李正健 邵潤(rùn)輝

(安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概況

1.1 簡(jiǎn)要介紹

本工程為D1 600污水管道施工，全長(zhǎng)581 m。工作井1座、接收井1座。HNZW25工作井、HNZW26接收井施工區(qū)域處于河堤兩側(cè)。井深約17 m，井壁厚為0.8 m，沉井具體參數(shù)如圖1所示。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)勘測(cè)報(bào)告，頂管沿線場(chǎng)地巖土層如下：第①層雜填土層厚0.40 m～7.00 m，局部含少量淤泥質(zhì)土(淤泥)。第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚2.00 m～3.60 m，夾粉土及礫石。第⑤層粉質(zhì)粘土層厚2.7 m～12.9 m，局部流塑狀態(tài)。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 參數(shù)設(shè)置

1)井徑工作井尺寸。

由于井深較大，采用圓形沉井；圓井直徑須滿足工作井頂管施工時(shí)的工作空間要求，根據(jù)鋼管長(zhǎng)度6.0 m、千斤頂長(zhǎng)度1.8 m、后座厚度0.4 m、混凝土支撐墻厚度0.6 m，取為10 m。

2)由于本工程穿過(guò)河道，且為污水管道，防滲要求較高，故采用鋼管進(jìn)行頂管施工。故鋼管壁厚為0.01×D+2 mm，確定鋼管

壁厚為18 mm。

2.2 止水帷幕

本工程靠近澮河，且井深較深，為降低地下水、流沙對(duì)工作井施工的不利影響，對(duì)頂管工作井、頂管接收井周邊及井底采用高壓旋噴樁加固處理，見(jiàn)圖2。高壓旋噴樁直徑600,水泥土體之間搭接200 mm；采用P.O42.5水泥，每延米水泥用量一般不宜小于140 kg，具體依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)通過(guò)試噴攪拌確定。加固后28 d樁身水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu≥4 MPa。

2.3 頂力計(jì)算

本工程土質(zhì)參數(shù)基本相同，頂力計(jì)算時(shí)分別取最大管徑1 600 mm和最大單元長(zhǎng)度395 m進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)規(guī)程[1]，管道總頂力為:

式中：F0——總頂力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

D1——管道的外徑，為1.92 m；

L——管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長(zhǎng)度，為395 m；

fk——管道外壁與土的平均摩阻力，根據(jù)規(guī)范，在管道連續(xù)注漿情況下取值4 kN/m2；

γs——土的重度，取19.3 kN/m3；

Hs——覆蓋層厚度，為7 m。

計(jì)算得理論頂力F0=9 740 kN?？紤]工作空間及現(xiàn)場(chǎng)情況，采用2臺(tái)250 t千斤頂進(jìn)行頂進(jìn)，則最大頂力5 000 kN，需加設(shè)中繼間。

2.4 中繼間數(shù)量計(jì)算

中繼間數(shù)量計(jì)算為：

式中：n——中繼間數(shù)量(取整數(shù))；

f0——中繼間設(shè)計(jì)允許頂力，取6 000 kN；

L——頂進(jìn)長(zhǎng)度，取395 m。

計(jì)算得n=1.56，需設(shè)置中繼間2套。

3 穿堤加固(防洪評(píng)價(jià))

根據(jù)頂管的技術(shù)要求以及GB 50286—2013堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范10.2.7條“采用頂管法施工修建穿堤建筑物、構(gòu)筑物時(shí)，沿管壁不得超挖，其接觸面應(yīng)進(jìn)行充填灌漿處理?！钡囊?，采取如下防滲工程措施：

1)通過(guò)泥漿置換，對(duì)接觸面進(jìn)行充填灌漿處理；

2)在臨水側(cè)堤肩對(duì)堤防進(jìn)行高壓噴射防滲墻形成一道防滲帷幕；

3)沿管道軸線進(jìn)行壓密注漿處理。

3.1 接觸面充填灌漿

當(dāng)頂管頂進(jìn)結(jié)束后，通過(guò)壓漿孔用水泥和粉煤灰的混合物置換大堤下頂管管段周圍的觸變泥漿，密實(shí)管外壁與土體間空隙。為能有效實(shí)現(xiàn)泥漿置換對(duì)接觸面充填灌漿的目的：

