超长距离大埋深管道分段清淤施工工法

第第页超长距离大埋深管道分段清淤施工工法一、前言目前国内外众多城市的排水管道都出现了不同程度的淤积问题。对于小管径管道的清淤，国内外已进行了较多的研究，并开发出了一系列较为成熟的清淤技术和清淤设备且得到广泛应用。而对于长距离大埋深大管径排水管道国内外相应的清淤技术较少，目前仍缺乏经济适用的清淤技术，其清淤工作仍是一个难题。此外，与小管径管道相比，长距离大埋深大管径排水管道清淤所需的设备昂贵，操作费用高，并且在一些情况下清淤工作具有一定危险性，同时也对周围环境造成危害。在发展中国家，由于受到财政水平和技术条件的限制，使得大管径排水管道的清淤工作变得十分困难。目前国内外主要的公路排水管道清淤方法有【髙压水射流清淤法、绞车清淤法、水冲刷清淤法、通沟机清淤法、清淤球以及拦蓄冲洗门】等方法。这些方法基本都是为小管径排水管道清淤而设计，有些技术不适合在大管径管道中应用，有些技术运用于大管径排水管道时存在运行成本过高、清淤能力不足、存在二次污染和不能适应复杂地形条件等局限性。以当前比较盛行的【车载式高压水射流清淤法】为例：（1）由于其所配备的高压水射头相对于大管径排水管道断面来说尺寸偏小，所产生的高压水射流不能搅动整个管道断面内的沉积物；（2）其造价和运行成本很高，难以在普通的排水管道维护企业中推广应用；（3）在清淤过程中需要消耗大量清洁水，本身并不符合可持续发展的理念，而且冲击产生废水可能从检查井中溢出或倒灌入排水支管，容易造成二次污染；（4）由于需要配备一个大型储水箱，该车载系统庞大且沉重，难于在交通不便的地区应用。目前我国部分城市的大管径排水管道的清淤主要还是依靠工人进入管中进行手动清除，清淤任务繁重且工人的人身安全受到很大威胁。针对上述问题，本工法以工程为对象、工艺为核心，探索灵活、高效且适合于我国国情的排水管道清淤技术与方法，研发出了超长距离大埋深管道分段清淤施工工法。二、工法特点1、本工法采用大管径排水管道水力清淤系统，具有较好的清淤效果，能够完成大管径排水管道的清淤工作，清淤系统操作灵活、适应性强，是一项经济适用型和环境友好型清淤技术。2、本工法适应地形复杂、车辆无法到达的清淤工作地点，清淤系统采用化整为零的设计思路，系统由多个结构紧凑、重量轻、便于拆装搬运的部件组成。3、本工法采用清淤小船作为工作主体进入管中清淤，避免人员进入管道中作业，工作人员进行地上操控的工作方式，操作安全可靠且灵活简便。4、本工法清淤小船的船体采用耐撞击耐腐蚀的一体式PE（聚乙烯）浮筒，内部填充发泡剂，耐撞击、耐腐蚀，同时具有很好的密封性，安全可靠。5、清淤小船上设计了自带强光源的水下摄像机，检测管道中的淤积情况并实现可视化清淤操作。6、本工法为城市大管径排水管道的清淤提供了一种新的应用技术和解决方法，同时具备产业化条件。三、适用范围本工法适用于超长距离大管径大埋深污水管网的清淤施工。四、工艺原理1、通过特制的清淤系统分段清理管道内的淤泥，排水管道水力清淤系统主要由清淤小船、清淤小船地上操控系统、充气橡胶闸门系统三部分组成。工作时清淤小船在管道中进行清淤作业，操作人员在地面上通过清淤小船地上操控系统对管中作业的清淤小船进行操作控制，充气橡胶闸门系统位于工作管道下游检査井中，调节控制工作管道中的污水水位，使清淤小船在合适的工作水深下正常工作。冲刷完成后将下游检查井内的淤积物清掏出地面，一个工作管段的清淤作业完成。2、清淤小船是清淤系统清淤工作的主体，主要由浮筒体、潜水搅拌机、自伸式可调节型刮泥耙齿以及水下摄像机等组成。浮筒为一体式，为了适应排水管道中复杂恶劣的工作环境，浮筒体采用（聚乙烯）材质，保证清淤小船在管道中安全可靠工作。同时在浮筒体内部填充发泡剂，提高浮筒整体强度并使其具有良好的水密封性。浮筒体提供浮力使整个清淤小船悬浮于污水中工作。3、潜水搅拌机通过安装件安装于浮筒体下方的内凹空间内，潜水搅拌机为清淤小船搅动清淤作业的动力部件，潜入水下进行搅动作业，其高速旋转的叶轮产生搅动水流将管底的泥沙类淤积物搅起形成泥水混合物，并同时给小船提供向前行走的动力。自伸式可调节型刮泥耙齿安装于浮筒体的前下方并可灵活拆装，为了使耙齿在刮泥时能高效有力地工作，刮泥耙齿上设置了耙齿限位板对刮泥耙齿的张开程度进行限定，把耙齿的张开程度限定在最佳工作状态，工作时刮泥耙齿在小船受牵引缆绳拉力作用下向后行驶的过程中张开，将管底的板结淤泥耙松并将大块淤积物刮至上游检查井内。4、水下摄像机自带强光源，安装于浮筒体的正前方，随着小船的行进对管底的淤积情况进行探测，并将探测录像画面传送至地面，为地上操作人员进行清淤操作提供参考。