黃海松，段騰騰，明道軒

(1.蘇交科集團股份有限公司，江蘇南京 210017;2. 武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢430023)

淺析袖閥管聯(lián)合高壓旋噴注漿在頂管施工降水中的應(yīng)用

黃海松1，段騰騰1，明道軒2

(1.蘇交科集團股份有限公司，江蘇南京 210017;2. 武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢430023)

頂管技術(shù)作為一種非開挖掘進式管道施工技術(shù)，以其不影響地面交通的優(yōu)勢在市政工程中被廣泛采用，但人工掘進式頂管技術(shù)在實際工程應(yīng)用中會遇到各類問題。結(jié)合某工程實例，根據(jù)工程項目的特點，在進行輕型井點降水設(shè)計中，采用了袖閥管注漿聯(lián)合高壓旋噴注漿的止水帷幕方法，為雨水管頂管順利施工提供保障，以期為在類似工程設(shè)計與施工提供一定的參考價值。

市政工程;人工頂管施工;輕型井點降水;袖閥管注漿;高壓旋噴注漿

0 引言

隨著城市建設(shè)步伐的加快，各種市政管線在地下縱橫交錯、層疊密布，地面上的市政建筑也越來越多，城區(qū)內(nèi)開挖施工導(dǎo)致道路質(zhì)量變差、破壞環(huán)境、施工成本高，同時給人們的工作生活、社會經(jīng)濟帶來極大的影響。在此背景下，頂管技術(shù)以其非開挖掘進式管道鋪設(shè)的優(yōu)勢在城市排水管網(wǎng)建設(shè)中得到廣泛采用。

然而人工掘進式頂管技術(shù)具有作坑尺寸較小，結(jié)構(gòu)工求不高，造價較低等特點，在實際工程應(yīng)用中難免遇到作業(yè)坑坍塌、涌水等問題。本文建立在國內(nèi)既有的研究成果[1-5]及某交叉口環(huán)形改造工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程項目的特點，采用袖閥管注漿聯(lián)合高壓旋噴注漿的止水帷幕方法，進行輕型井點降水設(shè)計，為雨水管頂管順利施工提供保障，以期為在類似工程提供一定的技術(shù)參考價值。

1 工程概況

某環(huán)形交叉口改造工程中，由于雨水管鋪設(shè)采用人工掘進式頂管，管材為DRC，Y-8為頂管接收井，Y-5為頂管工作井，其中，Y-5頂管工作井至Y-8頂管接收井為一根DN1200鋼筋混凝土管，Y-5頂管工作井至Y-6檢查井為兩根DN1200鋼筋混凝土管，具體詳見雨水管線平面布置圖。在施工過程中，頂管由Y-5工作井預(yù)留洞口開始Y-6檢查井頂進，在第一節(jié)2 m管頂進時，管頂土體快速坍塌涌入管內(nèi)，此時管內(nèi)滲水增大，頂管封管暫停。

圖1 雨水管線平面布置圖

根據(jù)該改造工程地質(zhì)勘察(詳細)報告土層揭示，第一層素填土(Q4ml):灰黃色，以黏性土為主，局部具少量碎石、混凝土塊及植物根系等，濕，松散。場區(qū)普遍分布，平均厚度1.46 m;層底平均標高9.34 m;層底平均埋深1.46 m。地基承載力基本容許值[fa0]為75 kPa，樁周土側(cè)阻力特征值qsi為5 kPa。

第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土(Q4al):灰色，局部為淤泥質(zhì)黏土，層理明顯，具云母碎屑，夾粉土薄層，切面稍光滑，干強度中等，韌性中低等，高壓縮性，流塑。場區(qū)普遍分布，平均厚度5.58 m;層底標高: 3.52～4.11 m，平均3.76 m;層底埋深:6.70～7.30 m，平均7.04 m。地基承載力基本容許值[fa0]為70 kPa，樁周土側(cè)阻力特征值qsi為6 kPa。

第三層殘積土(Q2el):黃褐色，原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞，具氧化鐵斑紋，局部見原巖碎屑，中低壓縮性，中密。場區(qū)普遍分布，平均厚度0.52 m;層底平均標高3.24 m;層底平均埋深7.56 m。地基承載力基本容許值[fa0]為220 kPa，樁周土側(cè)阻力特征值qsi為18 kPa。

第四層強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖(KP):紫紅色，風(fēng)化強烈呈砂土狀，手捏易碎，遇水易軟化，為極軟巖，破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，取芯率較低。該層未穿透。

表1 物理力學(xué)參數(shù)表

2 問題分析

參考勘察詳細報告，結(jié)合現(xiàn)場情況，初步得出管道位置為第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，場區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水，穩(wěn)定水位埋深平均值為1.4 m，水質(zhì)無腐蝕性。

