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        管道頂進(jìn)工程中路面沉降加固處理研究

        2015-05-30 07:01:46韓瑞東
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2015年15期
        關(guān)鍵詞:沉降注漿

        韓瑞東

        摘 要:管道穿越公路頂進(jìn)過(guò)程中往往會(huì)造成路面不同程度沉降,影響到公路通行安全,需要及時(shí)進(jìn)行加固處理,同時(shí)還需保證公路正常、安全的運(yùn)營(yíng)。該文通過(guò)對(duì)頂進(jìn)工程造成路面沉降的原因進(jìn)行分析、研究,提出了一些具體、可行的處理措施,如對(duì)路基土體的加固、對(duì)基坑的加固、注漿堵水、對(duì)路面的銑刨處理、加鋪等,并提出了具體的設(shè)計(jì)參數(shù)、施工控制要求,以及施工中出現(xiàn)問(wèn)題的相關(guān)對(duì)策等,為今后類(lèi)似條件的工程設(shè)計(jì)、施工及應(yīng)急處理提供必要的參考。

        關(guān)鍵詞:頂進(jìn) 沉降 注漿 堵水

        中圖分類(lèi)號(hào):U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)05(c)-0077-01

        1 工程概況

        管道穿越公路頂進(jìn)過(guò)程中往往會(huì)造成路面不同程度沉降,影響到公路通行安全,需要及時(shí)進(jìn)行加固處理,處理措施包括對(duì)路基土體的加固、路面銑刨、加鋪等。

        某給水管道套管穿越公路頂進(jìn)工程中,路面發(fā)生沉降,具體情況如下。

        頂進(jìn)套管為D=2.4m鋼筋混凝土管,頂進(jìn)長(zhǎng)度80m,交叉公路寬42m,管頂埋深在原地面下4.5m,地質(zhì)情況為粉土,地下水位為原地面下3m左右,含水量ω=24%,孔隙比e=0.6,c=10kpa,φ=20°。工作井、接收井距離路基坡腳15m左右,頂進(jìn)采用泥水平衡施工工藝。

        由于距離建筑物較近,難以進(jìn)行降水作業(yè),工作井開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn),地層實(shí)際含水量較高,基坑滲水較多,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽水作業(yè),進(jìn)行頂進(jìn)。頂進(jìn)過(guò)程中,路基自邊緣至中心發(fā)生了不同程度沉降,邊緣沉降8cm左右,中心沉降2cm左右,沿道路縱向影響范圍25m左右。

        2 原因分析

        沉降發(fā)生后,參建各方認(rèn)真對(duì)事故原因進(jìn)行了分析、研究,召開(kāi)專家論證會(huì),認(rèn)為造成沉降的主要原因?yàn)椋海?)對(duì)水的封堵不及時(shí),基坑暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng),基坑抽水使土體形成孔隙,在車(chē)輛荷載及自身重力作用下,產(chǎn)生沉降。(2)頂進(jìn)速度快,造成了對(duì)土體的擾動(dòng),在管周產(chǎn)生空隙,造成沉降。

        3 處理措施研究

        針對(duì)事故原因,參建各方認(rèn)真研究,制定了詳細(xì)的處治方案。

        (1)頂進(jìn)工程暫停,降低對(duì)土體的擾動(dòng)。為防止機(jī)頭報(bào)死,每4h頂進(jìn)一次,每次進(jìn)尺不得超過(guò)30cm。(2)加強(qiáng)基坑堵水措施,在基坑周?chē)蛟O(shè)拉森Ⅳ型鋼板樁,進(jìn)行水的隔離。鋼板樁長(zhǎng)度應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算,滿足土壓力要求。(3)道路實(shí)行交通管制,采取半幅封閉的方式,進(jìn)行應(yīng)急銑刨、加鋪,保障通行。(4)基坑與道路間設(shè)置止水帷幕進(jìn)行隔離,采用D80高壓旋噴樁,按照兩排梅花形設(shè)置,相互咬合20cm以上。(5)對(duì)路基進(jìn)行注漿加固,護(hù)坡道范圍采用高壓旋噴注漿法,路面以下范圍為減少振動(dòng),采用鋼花管注漿法。(6)頂進(jìn)結(jié)束后,立即進(jìn)行管周水泥漿置換,并進(jìn)行雷達(dá)檢測(cè),保證管周密實(shí)。接收井側(cè)設(shè)置止水帷幕及鋼板樁,防止地下水的滲流,嚴(yán)格控制開(kāi)挖工序,開(kāi)挖完成后,起吊頂管機(jī)頭,盡快夯實(shí)回填基坑,盡量減少暴露時(shí)間。(7)提高路面沉降觀測(cè)頻率,每?jī)尚r(shí)觀測(cè)一次,發(fā)現(xiàn)沉降異常應(yīng)立即進(jìn)行方案調(diào)整。

        4 加固范圍及施工控制參數(shù)

        4.1 加固范圍

        加固范圍根據(jù)土力學(xué)計(jì)算,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。根據(jù)土力學(xué),地下工程對(duì)土體的擾動(dòng),自底部按照向頂部擴(kuò)散。

        式中:B—加固范圍。

        —管底寬度,取管外徑2.88m。

        管道埋深,管底至路面距離12m。

        —土的內(nèi)摩擦角,20°。

        經(jīng)計(jì)算,加固范圍為20m左右,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,確定加固范圍25m。