1.清淤小船、2.发电机、3.电控柜、4.摄像机显示控制屏、5.绞车、6.绞车底座、7.牵引缆绳、8.起吊架、9.导杆、10.滑轮、11.电缆线、12.空压机、13.放气阀、14.空气软管、15.充气橡胶球、16.橡胶球提绳、17.地面、18.工作管道、19.上游检査井、20.下游检查井图：清淤系统工作原理图图：清淤系统实物图（a）清淤小船立面；（b）清淤小船侧面；（c）清淤小船俯视：（d）清淤小船前视；（e）凊淤小船后视。图：清淤小船实物照片五、施工工艺流程及操作要点（一）工艺流程（二）操作要点1、现场准备（1）井盖打开，并采用鼓风机进行换气通风，使管道内空气达到标准；了解管道使用年限，使用情况，堵塞情况，埋入和露出建筑物部分有无损坏等问题。图：清淤前管道照片示意图（2）测量人员根据图纸上的检查井施工所在的位置进行测量摸底工作。通过专业测量人员对管道及管道内淤泥高程、管径、管道走向进行测量摸底，与图纸和设计资料进行复查、核对；使测量摸底的数据准确无误。（3）施工前配备足够数量的防毒面具、气体检测仪、氧气瓶、对讲机、照明灯、救生绳具、安全爬梯等防护用品。（4）提前联系检测或第三方检测单位，做好管道疏通检测的准备，及时进行检测。2、围挡封闭为了减少施工期间对附近的影响，保证施工安全，达到防尘降噪、提高文明施工水平，在雨水口施工场地外围安装围挡，进行封闭施工。围挡安装配合工程进展情况进行，必须在绿化树木移植前完成。当围挡封闭区域在道路中间时，提前办理交通疏解许可，并指派专人维护交通秩序，保证施工安全。围挡施工要求：（1）安装整齐稳固，安装位置以不妨碍道路交通和行人通过为原则，除出入口外，其它部位必须封闭，有效保证施工现场与外界隔离。（2）围挡封闭安装过程中要注意衔接平顺，要在一条直线上，围挡之间不得留有缝隙，在场外不能看见场内。3、交通疏解在占道施工前向相关管理部门进行申请，占道过程中按要求指挥交通，降低交通影响。为保障管道清淤的正常施工，对清淤作业段道路进行交通疏解。4、检查井开孔开孔时，充分利用施工场地内现状检查井、盖板沟，尽量选择绿化带内作为施工开口点，并尽量考虑永临结合。5、检测与通风作业前，管道进出口、检查井内、作业区采用鼓风机等进行机械通风，然后进行检测。作业者更换作业面或重新进入同一作业面的，气体检测时间与作业者进入作业时间间隔30min以上重新进行气体检测，施工过程中持续进行气体检测。6、管塞安装如下图，利用充气膨胀的原理，采用管塞进行管道封堵，实现管孔的封堵效果。采用300~600mm规格管塞，通过通气膨胀将管道、充气管塞之间的空隙完全填充，以达到完全密封的效果。图：充气橡胶闸门系统实物照片气囊检查。使用前，检查气囊表面是否干净，有无覆着污物，是否完好无损，充少量气检查配件及气囊有无漏气的地方。确定正常方可进入管道内进行封堵作业。管口检查、清理。封堵前应先检查管道管口的内壁是否平整光滑平整，有无突出的毛刺、玻璃、石子等尖锐物，如有立即清除掉，以免刺破气囊。管塞定位。如下图使用“易装杆”在竖井处进行管塞安装，实现不下井安装，操作便捷简单，保障施工作业人员安全。图：管塞设备图：管塞封堵图：“易装杆”图：管塞安装7、安装防滑支架如下图，为防止上游管道内压力过大，将管塞压出管道，造成伤害事故，在管道与竖井接口处，安装防滑支架。图：管塞安装及防滑架示意图8、管塞充气按照气囊工作压力要求对管塞进行充气，保证实现封堵。9、蓄水将充气橡胶闸门放到工作管道下游检査井中充气，将工作管道内水位抬高至清淤小船清淤作业时所需的工作高度。图：橡胶球堵住下游管道进口蓄水10、清淤小船管中清淤作业如下图，待工作管道内水位抬高至合适工作高度后将清淤小船从上游检査井放入到工作管道中，并启动小船上的潜水搅拌机，工作人员在地面上通过清淤小船地上操控系统来操控小船在管中进行清淤作业，使小船在管中前后左右走动进行搅动作业把管底的淤泥搅起形成泥水混合物，并利用刮泥耙齿在小船往回拉动的过程中将板结淤泥耙松并把大块淤积物刮至上游检査井内。图：清淤工作情况照片11、首次放水冲淤清淤小船搅动清淤和刮泥作业完成后，迅速放掉充气橡胶闸门内的空气并将其拉出管道，之前在管道内蓄积的污水便快速流走，同时将搅起的泥沙冲出管道（见下图）。泥沙冲走后，将刮泥耙齿刮至上游检查井内的大块淤积物清掏出地面。对于淤积严重的管道，在上述操作完成后还会剩余部分顽固淤积物。针对此类淤积严重的管道可进行下一步操作。图：首次放水冲淤后管道照片12、二次放水冲淤将清淤小船从管道中取出，再将充气橡胶闸门放到工作管道上游检査井中，充气，使充气橡胶球将工作管道进口堵住。