(1)地質(zhì)勘察報告

不難發(fā)現(xiàn)，本工程的巖土工程報告(詳勘)滯后于施工圖設(shè)計，否則作為有經(jīng)驗的施工方，在未降水措施下不會選用人工掘進式頂管施工方案，即施工方針對工程特點、環(huán)境條件，應(yīng)采取適宜的作業(yè)方法、施工機具等措施確保頂管安全施工。同時勘察報告未揭示頂管處雨水線位的土層地質(zhì)情況，僅是對環(huán)形交叉口處的地質(zhì)工程條件進行鉆探，但其結(jié)果不能反映頂管處雨水線位土層的真實地質(zhì)狀況。

(2)專項施工方案編制與論證

根據(jù)《危險性較大的分項分部工程安全管理辦法》[6]知，頂管施工技術(shù)納入需要專家論證的工程范圍。通過認真準備施工前的專項施工方案及專家論證，基本上可以提前發(fā)現(xiàn)在設(shè)計與施工過程中可能存在的問題，以便杜絕或減小施工過程中出現(xiàn)的安全問題。

(3)頂管工藝

頂管工藝的選擇，往往考慮場地周邊環(huán)境、工程地質(zhì)條件、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理等幾方面。如圖2，人工掘進式頂管施工有著土方開挖量少(指工作坑和接收坑)，對交通影響小;建設(shè)公害少、文明施工程度高;工期短;在覆土深度大的情況下較為經(jīng)濟等優(yōu)勢。但也有著勞動強度大，施工安全性差，易造成地面下沉，效率較低，需全面降水等缺點。

圖2 建筑物、勘探點與頂管雨水線位圖

3 處理方案

基于以上存在的問題及分析，本項目處理方案的設(shè)計思路為:為減小或避免因不均勻沉降所導(dǎo)致周邊建筑物和路面的破壞，先在一定的范圍內(nèi)形成止水帷幕，再進行降水，即對管頂、管側(cè)以及因沉井下沉?xí)r受擾動的沉井外等處土體進行防滲固結(jié)處理，然后再進行頂管施工。

根據(jù)該工程技術(shù)環(huán)境(水文、地質(zhì)、氣象等)、工程周邊環(huán)境(如鄰近建筑物密集、地下管線復(fù)雜)，滲透系數(shù)比較小，采用降水應(yīng)用最為廣泛的輕型井點，止水帷幕之外的人行道區(qū)域采用袖閥管注漿，止水帷幕采用高壓旋噴注漿。

輕型井點降水是在頂管施工前根據(jù)水文地質(zhì)資料，預(yù)先在施工范圍埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管，在人工開挖前及開挖過程中利用真空原理，不斷抽出地下水，迫使水位降到管底以下，達到土層密實，便于安全施工的目的。

袖閥管注漿是將袖閥式注漿管通過鉆孔下入地層，采用分段注漿工藝，使?jié){液在壓力條件下，較均勻地進入地層，以達到漿液在地層中分段可控、均勻擴散的目的，其成熟、先進的注漿工藝，被廣泛應(yīng)用于加固防滲的工程中。

高壓噴射注漿法常用于建筑物地基處理中，是加固與改良地基土的一種方法，目的是提高地基強度或用于施工過程充當(dāng)止水帷幕作用，具有設(shè)備振動小、噪音小、對鄰近建筑物影響小等施工優(yōu)點而被廣泛采用。

3.1 注漿處理

根據(jù)該工程地質(zhì)情況和場地實際現(xiàn)狀(如工作作業(yè)面窄、市區(qū)、鄰近交叉口等)，采用分區(qū)進行不同注漿處理方式，即以人行道外側(cè)道路邊緣線為界，對其左右側(cè)分別采用不同的注漿固結(jié)處理措施(詳見圖3)。

圖3 處置方案平面布置圖

(1)袖閥管注漿處理(穿越管線)

人行道邊緣線左側(cè)至工作井外邊緣處，因各種管線分布較多，探查明確各類管位后盡可能“見縫插針”，采用孔徑較小的袖閥管注漿方式，以便封堵非機動車道和人行道管線下的滲水通道。

(2)高壓旋噴雙液漿注漿處理

人行道邊緣線右側(cè)分別沿著人行道外邊緣線、φ1.2 m頂管(北側(cè))外邊緣2 m位置、南側(cè)頂管外邊緣1 m位置采用單管法高壓旋噴注漿方式，形成封閉式的止水帷幕，阻截可能存在的地下水流。

3.2 輕型井點降水

在施工范圍內(nèi)進行輕型井點降水(井點間距為3 m)，將頂管工作范圍內(nèi)的地下水位降至管底以下0.5 m處，然后再進行頂管施工。具體詳見圖三處置方案平面布置圖。

3.3 技術(shù)參數(shù)

