注漿加固和觸變泥漿減阻頂進(jìn)技術(shù)在頂管施工中的應(yīng)用

朱偉

摘要：以鳳溪路截污工程為例，介紹了高地下水位的頂管施工技術(shù)。施工中采用超前小導(dǎo)管注漿固化土體，達(dá)到了超前加固土體和止水的目的；同時(shí)邊頂進(jìn)邊灌膨潤(rùn)土泥漿，有效減小了頂管的頂進(jìn)摩阻力。采用上述施工技術(shù)取得了良好效果，可供相關(guān)工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞：頂管施工；注漿加固；觸變泥漿減阻頂進(jìn)

1工程概況

鳳溪路截污工程為“西塱污水處理系統(tǒng)花地河以西截污工程”的子項(xiàng)。鳳溪路截污工程主要包含西浦村以南的五鳳金屬?gòu)S、海北木材廠、鳳溪以東海北東聯(lián)村以西的現(xiàn)有工廠、海北南村及海北鳳池村的污水，另外還要轉(zhuǎn)輸西浦涌及西三涌污水，地貌屬?zèng)_洪積平原，沿線地形平坦，地面標(biāo)高為5.5～6.3m，穩(wěn)定地下水埋深為5.3～5.7m，地下水位標(biāo)高為0.2～0.6m。該工程AW05～AW20號(hào)井施工段為頂管施工段，位于鳳溪路東側(cè)15m處，該段設(shè)計(jì)施工長(zhǎng)度為1037m，最大作業(yè)距離為100m。D800mm污水頂管管道槽底平均標(biāo)高為-0.2m。管道槽底最淺埋深為6.3m，最大埋深為9.5m。

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，該段工程地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，下部土層分布均勻，力學(xué)性能較好，以卵礫石為主，中粗砂填充空隙，由于該頂管施工段位于鳳溪路下人工填筑路基范圍內(nèi)，人工填筑的級(jí)砂存在較大的孔隙率，土體孔隙率為32%?？梢钥闯鲈撌┕ざ蔚耐临|(zhì)結(jié)構(gòu)間粘結(jié)不夠緊密，自穩(wěn)時(shí)間短、抗剪力差、孔隙率偏大、透水性極強(qiáng)，在開挖坡比例不夠大的情況下極易發(fā)生邊坡坍塌事故。

2主要技術(shù)措施

根據(jù)施工實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)有頂管施工方案及經(jīng)驗(yàn)，確定采用超前小導(dǎo)管注漿固化土體、觸變泥漿減阻頂進(jìn)等技術(shù)。

①超前小導(dǎo)管注漿固化土體

為了保證頂進(jìn)面在開挖過程中土體不會(huì)塌方或產(chǎn)生流沙，開挖前需對(duì)前方土體采取超前支護(hù)、注漿加固等輔助措施。小導(dǎo)管注漿加固地層技術(shù)是通過沿頂管開挖輪廓線外縱向前傾斜安設(shè)注漿管，并注入漿液，達(dá)到超前加固圍巖和止水的目的，同時(shí)小導(dǎo)管還可起到超前管棚預(yù)支護(hù)作用。

②觸變泥漿減阻頂進(jìn)

在頂管外圍，邊頂進(jìn)邊灌很稠的膨潤(rùn)土泥漿—觸變泥漿，泥漿在管壁和砂礫石間形成一層不透水的膠質(zhì)防水層，對(duì)其施工和使用階段的防水都十分有利，可以使頂管順利進(jìn)行，且無(wú)泥沙涌入。管道頂進(jìn)時(shí)，經(jīng)常借助于帶有鋼刃腳的特殊工具管，使刃腳以上部分的土壤與頂管間具有25～70mm的空隙，且隨時(shí)對(duì)管道軸線、高程偏差進(jìn)行調(diào)整。雖然，這個(gè)空隙可用膨潤(rùn)土懸浮液填充，為了防止刃腳周圍的漿液流進(jìn)頂管，需采用高濃度的膨潤(rùn)土。這種方法的優(yōu)越性在于減小頂管的頂進(jìn)摩阻力，同時(shí)縮短施工時(shí)間，節(jié)省頂進(jìn)設(shè)備的裝卸工序。頂管周圍的土壤擾動(dòng)和向前阻力也大大降低，能夠防止周圍土體向管道內(nèi)流失，同時(shí)也能避免對(duì)附近道路、構(gòu)筑物的干擾。

3主要施工方法

3.1洞口處理

采用空壓機(jī)由小導(dǎo)管注入化學(xué)漿對(duì)洞口處的土體進(jìn)行固化，形成尺寸為3.5m×3.5m×3.5m的洞口導(dǎo)向墻，并在墻內(nèi)預(yù)埋直徑大于管外壁4cm的帶有橡膠裙邊的鋼套環(huán)，以起到導(dǎo)向和阻漿作用。

3.2超前小導(dǎo)管

由于頂管所穿越的土體為砂卵礫石，盡管力學(xué)性能較好，強(qiáng)度高，但其結(jié)構(gòu)間粘結(jié)不夠緊密，自穩(wěn)時(shí)間短、抗剪力差、結(jié)構(gòu)松散、孔隙率大、透水性極強(qiáng)，管道頂進(jìn)前需在工作面前端頂部布設(shè)超前小導(dǎo)管。導(dǎo)管為DN42鋼管，管長(zhǎng)為3.5m，小導(dǎo)管頂端為尖錐形以利導(dǎo)管打入巖土壁內(nèi)，小導(dǎo)管尾端加焊已接有止回閥的短鋼管。在管前部2m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的管壁上打孔，做成花管，孔徑為12mm，孔距為80mm。將小導(dǎo)管沿工具管刃腳頂端向上傾斜5°，打入土體深度為3m。由于該部位土質(zhì)孔隙率較大，為保證土體能夠均勻固化，滿足安全施工要求的注漿固化厚度，導(dǎo)管間距為0.3m左右，導(dǎo)管布置在管頂、側(cè)面，覆蓋范圍不小于管頂240°左右的范圍，布置小導(dǎo)管間距為0.5m左右。隨后通過小導(dǎo)管向土體內(nèi)注入水泥—水玻璃漿液。

4結(jié)語(yǔ)

鳳溪路截污工程頂進(jìn)斷面為砂礫層，地下水位高，地質(zhì)透水嚴(yán)重，地下土質(zhì)孔隙率較大，自穩(wěn)時(shí)間短，一次頂管頂進(jìn)距離長(zhǎng)，施工難度較大，施工中綜合應(yīng)用了超前小導(dǎo)管注漿固化土體和觸變泥漿減阻頂進(jìn)施工技術(shù)工藝，圓滿完成了該管道的頂進(jìn)施工。該套施工技術(shù)在常溫條件下操作，各種原材料及漿液配制、儲(chǔ)存都不需特殊設(shè)備和環(huán)境，沒有繁重的體力勞動(dòng)，人工配合機(jī)械操作效率高，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)有害物質(zhì)排放，同時(shí)減少了降水措施費(fèi)用以及對(duì)施工部位附近的道路及構(gòu)筑物的加固保護(hù)等費(fèi)用，非常適于人工填筑或孔隙率較大的天然砂礫土質(zhì)中進(jìn)行頂管施工。