舊城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下手掘式頂管預(yù)處理技術(shù)

張 剛

中國五冶集團(tuán)有限公司 四川 成都 610000

正文：

隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的發(fā)展，市政基礎(chǔ)設(shè)施的新建或更新改造開展得如火如荼，頂管施工技術(shù)作為常規(guī)的施工手段得到長足的發(fā)展。然而，對(duì)于老舊城區(qū)管網(wǎng)改造工程，由于缺乏系統(tǒng)性的輔助處置措施，傳統(tǒng)的頂管施工技術(shù)無法很好地解決既有管網(wǎng)埋深較淺、管道破損、管口連接不嚴(yán)等因素造成積水滲漏，引起流沙、涌水、涌泥等工程問題?？梢?，對(duì)舊城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下頂管施工技術(shù)應(yīng)用研究具有十分重要的工程意義。

1 舊城區(qū)常見的復(fù)雜環(huán)境

1.1 地質(zhì)條件復(fù)雜

本工程所處區(qū)域地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地層主要分布富水粉土夾雜大粒徑卵石，粉土層厚為1.0～6.0m，地基承載力在70～120kPa。當(dāng)采用手掘式頂管時(shí)，極易發(fā)生流沙現(xiàn)象。因此，這種不穩(wěn)定的土質(zhì)結(jié)構(gòu)給施工造成了很大難度，進(jìn)而縮短工程的正常工作狀態(tài)及使用壽命。

1.2 地下水豐富

周邊地層賦存地下水且水位較高，由此帶來諸多工程問題。當(dāng)采用不排水下沉法施工工作井時(shí)，容易遇到流沙從而引起周邊塌陷，對(duì)道路和構(gòu)（建）筑物造成破壞；當(dāng)采用逆作法施工工作井時(shí)則可能因?yàn)橥临|(zhì)軟弱遇到滲水而造成塌方；而當(dāng)人工頂管需進(jìn)行降水，降水又可能引起地面、周邊建筑物的變形、不均勻沉降。另外，還可能出現(xiàn)地下水滲入涵管內(nèi)導(dǎo)致管內(nèi)外壓力失衡的狀況，此時(shí)頂管作業(yè)極易偏離設(shè)計(jì)位置。

1.3 周邊建筑密集

舊城區(qū)周邊建筑數(shù)量龐大，且道路下的專業(yè)管線繁多，各種管線交錯(cuò)，地下位置不明。部分管網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，管網(wǎng)腐蝕老化、跑冒滴漏、管壁結(jié)垢、堵塞嚴(yán)重，影響過水能力。另一方面，老舊城區(qū)地下管網(wǎng)規(guī)劃滯后，排水管道管徑偏小，過水能力較差。因此，如果采用的施工技術(shù)應(yīng)用及工藝不合理，將會(huì)直接對(duì)地面建筑物及既有管網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來不利影響。

2 舊城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下頂管施工技術(shù)應(yīng)用案例

2.1 工程概況

本工程為南充市順慶區(qū)玉帶路截污干管工程。南充市順慶區(qū)玉帶路截污干管工程北起玉帶路駐春花園路口，終點(diǎn)南門壩污水提升泵站，起止樁號(hào)K0+831～K5+317（井編號(hào)W5～W68），全長4486m，管道埋深5～11.3m，設(shè)計(jì)管徑d1800～d2000，管材采用III級(jí)鋼筋混凝土管，柔性接頭A型鋼承口，管道混凝土等級(jí)C50。本段管道穿越的土質(zhì)主要為粉土層，局部夾雜大粒徑卵石，地下水位標(biāo)高-5.0m左右，地下水豐富。K0+831～K3+703段道路兩側(cè)均有老舊建筑物，且局部地段原有污水管道沉降嚴(yán)重，大量污水外溢。本工程擬采用頂管施工工藝，并結(jié)合上述工程問題研究關(guān)鍵技術(shù)，旨在減小對(duì)周邊環(huán)境的影響、提高施工效率，降低施工難度、消除安全隱患的目的。

2.2 手掘式頂管施工關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 工作井高壓旋噴樁止水帷幕

利用高壓旋噴樁止水帷幕技術(shù)對(duì)沉井或逆作法工作井周邊進(jìn)行加固，有效防止流沙對(duì)既有道路或周邊建筑物的影響，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。本工程采用的高壓旋噴樁止水帷幕技術(shù)：高壓旋噴樁樁長保證進(jìn)入底板底標(biāo)高以下500mm，樁徑500mm，樁中心距井壁250mm。采用單管法高壓旋噴樁，注漿材料：普通硅酸鹽水泥P.O42.5R，主要技術(shù)參數(shù)見表1：

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2.2 超前小導(dǎo)管注漿加固

利用超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)對(duì)頂管作業(yè)面進(jìn)行加固，防止因既有管道破損、管口連接不嚴(yán)等因素，造成積水滲漏而引起頂管作業(yè)面流沙、涌泥。本工程中超前小導(dǎo)管采用Φ42mm壁厚4mm的無縫鋼管，單根長4.0～4.5m。小導(dǎo)管前端10cm作成錐形以便采用錘擊法插入，其后345cm范圍內(nèi)鉆設(shè)Φ10壓漿孔，間距15cm，梅花形布置，縱斷面布置示意圖如圖1所示。尾部95cm范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段，尾端焊Φ10鋼筋加強(qiáng)箍。選用水泥與水玻璃雙液法注漿，水玻璃模數(shù)M=2.4～2.8，水玻璃溶液濃度Be′=35～40。水泥漿水灰比=0.75:1～1.0:1(重量比)，水泥為425#普通硅酸鹽水泥。漿液配比為:水泥漿:水玻璃=1:0.5～1:1.0(體積比)，注漿壓力為0.8～2.5Mpa。

圖1 超前小導(dǎo)管縱斷面布置示意圖

2.3 氣囊法堵水

利用氣囊封堵截水技術(shù)解決由于老舊管道破裂造成頂管開挖面透水，導(dǎo)致人工頂管無法繼續(xù)掘進(jìn)的難題。在實(shí)施過程中，氣囊充氣后與管內(nèi)壁之間的摩擦阻力必須大于氣囊背后的水壓力，方為安全穩(wěn)定狀態(tài)。氣囊封堵法工作原理如圖2所示。

圖2 氣囊封堵法工作原理圖

3 結(jié)論

針對(duì)舊城區(qū)周邊建筑密集、地下管線復(fù)雜且部分帶病運(yùn)行、富水粉土地層等特點(diǎn)，本文基于實(shí)際工程提出了頂管施工的系統(tǒng)性輔助處置措施，能很好應(yīng)對(duì)施工過程中的流沙、涌泥、頂管開挖面透水以及對(duì)鄰近周邊建筑影響等工程問題，工程效果顯著，具有普遍的指導(dǎo)意義，應(yīng)用前景廣闊，可推廣的實(shí)用價(jià)值高。