無論旋噴注漿，還是袖閥管，管長均須穿透淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，至殘積土(黃褐色)面，盡可能的形成天然隔水帷幕。

3.3.1 袖閥管雙液漿(水泥—水玻璃)

鉆孔孔徑91 mm，成樁直徑0.7 m，設(shè)計布孔間距0.4 m，帷幕交圈厚度0.5 m，水泥漿水灰比: 1∶1，水泥漿、水玻璃比:1∶1(體積比)，水玻璃濃度: 37～39 Be，注漿壓力控制在0.5～1.5 MPa，替身高度控制在30～50 cm，初凝試件60～180 s，終凝時間1～2 h?？倶稊?shù)130根。

3.3.2 高壓旋噴注漿

(1)泵壓:30 MPa，氣壓:0.7 MPa;

(2)水灰比:0.6，要求摻入3%水玻璃，鉆桿提速:15 cm/min;

(3)選用普通硅酸鹽水泥(42.5號)作為漿體材料，水泥用量不小于250 kg/m，樁徑600，搭接長度0.2 m，相鄰兩樁施工間隔時間不小于48 h。

3.3.3 輕型井點降水

為了總管接近地下水位，現(xiàn)場若有條件，宜挖去表層土0.5 m。根據(jù)經(jīng)驗及計算，總管長度L為15 m，降水平均深度S1為4 m，井管長度為6.4 m，直徑50 mm，濾管長1 m。井點管外露地面0.2 m，埋入土中5.2 m，附合埋深要求。抽水設(shè)備根據(jù)所需真空度、揚程及流量參數(shù)進行選用。填料須用粗砂，在井點管四周均勻分層填灌，距地表1 m處須用粘土封口，以防漏氣。頂管施工完成后，方可拆除井點系統(tǒng)，所留孔洞用砂土填實。在降水過程中，為了避免引起周邊建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，可采用回灌井點法，即盡可能地確保地下水抽吸平衡。

3.3 試樁

(1)按設(shè)計要求對成樁直徑、樁體搭接情況及注漿量等進行質(zhì)量檢查，根據(jù)地層和樁體質(zhì)量檢查情況，適當(dāng)調(diào)整注漿工藝參數(shù)，以確保施工質(zhì)量。

(2)井點系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進行氣試抽，以檢查系統(tǒng)有無漏氣，切忌不能停抽。

3.4 沉降與位移觀察

為確保工程的施工安全，在整個工程施工過程中，要求對路面、建筑沉降進行觀察、記錄、一旦出現(xiàn)異常情況時，必須減慢施工速度或停止施工，待穩(wěn)定后才能重新施工。

需要注意的是，管線具體位置尚不明確，須事先對地下埋設(shè)物及管線網(wǎng)進行全面的、歷史的調(diào)查，提取檔案資料調(diào)查地下埋設(shè)物及管線的分布情況，杜絕施工期間可能發(fā)生的各種隱患顯得尤為重要。

4 結(jié)語

頂管施工技術(shù)方案的選定，須全面分析能反映現(xiàn)場實際情況的地質(zhì)資料、周邊環(huán)境、項目特點，并從造價、安全性等方面做系統(tǒng)的考慮，進行多方案比選，確定最合理的方案。通過袖閥管注漿聯(lián)合高壓旋噴注漿在輕型井點降水中的實踐證明，該方法在雨水頂管施工中取得預(yù)期效果。在今后類似工程中須做到以下幾點:

(1)頂管工程的設(shè)計與施工須建立在該線位詳細的巖土工程地質(zhì)勘察報告的基礎(chǔ)。

(2)嚴格遵循危險性較大的分項分部工程安全管理辦法，確保質(zhì)量滿足各項相關(guān)規(guī)范、規(guī)則。

[1] 孫春華. 袖閥管注漿工藝在軟基處理中的應(yīng)用.廣東公路交通.2009，3 (108):143-144.

[2] 張曉輝，徐艷紅等. 井點降水在泵站工程建設(shè)中的應(yīng)用. 黑龍江水利科技.2009，5(37):143-144.

[3] 賈小輝. 注漿工藝在淺埋暗挖工程中的應(yīng)用. 探礦工程(巖土鉆掘工程). 2006，1:38-39.

[4] 徐敬業(yè)，李小和.壓力注漿與深基坑止水.長江科學(xué)院院報. 2000，6(17):42～-44.

[5] 宋志彬，張金昌等 防滲加固高壓旋噴注漿技術(shù)的研究與應(yīng)用.探礦工程. 2003(1):38-42.

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，危險性較大的分項分部工程安全管理辦法(建質(zhì)87號文件). 北京，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2009.

U455.47

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1009-7716(2015)11-0108-03

2015-07-02

黃海松(1980-)，男，江西崇義人，高級工程師，主要從事道路、軟基處理、隧道方面的設(shè)計與研究。