軟土隧道頂管工作井地基加固技術(shù)探討

胡國(guó)平

（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司，天津 300300）

0 引言

頂管施工是一種管道鋪裝技術(shù)，也稱為非開挖施工技術(shù)，不需要人工開挖地面，通過施工機(jī)械穿越土層線路，在城市管線建設(shè)中廣泛應(yīng)用[1]。與普通的施工技術(shù)相比，頂管技術(shù)所需的施工空間相較之更小，不會(huì)影響正常的交通運(yùn)行；周邊環(huán)境基本不受影響，噪聲小，污染少，適合應(yīng)用在城市繁華地段；不需要人力開挖地面，節(jié)省了大量勞動(dòng)力[2-5]。在施工過程中，需要針對(duì)不良地質(zhì)采取加固措施，地基的穩(wěn)定是保障施工安全進(jìn)行的前提。王凱等[6]通過實(shí)際工程研究了富水條件下矩形頂管施工時(shí)地基的加固措施，并通過數(shù)值模擬分析了地表沉降的變化規(guī)律。本文依托在建的廣州南沙自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)的合興變電站至靈新大道段電力隧道頂管工程，針對(duì)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件對(duì)四座頂管施工工作井基礎(chǔ)加固提出了合理方案，論述了軟土地區(qū)下不同尺寸和深度的工作井、接收井的加固設(shè)計(jì)及施工參數(shù)，對(duì)類似工程施工具有參考價(jià)值。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

廣州南沙自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)合興變電站至靈新大道段電力隧道項(xiàng)目起點(diǎn)接現(xiàn)狀220kV 合興站，止點(diǎn)接在建紅蓮路南側(cè)綜合管廊，新建電力隧道工程，隧道總長(zhǎng)約661.0m。其中頂管段全長(zhǎng)約648.0m，明挖段全長(zhǎng)約13.0m。電力隧道頂管段采用圓形截面，內(nèi)徑為3.50m，明挖段采用矩形截面，凈尺寸設(shè)置為2.50m×3.70m。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)用地條件，在項(xiàng)目起點(diǎn)（220kV 合興站）附近和瀝心沙立交東南象限各設(shè)置一座頂管工作井（即：1#、2#工作井），在瀝心沙立交西南象限和項(xiàng)目終點(diǎn)（紅蓮路）附近各設(shè)置一座頂管接收井（即：1#、2#接收井）。1#工作井位于合興變電站圍墻外側(cè)，至合興站之間的管段采用明挖法施工，2#接收井位于紅蓮路與靈新大道交叉口附近，至紅蓮路綜合管廊之間的管段同樣采用明挖法施工，四座工作井的地理位置如圖1 所示。

圖1 電力隧道

1.2 工程地質(zhì)條件

工程場(chǎng)地地層：

（1）雜填土，褐黃色，稍濕，松散，欠壓實(shí)。平均厚度為1.50m。

（2）淤泥，灰黑色，流塑，含砂10%，具有貝殼生物碎屑，偶見朽木，干強(qiáng)度高，韌性一般，含有機(jī)質(zhì)，平均厚度為19.0m。

（3）淤泥質(zhì)黏土，灰黑色，平均厚度為5.0m。

（4）粉質(zhì)黏土，褐黃色，質(zhì)軟，搖震無(wú)反應(yīng)，含砂5%，干強(qiáng)度及韌性高，呈飽和可塑狀態(tài)，平均厚度為7.0m。

（5）粉砂，灰白色，局部灰黃色，飽和，稍密，顆粒主要成分為石英，含黏粒20%。平均厚度為17.0m。

（6）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，褐紅色，飽和，中密～密實(shí)，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，極破碎，平均厚度為6.0m。

（7）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，褐紅色，飽和，密實(shí)，主要成分為石英、黏土礦物，厚度埋深55m 以下。

2 工作井、接收井規(guī)劃

電力隧道設(shè)有1#工作井、接收井；2#工作井、接收井總共四座井體。工作井截面為矩形：1#工作井內(nèi)凈空尺寸11.60m×10.60m，工作井壁厚0.80m，開挖深度16.20m；2#工作井內(nèi)凈空尺寸15.60m×10.60m，工作井壁厚0.80m，開挖深度18.0m。1#、2#接收井的截面為內(nèi)徑6.50m 圓形井，接收井壁厚0.80m；1#接收井開挖深度15.50m，2#接收井開挖深度16.19m。工作井、接收井概況如表1 所示。