待工作管道上游的污水蓄积至一定高度后迅速放掉橡胶闸门内的空气，利用上游蓄积的污水形成的快速水流将工作管道内残留的顽固淤积物冲走（见下图）。冲刷完成后将下游检查井内的淤积物清掏出地面，一个工作管段的清淤作业完成。图：二次放水冲淤后管道照片13、下一阶段施工取出充气橡胶，依上述步骤开展下一阶段管道清淤作业。六、材料与设备（一）主要材料表序号名称单位数量01编织袋个100002高压水枪把403过滤式防毒面罩套3004尼龙绳、铁丝米1000（二）主要设备表序号机械或设备名称型号规格单位数量备注01清淤系统-套2-02挖掘机PC60台2破除路面、清理淤泥03洒水车6m3台2-04轴流风机4kw台6两备四用05路面切割机-台1-06空压机-台3-07污水泵90kw台6两备四用08气体检测仪四合一气体检测台8-09对讲机防爆型台18-10正压式呼吸器-台3-11救生衣-套40-七、质量控制（一）工程质量控制标准1、《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》（CJJ68-2016）2、《城镇排水管渠污泥处理技术规程》（T/CECS700-2020）3、《城镇排水管道检测与评估技术规程》（CJJ181-2012）4、《城镇排水管道设计规程》（DG/TJ08-2222-2016）5、《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T210-2014）6、《排水管道维护安全技术规程》（CJJ6-2009）7、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）8、《城市工程管线综合规划规范》（GB50289-2016）9、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（二）质量保证措施1、设专职质检工程师对整个工程进行全方位施工质量检查，施工时坚持自检、互检、交接检制度，使工程质量在施工全过程都处于受控状态之中。同时用检测控制工序，让工序控制过程，靠过程控制整体。2、管道分段上报监理进行验收，合格后进入下道工序施工。从施工每一道工序，每一个细节入手，全过程的跟踪检测，以确保工程质量依数据说话。3、排泥管线应平坦顺直，弯度力求平缓，避免死弯。4、排泥管接头应紧固严密，整个管线和接头不得漏泥漏水。发现泄漏，应及时修补或更换。5、防滑支架必须牢固可靠，不得倾斜和摇动。6、开工之前，做好技术交底制度，使参与施工的技术人员及工人了解所担负的工程任务的技术特点、施工方法、施工程序、质量标准、安全措施等。并做到层层进行技术交底。7、建立施工技术档案管理工作。配备专职资料员对施工技术档案资料进行收集和整理，并贯穿于整个施工过程。及时整理内业资料，做到内业资料随工程进度不断积累完善，做到详实、准确、完整。8、对关键工艺进行技术员跟班作业、指导，监督质量的实施。并加强对工序的质量控制，对工序实行三检制度，即自检、互检、交接检，上道工序不合格，不准进入下道工序。9、加强工人的培训和考核工作，关键工序实行持证上岗，严格执行岗位责任制，坚持标准化作业。八、安全措施在施工过程中，要严格按照《中华人民共和国安全生产法》、《施工现场临时用电安全技术规范》等有关安全规程和规定执行，并采取如下措施：1、安全准备工作（1）开工前严格做好工人的入场安全教育工作；（2）准备必要的清淤检测仪器，防毒面具、救生工具；（3）作业前及作业中要对作业管段进行强制通风；2、作业中的安全（1）作业小组至少由三人组成，若进入管道内作业，要留一专人在井室内负责联络。（2）发现有异常情况立即采取措施、撤离或进行救治；3、工程使用设备、设施的安全（1）对进入施工现场的设备必须经设备部门进行入场检查，并且认定合格后方可投入使用。（2）用电动潜水泵抽水时，水中不得有人员作业；用汽油泵抽水时，水泵要放在地面上，禁止将水泵设置在井室井筒内工作。（3）使用内燃发电机组应把发电机设置在距井口5m之外进行，以保持井筒附近空气的洁净。4、有限空间作业期间，严禁同时进行各类与该场所相关的交叉作业，当停工后复工或作业环境、工艺条件改变时，重新办理“作业许可证”的审批手续，经批准后方可作业。5、作业前，须进行气体检测，对有毒有害气体进行分析，检测氧气、可燃性气体、有毒有害气体浓度并如实记录，气体检测指标符合国家标准的安全要求后，方可进入。6、施工前明确电源、配电箱及线路位置，指定安全用电技术措施和电器防火措施，不得随意