        4.2 施工控制參數(shù)

        4.2.1 止水帷幕及旋噴樁

        止水帷幕及旋噴樁采用高壓旋噴注漿法成樁,成樁直徑D=80cm,梅花形布置,注漿壓力25-30MPa,水水比采用1∶1,水玻璃摻量為水泥的2%左右。流量為60~80L/min,轉(zhuǎn)速為5~7r/min,提升速度4~6cm/min。水泥標(biāo)號(hào)為325,由于地下水含硫酸根離子,具有弱腐蝕性,故水泥采用抗硫酸鹽水泥;水玻璃波美度為30,模數(shù)為2.4。旋噴樁施工前需進(jìn)行試樁,根據(jù)實(shí)際情況確定預(yù)定的漿液配比、噴射壓力、噴漿量等技術(shù)參數(shù)。試樁數(shù)量不少于3根。

        采用三重管法旋噴,先送高壓水、再送水泥漿及壓縮空氣;噴射時(shí)先達(dá)到設(shè)計(jì)的噴射壓力、噴漿量后,再逐漸提升注漿管,注漿管分段提升的搭接長(zhǎng)度不小于100mm;當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂高度或地面出現(xiàn)溢漿現(xiàn)象時(shí),立即停止當(dāng)前樁的旋噴工作,并將旋噴管拔出并清洗管路。三重管法是將水泥漿與壓縮空氣同時(shí)噴射,除可延長(zhǎng)噴射距離、增大切削能力外,也可促進(jìn)廢土的排除,減輕加固體單位體積的重量。

        在旋噴過(guò)程中,會(huì)有一定數(shù)量的土顆粒,隨著一部分漿液沿著注漿管管壁冒出地面,通過(guò)對(duì)冒漿的觀察,可及時(shí)了解土層情況,判斷旋噴的大致效果和斷定參數(shù)合理性等,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),冒漿(內(nèi)有土顆粒、水及漿液)量小于20%可視為正常現(xiàn)象,如超出20%或完全不冒漿,應(yīng)查明原因及時(shí)采取措施。

        冒漿量過(guò)大的主要原因,一般是有效噴射范圍與注漿不相適應(yīng),注漿量超過(guò)旋噴固結(jié)所需的漿量所致。減少冒漿的主要措施有:(1)提高旋噴壓力;(2)適當(dāng)縮小噴嘴直徑(旋噴壓力不變);(3)加快提升和旋轉(zhuǎn)速度,對(duì)于冒出地面的漿液,可經(jīng)過(guò)選擇和調(diào)整濃度后進(jìn)行前一根樁返漿回灌,以防止空穴現(xiàn)象。

        4.2.2 鋼花管注漿

        路基以下范圍采用鋼花管注漿的方式進(jìn)行加固,由于路基較低,作業(yè)面較狹窄,鋼花管采用扇形分布,以不同角度打入路面以下,沿路基縱向間隔布置的方式,孔間距30cm,每90cm一個(gè)循環(huán),孔徑90mm,鋼花管采用采用直徑42mm,壁厚4mm無(wú)縫鋼管加工而成,管周梅花狀設(shè)置注漿孔,間距15cm,管節(jié)之間采用絲扣連接或焊接。鉆孔采用潛孔鉆機(jī)成孔,孔內(nèi)放置鋼花管,鋼花管采用45mm螺絲頭將上部管口封死,在螺絲頭上接注漿管,下部注漿管底口封死,防止泥土進(jìn)入花管將花眼堵死。

        注漿施工設(shè)備可采用HB—80型注漿機(jī)注漿,泵壓控制在0.3~0.5MPa之間,流量為20-50L/min,水灰比為0.65:1,水玻璃摻量為水泥的2%左右。水泥采用325抗硫酸鹽水泥,水玻璃波美度為30,模數(shù)為2.4。注漿孔須采用干鉆成孔,除非鉆遇路面結(jié)構(gòu)層或卵石等障礙物無(wú)法鉆進(jìn)時(shí),可加少量水濕潤(rùn),平常嚴(yán)禁清水鉆孔,成孔后為防止雨水灌入,必須采用水泥漿封孔或及時(shí)進(jìn)行壓漿;孔徑需確保注漿管的放置。注漿時(shí)必須一次性將注漿管放置到設(shè)計(jì)深度,從下而上進(jìn)行注漿,達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力低限后逐漸穩(wěn)定加壓,觀察吃漿量,壓力穩(wěn)定3min后,吃漿量穩(wěn)定或增加不多的情況下停止注漿。注漿過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)密觀測(cè)路面高程,如有隆起等情況,應(yīng)立即停止注漿。

        為確保注漿效果,保證在漿液達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前,減少對(duì)地層的擾動(dòng),均采用跳打的方式,即隔孔注漿,延長(zhǎng)相鄰孔之間的注漿間隔時(shí)間。

        本工點(diǎn)經(jīng)對(duì)路基沉降的準(zhǔn)確、有效的分析,提出合理、可行的加固處理方案,有效控制了沉降的發(fā)展,保證了行車(chē)安全。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 錨固與注漿技術(shù)手冊(cè)[Z].

        [2] 建筑工程水泥—水玻璃雙液注漿技術(shù)規(guī)程(JGJ/T 211-2010)[Z].

        [3] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ 120-2012)[Z].

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