1)灌漿壓力要大于原泥漿注漿壓力，可取原泥漿注漿壓力的1.2倍～1.5倍。

2)水泥漿液的和易性要高于原潤(rùn)滑泥漿的流動(dòng)性。

形成承壓土體徑向力作用的環(huán)形水泥漿土套環(huán)，每間隔5 m～6 m設(shè)一圈水泥漿土環(huán)帶，保證頂進(jìn)時(shí)土體的穩(wěn)定，不塌陷。為了及時(shí)有效的形成環(huán)帶，一般在水泥中加摻0.2%左右的水玻璃固化土體。

管道壓密注漿排距為1.00 m，孔距1.5 m～2.0 m；注漿深度為管道上下不小于2 m，注漿范圍長(zhǎng)250 m。

3.2 在大堤臨水側(cè)設(shè)高噴防滲墻

為防止水流沿管壁或擾動(dòng)層滲流，需在大堤迎水側(cè)堤肩對(duì)堤防進(jìn)行高壓噴射防滲墻形成一道防滲帷幕，同時(shí)做好防滲墻與引水管道之間的結(jié)合處理，保證防滲墻起到有效的防滲作用。

水泥高壓擺噴截滲墻技術(shù)是運(yùn)用高壓噴射水、氣或漿液介質(zhì)沖刷切割土體，并使?jié){液與土體顆粒摻混凝結(jié)形成防滲墻。擺噴系一面提升一面擺動(dòng)形成啞鈴狀體，三管法施工時(shí)，利用三個(gè)管同

時(shí)噴射水、氣、漿液三種介質(zhì)，適用于本工程粘性土層。施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便、快捷，截滲墻耐久性好、強(qiáng)度高。特別是在管道周邊實(shí)施擺噴，使墻體和管壁結(jié)合相對(duì)密實(shí)，防滲效果好。

由于工程處堤防修建有混凝土道路，為最大程度保護(hù)道路不受破壞，水泥高壓擺噴截滲墻建議布置在堤頂迎水側(cè)堤肩1.0 m處，墻底伸入管底以下不小于5 m，墻頂高程與現(xiàn)狀堤頂平齊，截滲墻順堤向長(zhǎng)為20.0 m(取水管軸線上下游各10 m，見(jiàn)圖3，圖4)。

防滲板墻采用擺噴對(duì)接結(jié)構(gòu)形式，三管法分序施工，高壓擺噴成墻，擺角30°，孔距1.5 m，墻厚不小于300 mm。截滲墻施工后應(yīng)對(duì)損壞堤頂防汛道路按照原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行恢復(fù)。

3.3 沿管道軸線進(jìn)行壓密注漿

考慮設(shè)計(jì)管徑較大，頂管施工不當(dāng)可能引起地面開(kāi)裂、不均勻沉降，從而造成堤頂填土破壞，為此，應(yīng)對(duì)管道周圍土體進(jìn)行壓密注漿處理。注漿液為水泥粘土漿。注漿方式為沿管道軸線方向及周圍土體空隙注漿。

壓密注漿軸向注漿孔分別沿管道兩側(cè)各布置一排，排距為1.5 m，孔距為2.0 m，注漿孔與管壁間距0.85 m，與管道軸向平行布置，注漿范圍為管道上、下各5 m，共10 m。拆除注漿管路后，將管道上的注漿孔封閉嚴(yán)實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

由于管道需穿過(guò)整個(gè)河道，增加了頂管長(zhǎng)度，同時(shí)大直徑鋼管頂管施工難度較大，筆者根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，給出各參數(shù)的選取準(zhǔn)則，并給出過(guò)河段的穿堤加固方案，可為過(guò)河長(zhǎng)距離頂管的設(shè)計(jì)及施工提供一定的參考意義。