复杂地质条件下大直径大埋深顶管工程设计-结论

论文导读：式主要有：钢板桩支护，沉井，地下连续墙，钻孔桩，逆做拱墙法。本管道铺设现场位于道路及农田内，部分穿越居民住宅（住宅计划拆迁）。现场道路宽度约10～16m左右，道路中间，两侧大量高压线网，而且比较密集，高压线距地面约7～8m，施工场地比较狭小。由于采用钢板桩，沉井，地下连续墙，钻孔桩等方式施工需要比较高的施工空间，部分施
摘 要：本文笔者根据工程实例阐述大直径大埋深在复杂灰岩地质条件下的顶管设计及施工，介绍了工程施工中才用的各种工法及施工措施，并介绍了对工程发生的特殊情况实际的解决方案。
关键词：大直径 大埋深 灰岩地区 人工顶管

一、工程概括

本工程为某污水厂进厂主干管，管道铺设在该污水厂进厂道路上，进厂道路同污水厂同期建设，现状为农田及菜地，部分地块为厂房及居民住宅，局部长约200m的为现状道路。四周均是山地，对于污水自流进厂十分不利，存在埋深深、工程实施难度大的情况。

二、拟建场地地质条件

由于场地原因，部分地质钻点离设计管线距离较远，钻孔仅能作参考，部分地质钻探无法施工，根据根据现有地质初勘材料报告，地质分层情况如下：素填土、淤泥、细砂、粗砂、砾砂、粉质粘土、全风化粉砂质泥岩、全风化炭质泥岩、强风化粉砂质泥岩、强风化炭质泥岩、灰岩、灰岩溶洞。
根据现有地质钻孔，本地区地质比较复杂，地层层厚，分布不均。地质层面起伏变化较大，存在典型溶岩地貌，发现有灰岩溶洞揭露，无充填。
根据现场量测的勘察钻孔水位，勘察期间测得钻孔水稳定水位埋深0.2～

3.9m。本场地地下水类型可分为上层滞水、潜水两种。

三、本工程设计施工特点及难点

由于本工程管道埋深较深，地质复杂，本工程设计施工有以下特点及难点：
1）管埋深较深，导致工作（接受）井基坑深，深基坑支护费用较大。
2）管道穿越土层坚硬，顶进时土层摩阻力较大，必须采用一定的减摩措施。
3）管道穿越地层岩面起伏大，顶进工作面土层软硬相交，顶管施工容易发生偏差，难以保证管道标高及顶进方向。
4）部分管道穿越地层为全风化、强风化岩层，采用机械顶管施工顶进速度慢，甚至顶进困难。
5）部分管道穿越地层为微风化灰岩层，机械顶管无法施工，须采用敞开式顶管机顶管，采用化学爆破岩石，机械或人工掘进施工，顶进速度缓慢。敞开式顶管机顶管施工对于施工人员存在极大的安全隐患，施工时应确保施工人员人身安全。
6）微风化灰岩存在溶（土）洞分布，大小不均，溶洞处理比较复杂，处理费用巨大，而且难以估算。不明溶洞会影响管道施工安全。