表1 工作井、接收井概況

3 地基加固設(shè)計(jì)概況

3.1 頂管1#工作井端頭、槽壁加固

1#工作井井壁內(nèi)側(cè)范圍內(nèi)采用φ600@450（雙管）旋噴加固至刃腳底5m；井壁范圍內(nèi)采用1φ600@450 單軸攪拌樁加固，刃腳底實(shí)攪5m，其余空攪；井壁外側(cè)垂直于頂進(jìn)方向左側(cè)先施作1 排φ800@1000 鉆孔灌注樁，樁底進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不小于2m，再在灌注樁中間采用1φ600@1000 雙管高壓旋噴加固刃腳底1m，右側(cè)采用1φ600@600 雙管高壓旋噴加固至刃腳底1m，平行于頂進(jìn)方向兩側(cè)采用4φ600@450 單軸攪拌樁加固至刃腳底1m；端頭井緊鄰槽壁加固范圍外側(cè)9m 區(qū)域內(nèi)采用φ600@450 單軸攪拌樁加固，底板底往上8.14m 范圍內(nèi)實(shí)攪，其余空攪如圖2 所示。

圖2 頂管1# 工作井端頭、槽壁加固布置

3.2 頂管2#工作井端頭、槽壁加固

2#工作井井壁內(nèi)側(cè)范圍內(nèi)采用φ600@450（雙管）旋噴加固至刃腳底5m；井壁范圍內(nèi)采用1φ600@450 單軸攪拌樁加固，刃腳底實(shí)攪5m，其余空攪；井壁外側(cè)垂直于頂進(jìn)方向非頂管范圍內(nèi)先施作1 排φ800@1000鉆孔灌注樁，樁底進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化不小于2m。

3.3 頂管1#接受井端頭、槽壁加固

（1）1#接收井井壁內(nèi)側(cè)范圍內(nèi)采用φ600@450（雙管）旋噴加固至刃腳底5m。

（2）井壁范圍內(nèi)采用1φ600@450 單軸攪拌樁加固，刃腳底實(shí)攪5m，其余空攪。

（3）井壁外側(cè)采用4φ600@450 單軸攪拌樁加固至刃腳底1m。

（4）1#工作井至1#接收井區(qū)間端頭井緊鄰槽壁加固范圍外側(cè)4.3m 區(qū)域內(nèi)（包含4φ600@450 單軸攪拌樁加固范圍）采用φ600@450 單軸攪拌樁加固，底板底往上8.14m 范圍內(nèi)實(shí)攪，其余空攪。

（5）2#工作井至1#接收井區(qū)間端頭井緊鄰槽壁加固范圍外側(cè)9m 區(qū)域內(nèi)（包含4φ600@450 單軸攪拌樁加固范圍）采用φ600@450 單軸攪拌樁加固，底板底往上8.14m 范圍內(nèi)實(shí)攪，其余空攪，如圖3 所示。

圖3 頂管1# 接收井端頭、槽壁加固布置

3.4 頂管2#接受井端頭、槽壁加固

（1）2#接收井井壁內(nèi)側(cè)范圍內(nèi)采用φ600@450（雙管）旋噴加固至刃腳底5m；

（2）井壁范圍內(nèi)采用1φ600@450 單軸攪拌樁加固，刃腳底實(shí)攪5m，其余空攪；

（3）井壁外側(cè)采用4φ600@450 單軸攪拌樁加固至刃腳底1m；

（4）2#工作井至2#接收井區(qū)間端頭井緊鄰槽壁加固范圍外側(cè)9m 區(qū)域內(nèi)（包含4φ600@450 單軸攪拌樁加固范圍）采用φ600@450 單軸攪拌樁加固，底板底往上8.14m 范圍內(nèi)實(shí)攪，其余空攪。

4 結(jié)語(yǔ)

在建廣東南沙自貿(mào)區(qū)電力頂管隧道長(zhǎng)661.0m，穿越既有道路施工，根據(jù)該工程周邊環(huán)境情況，頂管施工過程中總共設(shè)置了四座工作井，分別為1#工作井、1#接收井和2#工作井、2#接收井。其中1 號(hào)工作井的內(nèi)凈空尺寸設(shè)置為11.6×10.6m，其工作井的壁厚80cm，開挖深度達(dá)16.2m；2 號(hào)工作井的內(nèi)凈空尺寸設(shè)置為15.6×10.6m，其工作井壁厚80cm，開挖深度達(dá)18.0m。頂管的1 號(hào)和2 號(hào)接收井截面為圓形，井的內(nèi)徑均為6.50m，井壁厚度80cm；其中1 號(hào)接收井的開挖深度達(dá)15.5m，2 號(hào)接收井的開挖深度達(dá)16.19m。頂管的工作井和接收井穿越地層為灰黑色的淤泥，呈流塑狀，含砂量約為10%，具腐臭味，呈飽和流塑狀態(tài)，據(jù)地層條件，工作井和接收井均采用排水下沉法施工?；谙鲁潦┕さ奶攸c(diǎn)，論述了工作井和接收井的施工加固方案，指導(dǎo)了工程的施工。