气泡混合轻质土填筑污水管道施工工法[001]

泡沫混凝土填充污水管道施工工法

楚风臣

1、前言

泡沫混凝土填充污水管道作为城市基础设施改造回填废弃管道的新型技术，与传统的开挖、破除、清运相比，泡沫混凝土具有较小工作量，缩短施工周期，节省工程费用，操作简便等特点，尤其对于工期较短的市政工程，采用泡沫混凝土填充废弃污水管道不失为一种经济、高效的好方法。近年来在管道填充、公路护坡、河岸、港口的挡土墙、公路铁路建设中的软基处理等方面得到了广泛的应用，在郑州市北三环快速化工程中也取得圆满成功。

郑州市北三环快速化工程位于郑州市中心城区北部，西起南阳路立交西侧、经索凌路、丰庆路、文化路、花园路、经三路、东至中州大道东侧龙湖外环路，路段全长约7.872 公里。中国水电路桥在进行S 主线桩基施工时，遇到东西贯穿的废弃污水管道，该管道内径为

D1600mm,外径为D1920mm埋设深度6.5米，为素混凝土管道，每60m 有一检查井。该工程为市政工程，工期十分紧，周围地理形势复杂，车流及行人密集，为确保工程能够按时保质保量完成，中国水电路桥成立了科技创新领导小组，采取了一系列措施和方案，最终圆满完成任务，并对施工工法进行了总结，供类似工程参考。

2、工法特点

泡沫混凝土是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，在将泡沫加入到含硅（砂、粉煤灰）、钙质材料（石灰、水泥）、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌，浇筑成型，养护而成的一种多孔材料。其特点可大致归纳为以下几点：

2.1轻质：泡沫混凝土的密度较小，密度等级一般为300-1800kg/m3，常用泡沫混

凝土的密度等级为300-1200kg/m3。

2.2 高耐火性：是无机材料，属A1 级防火材料，从而具有良好的耐火性，耐火度

达1000 C以上，完全满足地下废弃污水管耐火要求。

2.3 强度好，不易碎裂：抗压抗折强度均较高，达到了低密度较高强度的相对统一，使用不易碎裂。

2.4 易施工：可现场浇筑施工，只需使用水泥发泡机可实现自动化作业，工作量为150-300m3/ 工作日。

2.5环保：泡沫混凝土所需材料为水泥和发泡剂发泡剂大都接近中性，不含苯、甲

醛等有害物质，另外泡沫混凝土可大量利用工业废渣生产，减轻和避免了环境污染。

3. 适用范围

地下废弃的油柜、管线（内装粗油、化学品）、污水管及其它空穴填充等工程施工。

4. 工艺原理

4.1泡沫混凝土填充污水管道系统的组成

本工程需填充的废弃污水管道影响范围大、埋设深度大、管线种类多、管径大，

主要施工设备主要包括：管道打孔机、空压机、4寸潜污泵（15KV）、发泡机、输送泵、水车、旋挖钻。其中：空压机配合打孔机钻排气孔，4寸潜污泵（15KW抽排污水，发泡机拌合泡沫混凝土，输送泵进行泵送泡沫混凝土，旋挖钻进行桩基钻孔。

4寸潜污泵抽排污水

发泡机拌合

管道打孔机钻排气孔

4.2泡沫混凝土填充污水管道的工作原理

在2012年11月3日，郑州市三环快速化项目部组织专家，设计单位，监理单

位、施工单位对郑州市三环快速化项目北三环工程--桩基与污水管道交叉处理方案进

行了论证，中国水电建设集团路桥工程有限公司郑州市三环路快速化工程项目部针对北三环工程--桩基与污水管道交叉处理提出的五个处理方案，专家组对提出的五个方案的优缺点进行了认真的讨论和比较，经对现场情况了解，认为在满足设计要求的前提下，建议：在方案三（向桩基内填干土，利用旋挖钻及将干土向管道两侧挤压，形成挡水围堰，再进行桩基钻孔施工）的基础上做试验段，而后做方案 5 （全部管道内填充方案）试验段，取得相关参数后，对两个方案加以细化完善，决定采用全部管道内填充泡沫混凝土施工。

