杭州七格污水处理厂三期进厂主干管双管平行顶管设计研究.docx

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杭州七格污水处理厂三期进厂主干管双管平行顶管设计研究

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苏红来刘念

摘要：针对杭州市七格污水处理厂三期进厂主干管工程，分析确定了其中的双管平行顶管的型式、双管间距、工作井的尺寸、顶管错位纵距以及顶距等相关设计参数。

Abstract:aimingatthehangzhoumunicipalsewagetreatmentplant,threeofsevenintheZhuGanGuanproject,analysistoidentifyoneofdoubleGuanPinglinepipejackingtype,doublepipespace,workwell,thesizeofpipejackingdislocationandtheverticaldistancefromtherelateddesignparameters.

引言

由于杭州城市的发展，现有的杭州四堡污水处理厂位于新城市中心的中央核心圈附近，地理位置十分优越，同时随着城市的快速发展，杭州市区产生的污水量也随之增大，为解决城市扩大和建设带来的污水量增加，杭州市必须增加城市污水处理能力。为此杭州市政府决定将四堡污水厂搬迁，并建设七格污水厂三期工程，因此必须新建污水管道将四堡污水系统的污水输送至七格污水处理厂三期。

七格污水处理厂三期进厂主干管采用D2400双管平行敷设，流量78万m3/d，总变化系数1.3，设计坡度0.6‰，管道充满度0.58，设计流速1.66m/s。线路全长约10km，并在中途设置一提升泵站。在提升泵站前2.5km的管线，因埋深较深（达7.0～10m），且距离钱塘江江堤距离较近，开挖围护施工难度很大，设计采用顶管施工。管材在开挖段采用预应力钢筒混凝土管（PCCP），双橡胶圈接口；在顶管段采用F型接口Ⅲ级钢筋砼管，楔形橡胶圈接口。

工程地质条件

沿线地貌属第四纪钱塘江现代江滩。京杭运河入江口至钱江二桥间地段，曾用作杭州市污水排放池和垃圾堆放用地，后吹填作工业用地；二桥以东曾围垦（吹填法）作农业用地。

根据野外钻探、室内岩土试验及原位测试资料，顶管段污水管穿越的土层特征描述如下：

①4吹填土：灰黑色，湿～饱和，松散，为较纯净的砂质粉土性填土,少有其他杂质,系钱塘江粉土吹填而成。

②砂质粉土：灰黄～灰色，湿～饱和，稍密，含少量云母碎屑、氧化铁、有机质，局部夹粉质粘土，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。

③1粉砂：灰色，饱和，中密，含少量云母碎屑，局部夹砂质粉土夹层。

顶管型式的比较确定

顶管法施工工艺是一种历史比较长的地下管道施工方法，它最早始于1896年的美国，据资料记载，日本最早的一次顶管施工是在1948年，我国采用顶管施工是在1953年的北京。在l964年前后，上海的一些单位已进行了大口径机械式顶管的各种试验。至84年前后，我国的顶管施工基本上是人工开掘并辅助以如挤压法等简单机械式顶管方式。1984年前后，我国的一些大城市先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，从而，使我国的顶管技术上了一个新台阶。

顶管施工除了传统的人工开掘式、挤压法、水冲法之外，目前比较流行的有气压平衡、泥水平衡和土压平衡法等三种平衡理论。

气压平衡法

气压平衡法顶进是通过空气压缩机向工具管内注人一定压力的空气，使之与工具管内的水上压力相平衡，并形成一个相对稳定的开挖面，以防止工作管正面土体的流动和开挖面的塌方，而开挖面经过不断的取土推进被破坏，压缩空气也随之建立起一次次新的相对平衡开挖面，完成管节的不断推进。

气压平衡法其优点是由于压缩空气的作用，工具管前方的土体始终保持相对稳定，可避免塌方和泥石流倒灌，对地面沉降影响较小。另外由于气压仓的作用，一旦机头前方发现木桩、石块等障碍物，操作人员可通过气压仓进人工具管内将其取出，保证顶管的顺利进行。

气压平衡理论是在所顶进的管道中及挖掘面上都充满一定压力的空气，以空气的压力来平衡地下水的压力。因气压顶管施工对土质及周围环境有特定的要求，因此，该工艺比泥水平衡和土压平衡法应用较少。

泥水平衡法

泥水平衡理论是以含有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，并对它施加一定的压力，以平衡地下水和土压力的一种顶管理论。

该顶管法施工适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，它也能适用。但所需作业场地大，设备成本高；口径越大，泥水处理量也就越多，因此比较适用于小口径管道

土压平衡法

土压平衡理论是以掘进机泥土舱内泥土的压力来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力的顶管理论。它与泥水式顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理，与人工开掘式及其它形