管道頂管作業(yè)坑優(yōu)化設(shè)計

陳從江

(四川科宏石油天然氣工程有限公司，重慶 400021)

1 工程概況

1.1 地形地貌

高速公路穿越處場地為淺丘斜坡地貌，場地地勢起伏，西高東低，由西向東傾斜，高程差在11 m之間。路堤為高填方，地勢較開闊，地形起伏，路兩側(cè)均為旱地。

1.2 地質(zhì)條件

耕植土(Q2+pd4)，褐色，含植物根系、粉砂質(zhì)泥巖顆粒，松散，層厚0.2 m～0.4 m。

粉質(zhì)粘土(Qdl+pl4)，灰褐色，可塑，搖震反應(yīng)無，韌性與干強度中等，主要為粉砂質(zhì)泥巖顆粒等，厚度0.6 m～4.5 m。

強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖(J3Sn)，褐色，層厚2.4 m～3.9 m，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化崩解。飽和單軸抗壓強度3.8 MPa～6.7 MPa，fak= 350 kPa，屬極軟巖。

中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖(J3Sn)，褐色，暗灰色紋斑，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化崩解，天然單軸抗壓強度8.50 MPa～11.5 MPa，fak=700 kPa，屬軟巖。

1.3 場地條件

為較平坦的旱地，開闊，周圍無民房、水渠、魚塘等建、構(gòu)筑物。

2 作業(yè)坑布置

2.1 頂進坑

布置在內(nèi)遂高速公路南側(cè)，距高速公路邊21 m，地表處高程比公路路面低5 m。底部尺寸為5 m×4 m，深度為7.9 m。

2.2 接收坑

接收坑布置在內(nèi)遂高速公路南側(cè)，距高速公路邊19 m，地表處高程比公路路面高3.5 m。底部尺寸為5 m×4 m，深度為8.6 m。

3 作業(yè)坑設(shè)計

根據(jù)勘察報告，由上往下為耕植土、粉質(zhì)粘土、強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。可采用豎井和大開挖兩種方案。

3.1 豎井方案

1)繪制頂進坑、接收坑工程地質(zhì)剖面圖。2)要滿足頂進坑底部工作面尺寸為5 m×4 m、接收坑底部工作面尺寸為4 m×3 m的要求，豎井內(nèi)空直徑應(yīng)為6.4 m和5 m。根據(jù)結(jié)構(gòu)計算，豎井采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆，壁厚為300 mm。3)工程量見表1。

表1 豎井工程量表

3.2 大開挖方案

1)根據(jù)勘察報告，按照粉質(zhì)粘土1∶1、粉砂質(zhì)泥巖1∶0.5進行放坡，表面噴射混凝土護坡;作業(yè)坑2 m高范圍內(nèi)垂直開挖，現(xiàn)澆鋼筋混凝土擋土墻支護。

2)工程量見表2。

表2 大開挖工程量表

4 工期、費用、安全風(fēng)險分析

1)工期。豎井工作面小，只能采取人工挖土，工期較長。大開挖采用機械挖土，工期較短。具體工期見表3。

表3 施工工期表 d

從表3看出，大開挖方案比豎井方案工期少17 d，減少44.73%。

2)費用。根據(jù)表1和表2工程量，按照當(dāng)?shù)囟~計算，直接工程費用見表4。

表4 直接工程費用表 萬元

從表4中看出，采用大開挖方案，直接工程費用減少9萬元，減少34.62%。

3)安全風(fēng)險。豎井需要工人到井底挖土，井深8.6 m，采光差、通風(fēng)不暢，還可能出現(xiàn)井壁垮塌、滲水的風(fēng)險。大開挖采用機械施工，工人不在狹窄的井內(nèi)作業(yè)，安全、衛(wèi)生得到保障。

5 結(jié)語

在遂寧地區(qū)中低壓管道工程高速公路頂管穿越設(shè)計過程中，通過優(yōu)化作業(yè)坑設(shè)計方案，減少了費用，縮短了工期，降低了安全風(fēng)險，取得了良好的經(jīng)濟效益。通過該工程實例，表明在地質(zhì)條件、場地條件許可的情況下，頂管穿越作業(yè)坑采用大開挖具有良好的適用性、經(jīng)濟性，為今后類似工程項目的設(shè)計提供了經(jīng)驗。

［1］ 羅宏圖，王立志，于加國.基于頂管技術(shù)的工作坑設(shè)計與施工［J］.黑龍江水利科技，2008，36(3):140-141.

［2］ R.W.I.Brachman，H.A.McLeod，I.D.Moore，et al.Three-dimensional ground displacements from static pipe bursting in stiff clay［J］.Canadian Geotechnical Journal，2010(2):36.

［3］ S Khazaei，W Wu，H Shimada，et al.Effect of Lubrication Strength on Efficiency of Slurry Pipe Jacking［M］.Geotechnical special publication，2006.

［4］ Saber，Aziz，Sterling，et al.Simulation for ground movements due to pipe bursting［J］.Journal of Infrastructure Systems，2003 (4):22.

［5］ M.Barla，X.Borghi，R.J.Maire，et al.“Numerical modelling of pipe-soil stresses during pipe jacking in clays”.ⅩⅢECSMGE，2003.

［6］ WITHERS P J，BHADESHIA D H.Residual stress Part 1-Measurement techniques［J］.Journal of Materials Science，2001 (2):36.