施工前，先用管道打孔机钻排气孔，后采用C15混凝土将污水管检查井封堵，预

留部分检查井用作抽排污水，利用4寸潜污泵（15KW从预留检查井内将污水管内污水抽排干净；污水抽排完后，从预留检查井内填充泡沫混凝土（400Kg/m3）,强度0.8-

1MPa待混凝土凝固后，利用旋挖钻在设计孔位埋设钢护桶并挖至污水管顶部，冲击钻钻进（污水管及管内泡沫混凝土破碎）至污水管底下部1米时,再采用旋挖钻钻进

5. 施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1-1泡沫混凝土填充污水管道施工工艺流程框图

5.2操作要点

521前期准备工作

将北三环快速化工程自南阳路立交西侧至中州大道东侧龙湖外环路南线范围内影响桩基施工所有的污水管检查井找出，因与桩基交叉施工，通过铲车将覆盖在井盖上的泥土清理，井盖打开，用抽水泵将污水抽出并进行排气。检查井位置用旗帜进行标记。

5.2.2工序及时效

分段长度：布设范围100米为一施工段，即每100米移动一次设备，两头进行砂石封堵，设备设置在中间，往东西两侧进行浇筑。如果遇到检查井堵住，可在检查井旁边或中间原桩基位置钻孔，以便观察及浇筑泡沫砼。

每100米浇筑泡沫混凝土工程量为176m3 （按管道内径1.5米，检查井位置底部

为四方形计算），泡沫砼浇筑时间为1.5个工作日。

如果遇到南北方面有污水管支管，需要节流，用C15混凝土进行圭寸堵。

该路段临时排水沟连接到新的污水管道，在施工路段南侧20米处，以保证污水不

乱流。

做好施工记录，并整理好这些资料报监理工程师审核认可。

523材料实验

项目部实验室与试验监理联合对泡沫混凝土进行现场取样，按《泡沫混凝土》国家标准规定的方法进行了干密度、抗压强度、吸水率、导热系数等实验后，泡沫混凝土结果实验合格，可用于污水管道泡沫混凝土填充。

5.2.4施工测量

在试验段内找出污水管道所有检查井，并用小旗帜标志，测量出两个检查井之间的距离。为保证正确计量出工程量。每三个检查井为一段，把一端的检查井用砂石封堵，通过中间的检查井进行浇筑YT泡沫混凝土填充，如果浆料泵送到另一个检查口

时，将这一端的检查井也圭寸堵。

5.2.5污水管排水

由项目部负责，严格控制将污水管内污水排出，以免影响泡沫混凝土水灰比及强度。用6寸污水泵将污水抽出至南侧20米新污水管道内。

5.2.6排气

用空压机将污水管内有毒气体排出，因污水管道内有毒气体甲烷、硫化物等毒气，管内气体充满管道，不利于填实污水管道。如果检查井堵住，需要在堵住的承台旁边钻孔，或在每跨中间30米处钻孔，进行排气并浇筑泡沫砼。

5.2.7浇筑YT泡沫砼

施工工艺流程：

检验水泥、粉煤灰、发泡剂质量f配合比实验f技术交底f准备机具设备f找出所有污水管道检查井一污水管抽水、排气-搅拌浇筑泡沫混凝土一填满污水管道一自然养护f检查验收拌制时间：每一工序搅拌泵送需要时间为4-6分钟，每小时工程量为20n3。

6. 材料与设备

6.1材料

本工法所采用的材料有混凝土、水泥、粉煤灰、发泡剂、补偿剂、水，其中混凝土为C15商品混凝土，水泥为复合硅酸盐32.5水泥。其各项性能指标及配合比详见表6.1-1 o泡沫混凝土制作前应详细检查各项材料，有无出厂合格证，发泡剂及补偿剂是否过期等缺陷，在拌合前应再次严格检查，不符合要求的严禁使用。拌合过程中严控配合比。