錨桿支撐加固技術(shù)在頂管工程中的應(yīng)用

樂 建

(成都興蜀勘察基礎(chǔ)工程公司，四川 成都 610072)

錨桿支撐加固技術(shù)在頂管工程中的應(yīng)用

樂 建

(成都興蜀勘察基礎(chǔ)工程公司，四川 成都 610072)

以成都市第二污水處理廠廠外污水干管下穿成龍路頂管施工為例，基于場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，系統(tǒng)分析了頂管施工誘發(fā)地面塌陷原因，提出了以錨桿支撐為主的加固方案。經(jīng)現(xiàn)場頂管施工驗(yàn)證表明：錨桿支撐加固技術(shù)可快速減小已塌陷區(qū)地下管線的變形，適用于塌陷段管線搶險施工。

頂管施工，地面塌陷，豎錨支撐，高壓旋噴

0 引言

近年來隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，全國各級城市大規(guī)模新建、改擴(kuò)建各類地下管線，而頂管施工工藝因其具有施工方法較簡單、成本較低、非開挖不影響地面交通等優(yōu)點(diǎn)廣泛運(yùn)用于地下管線的施工[1-3]；但當(dāng)頂管施工場地遭遇易塌陷松散地層、地下水發(fā)育等不利因素時，頂管施工易于引起地面沉降，甚至地面塌陷，進(jìn)而危及地面建構(gòu)筑物、行人、現(xiàn)狀管網(wǎng)的安全，故在該類場地進(jìn)行頂管施工時需采取有效的加固措施[4,5]。

本文以成都市第二污水處理廠廠外污水干管下穿成龍路頂管施工為例，基于場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件系統(tǒng)分析了頂管誘發(fā)地面塌陷原因，提出了以豎錨支撐為主的加固方案，經(jīng)現(xiàn)場頂管施工驗(yàn)證，表明以豎錨支撐為主的復(fù)合加固方案是有效的，確保了塌陷區(qū)現(xiàn)狀管線安全。

1 概況

1.1 工程概況

擬建成都市第二污水處理廠廠外污水干管主管管徑內(nèi)徑2 200 mm，外徑2 640 mm，下穿成龍路時，污水干管平均埋深約12.0 m，底部嵌入基巖深0.8 m；擬采用頂管法施工，頂管節(jié)管長2.5 m，下穿成龍路頂管總長56 m，縱向坡度1‰。根據(jù)現(xiàn)場管線探測，成龍路沿線現(xiàn)狀市政管線發(fā)育，主要分布有電力淺溝、電纜、天然氣管、自來水管等，管線埋深0.5 m～2.6 m不等[6]，其分布及擬建污水干管相對位置關(guān)系如圖1所示。

1.2 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，本場地地處岷江水系一級階地，場地地層主要由第四系全新統(tǒng)人工填土(雜填土)、粉土、細(xì)砂、卵石及白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖組成，各巖土層特征分述如下：

①人工填土(雜填土)：呈雜色，濕，稍密，主要由建筑垃圾及粘性土混合而成，分布深度0 m～3.4 m，層厚約3.4 m。

②粉土：灰色，稍密，濕～飽和，含鐵錳質(zhì)氧化物，可見云母細(xì)片，發(fā)育深度3.4 m～3.7 m，層厚約0.3 m。

③細(xì)砂：灰色，松散，濕～飽和，由長石、石英、云母細(xì)片及暗色礦物顆粒等組成，發(fā)育深度3.7 m～4.2 m，厚約0.5 m。

④卵石：灰色，飽和，稍密～密實(shí)，卵石成分主要為巖漿巖、變質(zhì)巖類巖石，弱風(fēng)化，多呈亞圓形，一般粒徑2 cm～4 cm，充填15%～45%的中砂和礫石，發(fā)育深度4.2 m～10.7 m，厚約6.5 m。

⑤泥巖：紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；表層厚約0.4 m泥巖為全風(fēng)化層，呈粘土狀，遇水泥化；其下為強(qiáng)風(fēng)化泥巖層，遇水軟化崩解。

場地地下水主要為賦存于砂卵石層中的孔隙潛水，水量豐富，透水性好，勘察期間測得場地地下水水位埋深1.8 m～4.7 m，滲透系數(shù)可按20 m/d取值。

場地各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值見表1。

表1 場地各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值

2 地面塌陷情況

2004年7月開始下穿成龍路頂管施工，現(xiàn)場在工作井側(cè)沿污水干管軸線施工了3口降水井，降水井距污水干管軸線約8.0 m，井深15.0 m；在頂進(jìn)3節(jié)長約7.5 m時路面出現(xiàn)嚴(yán)重塌陷，該范圍內(nèi)分布的φ220 mm天然氣管、φ600 mm的自來水供水管，11萬V,22萬V電力淺溝等均出現(xiàn)不同程度下沉和扭曲變形，其中電力管線(100 mm鐵管)和11萬V,22萬V電力淺溝變形最為嚴(yán)重，混凝土溝槽傾斜高差達(dá)150 mm，蓋板裂縫寬20 mm，管線底部懸空達(dá)1.0 m。

