体。

  同时,为了使施工后的CIPP管材的管口部分保持整洁光滑,并能和井壁连成一体,内衬材料在管口伸出5cm的位置处实施切割,然后,采用快凝水泥在内衬材和井壁间做一个45度的倒角,达到防渗漏,保护管口的目的。

五.施工后的厚度测量和材料的强度测试

1.CIPP内衬材的厚度检测

  在施工完成后,我们了解施工结果并对本次施工结果进行总结,对采用CIPP翻转施工法施工后的管内情况采用CCTV进行了检测,并把调查结果拍成录像资料。检测的结果,管内的情况达到了设计的要求。

  有关CIPP内衬管的厚度,施工后的测量结果见表-1。我们的施工质量以及管理标准是,对于厚度t≤10.5mm,其厚度的允许误差为设计值的(0≤t≤+20%)范围。

  由此判断,这次施工的结果中,材料的设计厚度为10.5mm,实际厚度平均值为11.25mm,其误差值为+7.1%。所以,本次施工的CIPP材料厚度满足质量标准。

表-1 CIPP内衬材的厚度表

位 置

1

2

3

4

平均

设计厚度

结果判断

管端部

11.5

11.5

11.0

11.0

11.25

10.5

合格

2.CIPP内衬材料的强度测试结果

  为了对内衬材料的强度进行测试,我们从施工用的内衬材料的端部剪取了一段材料,制作了用于试验用的样品。在现场施工时,我们把这块材料放入循环加热用的水槽中,让其和内衬管道同等的温度和时间条件下进行固化。

  然后把它做成试验用样品,委托上海同济建设工程质量检测站进行了实验检测,得到了内衬材料的弯曲弹性模量为3120MPa,为设计厚度时所采用的1500 MPa的2倍以上,完全达到设计上的强度要求。

  由上海同济建设工程质量检测站发行的材料性能检测报告见附录的技术资料。

  按设计规定,对管道内的CIPP内衬材料的管口进行了切割,并实施了厚度测量,以及修复后管道内部的CCTV摄像。至此,在2005年10月27日晚上,我们在整理了施工现场后,全部施工设备顺利出场,修复工作圆满结束。

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