區(qū)堯勇

摘 要：依托某市污水管道為區(qū)域內(nèi)污水干管，設計采用頂管法施工，分析了頂管法施工方案，對地下空洞的成因于處治方案展開了論述。

關(guān)鍵詞：頂管法施工；低下空洞；注漿加固

1 工程概況

某市污水管道為區(qū)域內(nèi)污水干管，設計采用頂管法施工，頂管長度為 2452.4m，管道類型為 d1800mm 的Ⅲ級鋼筋混凝土承插口管。由于管道軸線位于豐產(chǎn)三路-建章路-豐產(chǎn)路三條交通干道下面，且該路段的物流車、油罐車和商品混凝土車等大型車輛集中，車流量大，管道上部土體承受車輛行駛中的動荷載，存在著路基、路面塌陷等一定的安全隱患。

2 頂管法施工方案

本污水管道工程采用泥水平衡頂管施工方案：

（1）頂管機頭的選擇。本污水管道工程頂管設備最終選用 TLM 大刀盤泥水平衡頂管掘進機。泥水平衡頂管掘進機是可以連續(xù)依次將一個管子，推進土中的掘進設備，效率高且適應性強，進行操作時直接在地面操縱室內(nèi)或工作坑內(nèi)進行。

（2）頂管配套設備選型。主頂進系統(tǒng)是由油缸組、頂進環(huán)、液壓泵站及鋼后靠等組成，主要目的是對管節(jié)頂進進行完善，它們是頂管設備體系的重要構(gòu)成部分。

（3）頂管現(xiàn)場平面布置。①井上布置：地面上的布設有：供電系統(tǒng)、集裝箱材料間、觸變泥漿拌和站、管道存放區(qū)域、起重設備、多只施工集裝箱用房組成；②井內(nèi)布置：基坑內(nèi)布設的有：后背、主頂油缸、導軌、鋼制扶梯、油泵動力站、U 型頂鐵、環(huán)形頂鐵等；③管道內(nèi)布置：管道內(nèi)布設的管線有送排泥管、照明線纜、觸變泥漿主管、通信線纜、動力線纜等。布置原則：管內(nèi)設置滿堂網(wǎng)格鋼板。鋼板下部放 2 根注漿主管，該注漿主管架設于支架之上，照明電纜、動力電纜、通信電纜均架設于支架之上。

3 頂管施工過程中地下空洞的形成及處治

（一）地下空洞形成原因

（1）地質(zhì)成因。此地區(qū)屬非濕陷性黃土地區(qū)河漫灘砂層，中砂層及填土層，是市政道路易塌陷的地層，其特點是砂性土的土顆粒較一般粘土大，粘粒含量較少，呈單粒結(jié)構(gòu)，土顆粒之間的粘性較小，孔隙比較大，很容易在動水力的作用下產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。第四系土層經(jīng)地下水的沖刷，原由地質(zhì)作用形成的裂隙會變得越來越大，最會后形成空洞。

（2）施工擾動掘進機前方剪切擾動區(qū)，此區(qū)域土體受到刀盤的切削、震動和攪拌的影響開挖導致應力松弛，使水平應力減??；再者，又因頂推力及平衡泥漿的壓力使得水平應力增加。

（二）地下空洞的處治方案

（1）注漿區(qū)域確定。根據(jù)地面上的鉆孔探測結(jié)果以及地質(zhì)雷達掃描結(jié)果確定需要注漿處理的范圍或長度。

（2）施工方法的選擇。本工程使用空壓機注漿工法，針對管道周圍的空洞及不密實區(qū)域附近的土體通過注漿進行加固處理，使該段路基形成一定強度的復合地基，從而使管道周圍及空洞區(qū)域周圍土體得以穩(wěn)定。

（3）注漿加固工藝：①注漿材料：高強度、易同砂、土凝固；注漿材料選用強度等級為 42.5 普通硅酸鹽水泥；注漿材料配比：水泥漿液的水灰比使用 1：1；②注漿孔的布置和注漿范圍：本工程采用的管材為采用Ⅲ級 d1800 鋼筋砼管道，每根管節(jié)長 2.5m，每根管設有一個注漿孔；③工藝流程：連接注漿工藝管道：預留注漿孔的位置于管道上，并設置注漿支管，將控制閘閥設置于所有注漿口支管處；注入漿液：管道設置結(jié)束后，這時使用注漿壓力 0.1～0.4Mpa 對注漿孔進行注漿；封堵注漿孔：為了制止?jié){液的不斷流失，使用絲堵對注漿孔加以堵??；沖洗注漿管：整個注漿過程全部結(jié)束后，應該馬上對注漿管進行清洗，而且對廢水的排放進行一定的處理，使整個過程干凈、整潔。

（4）工作難點及解決方案

本工程 d1800mm 雨水管道，全長 2452.4m，單項頂程均在 150 米左右，存在以下不確定因素：本工程工程量較大，管徑為 d1800mm 的大口徑頂管，必須保持設備的完好。雖然泥水平衡掘進機適應性較強，但是它的排石功能差，如頂進過程中遇到迎面的大石塊，就需要外力排除。

（三）注漿處治效果

（1）檢測手段：注漿施工過程結(jié)束后，通過對這些注漿體內(nèi)進行壓水、鉆孔、注水等措施來對注漿是否密實進行檢測，對于不完全密實的區(qū)域必須再次對其采取補漿措施。檢測的注漿孔的數(shù)目大致為所有注漿孔數(shù)的 5～10%，重點檢測的布置注漿孔區(qū)域是注漿質(zhì)量較差、地質(zhì)條件特殊或不良的地段并且不能確定注漿質(zhì)量好壞的地段，有疑問的地段可以通過使用地質(zhì)雷達掃描結(jié)果和鉆孔來對其注漿質(zhì)量進行檢測。

（2）檢測結(jié)果：注漿后對地表受力和變形進行連續(xù)監(jiān)測，并用雷達進行了復測結(jié)果顯示，通過注漿原地下空洞區(qū)域已呈密實狀態(tài)，管道周圍不密實區(qū)域土體密實度也有很大改善，整體土層以及管道周圍土體也無明顯沉降。由此可見，采用上述方法處理過的地下空洞，處治效果明顯，能夠滿足工程安全性的要求。

4 結(jié)束語

頂管法施工時會對城市道路的路基結(jié)構(gòu)造成影響，伴隨著一系列問題也將會產(chǎn)生，比如，路面下陷、路面斷裂及地下空洞等。由于地下空洞會常常誘導路面塌陷的產(chǎn)生，使用注漿加固法對管道周圍所產(chǎn)生的空洞進行加固處理，以達到使土體穩(wěn)定的目的，避免了道路塌陷的產(chǎn)生。

參考文獻：

[1]關(guān)寶樹.隧道工程設計要點集[M].人民交通出版社，2003.

[2]屈鈞利.工程結(jié)構(gòu)的有限元方法[M].西安： 西北工業(yè)大學出版社，2004.

[3]李圍等.隧道及地下工程 ANSYS 實例分析[M].中國水利水電出版社，2008.endprint