3 豎錨支撐加固方案設(shè)計(jì)

3.1 頂管塌陷原因分析

基于上述地面塌陷特征，結(jié)合頂管現(xiàn)場施工及場地水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，綜合分析認(rèn)為本場地頂管施工造成地面塌陷原因有：

1)頂管管頂以上土層主要為松散～稍密的填土、粉土、砂土和稍密～中密的卵石，結(jié)構(gòu)較松散，不具備形成自然拱的能力，即管頂土層自穩(wěn)能力較弱，易于發(fā)生塌陷[7-9]。

2)場地地下水為砂卵石層中的孔隙潛水，富水性、透水性好，且擬建污水干管位于卵石層底部，管底嵌入基巖底部，這一特殊的水文地質(zhì)條件使得通過降水井難以將場地地下水降至管線底板以下；在實(shí)際頂管工程施工時，頂管作業(yè)面未能完全疏干，整個頂管工作仍然在水中進(jìn)行，這對頂管周測土體沖刷擾動影響大，進(jìn)一步降低了管側(cè)及管頂土體的穩(wěn)定性[10,11]。

3)頂管施工時，降水不連續(xù)，斷斷續(xù)續(xù)，動水力因素造成含水層中的細(xì)顆粒被抽走，破壞了土體結(jié)構(gòu)，降低了土體的密實(shí)度和自穩(wěn)能力。

3.2 加固方案設(shè)計(jì)

鑒于實(shí)際塌陷變形情況和頂管塌陷原因分析，為滿足已頂管塌陷段地下管線搶救性加固的要求，確定了以豎錨支撐為主的加固方案，即為快速減小塌陷段地下管線的變形確保各類現(xiàn)狀管線的安全和正常使用，優(yōu)先對塌陷段地下管線采取豎錨支撐加固。

根據(jù)塌陷對天然氣管、電力淺溝、雨水管、供水管等現(xiàn)狀管線的影響和破壞程度，采用豎錨+斜撐或鋼絲繩或橫梁的加固方案；其中豎錨采用φ48 mm鋼管，深入基巖0.50 m～1.50 m，豎錨管身段按30 cm間距呈梅花形布置注漿孔，注漿孔徑8 mm，考慮到注漿不對已頂管造成影響，豎錨底部3.00 m不鉆孔注漿。經(jīng)水泥漿將豎錨與土體粘結(jié)形成復(fù)合支護(hù)體系，共同支撐地下管線，確保了塌陷段現(xiàn)狀管線安全和正常使用，具體豎錨布設(shè)如下：

1)天然氣管、電纜管和供給水管：變形相對較小，但管線底部已局部懸空，設(shè)計(jì)在管道中心線兩側(cè)各施工1對～4對豎錨，管底加一橫管(橫梁，采用鋼軌材料)，橫管與豎錨連接牢固。

2)電力淺溝：寬1.8 m，高1.23 m，鋼筋混凝土方溝，內(nèi)置11萬V,22萬V高壓電線，垮塌已引起電力方溝嚴(yán)重變形和開裂，縫寬3 mm～5 mm，在管線中心線各施工4對豎錨，管底加橫管(橫梁)，橫管與豎錨連接牢固。

各豎錨搶險加固設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

4 結(jié)語

擬建成都市第二污水處理廠廠外污水干管下穿成龍路頂管施工誘發(fā)地面塌陷后，通過采取豎錨支撐+高壓旋噴為主的復(fù)合加固方案，頂管塌陷段管線沉降量由之前的5 mm/d～15 mm/d迅速減小為1 mm/d～3 mm/d，并隨著施工作業(yè)的結(jié)束而趨于停止,且后續(xù)頂管段也順利完成了頂進(jìn)作業(yè)，未再出現(xiàn)明顯的塌陷變形。

綜上表明，豎錨支撐加固技術(shù)可快速減小已塌陷區(qū)地下管線的變形，適用于塌陷段管線搶險施工。

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Application of the strengthening scheme of anchor support on pipe-jacking engineering

Le Jian

(ChengduXingshuReconnaissanceInfrastructureEngineeringCompany,Chengdu610072,China)

This paper takes the construction of pipe-jacking of the trunk sewer under the Chenglong road outside the second sewage treatment plant in Chengdu as an example. Based on the site engineering geological and hydrogeological conditions, the reason of surface collapse induced by pipe-jacking construction was analyzed. The strengthening scheme of vertical anchor support was put forward. According to field pipe-jacking construction, the vertical anchor support can rapidly reduce the deformation of the underground pipeline in the subsided area, which is suitable for emergency construction of the pipelines in collapse sections.

pipe-jacking construction, surface collapse, vertical anchor support, jet grouting

1009-6825(2017)20-0072-03

2017-05-06

樂 建(1985- )，男，工程師

TU753.8

A