四、顶管工程设计

1）管道基础形式及地基处理
该工程污水管线采用DN3000钢筋混凝土管。管底普遍埋深为1

3.2m～15.5m，个别管段埋深16.7m。由于管道埋深较深，拟采用顶管施工。

根据现有地质勘察报告，管道埋置地层比较复杂。管道分别置于粘土层、强风化泥岩、灰岩层。管道地基土承载力较高，不做地基处理，采用天然地基，但是必须对管道基础埋深一定范围内溶洞进行处理，防止溶洞对管道影响。
2）顶管施工
根据顶管施工采用挖掘方式，顶管施工方法可分为平衡式顶管施工和敞开式顶管使用。要防止发生安全事故，需对砂层进行处理，一般做法为在管前进方向两侧做止水帷幕，并对管前进上方进行加密注浆固结处理。
拟采用止水措施为，如果管范围内存在砂层或软弱土层时，采用φ1000旋喷桩搭接200mm或者φ500搅拌桩搭接150mm，将管外径四周2m范围内砂层或软弱土层进行固结。
本工程管道穿越地层情况有：粉质粘土层、强化泥岩层、强风化泥岩同全风化分界岩层、粘土层同砂层交界岩层、微风化岩层、微风化灰岩同粉质粘土层界岩层、溶（土）洞顶部穿越。
根据现有地质钻探，顶管穿越地层比较复杂，适用于本工程的顶管施工方法主要有以下几种：
（1）泥水平衡法顶管施工，并采用相应的减摩措施。
（2）土压平衡法顶管施工，并采用相应的减摩措施。
（3）人工顶管施工，并采用相应的减摩措施，同时对顶管穿过地区的不稳定土层进行处理。
根据管道所穿越地质情况不同，本工程顶管施工分以下几种方式：
在粘土层穿过的管道，采用泥水平衡法或土压平衡法顶管施工，并采用相应减摩措施。
在强风化岩面同粘土，砂层交界处穿过的管，采用泥水平衡法或土压平衡法顶管施工，根据现场强风化岩强度，选择采用大刀盘的、多刀盘、带有轧石功能的或带破岩功能的顶管机械。
在微风化灰岩层中顶管采用敞开式顶管机，化学爆破炸岩掘进或者采用掘进机掘进施工，施工前应处理好溶（土）洞，保证施工安全。
当微风化灰岩层岩面位于管范围内时，如果管范围内存在砂层等软弱土层，管顶无不透水层或者不透水层较薄时，在管周围施工止水帷幕，固结不稳定土层，然后再施工，严防发生大面积透水、流沙、塌方等安全事故，保证施工安全，确保施工人员人身安全。
本管道铺设现场位于道路及农田内，部分穿越居民住宅（住宅计划拆迁）。现场道路宽度约10～16m左右，道路中间，两侧大量高压线网，而且比较密集，高压线距地面约7～8m，施工场地比较狭7彩论文网怎么写论文www.7ctime.com
小，不利于顶管工作接收井布置。
根据地质报告，综合现场地形施工场地，对不同地质情况管道采用不同顶管施工工艺，工作接收井间距布置约90～210m。施工时根据施工机械、管材允许顶力、估算顶力、后座墙设置等情况考虑设置中继间。

五、顶管工作井（接收井）的结构设计及基坑开挖

工作井拟采用内径9m圆井，接受井采用内径7m圆井。井深约为14～16m。
一般顶管用工作（接收）井形式主要有：钢板桩支护，沉井，地下连续墙，钻孔桩，逆做拱墙法。
本管道铺设现场位于道路及农田内，部分穿越居民住宅（住宅计划拆迁）。现场道路宽度约10～16m左右，道路中间，两侧大量高压线网，而且比较密集，高压线距地面约7～8m，施工场地比较狭小。
由于采用钢板桩，沉井，地下连续墙，钻孔桩等方式施工需要比较高的施工空间，部分施工场地比较狭小，高压线无法迁移，故很难使用以上方式施工工作井，故工作井接收井采用逆作拱墙法施工，拱墙施工两排高压旋喷桩止水，旋喷桩搭接150mm。
拱墙土方开挖采用人工及机械组合，垂直方向每层不大于

1.0米，水平方向分成4段施工。基坑边设350×350mm集水沟及沉降位移观察点。

施工验收标准拱曲线沿曲率半径方向的误差不得超过±40m，不平整度不大于50mm。如对拱墙施工质论文导读：
量有怀疑，应采用钻芯法进行检测，检测数量为100平方米墙面为一组，每组不少于3点。
如果井范围内、基坑爆破施工影响范围及顶管施工影响范围内存在溶（土）洞，则根据现场实际情况，先对溶（土）洞进行处理后再开挖施工。

六、施工过程中遇到的问题及解决方法

1.部分管段从强风化灰岩穿过，强风化灰岩岩芯碎裂，裂隙很发育，灰岩岩面到管道顶约1～2m左右，灰岩上卧层为砂层，管道埋深约14m，地下水压力大，地下水从灰岩裂隙往下渗漏，造成管涌，有塌方施工危险。在这些管段顶进施工前，将这些管段管顶2m灰岩或者砂层进行注浆加固处理，能防止塌顶或者漏水。
2.采用泥水平衡顶管施工管段遇到灰岩石笋，顶管机无法继续顶进，在地面将灰岩石笋冲碎然后回填粘土继续顶进。
3.顶进施工时发现有串珠状的溶洞，在有溶洞地段先采用注浆方式对溶洞进行处理，然后再顶进施工。
七、总结
从本工程设计施工过程看，在复杂地质条件下进行大直径顶管施工是可行的。在设计施工前应对场地地质条件进行彻底的勘察，对处不同地质条件下的管段分别采用不同的施工工艺。施工中及时根据现场实际情况进行施工方法调整，使得工程顺利完成。