舊城區復雜環境下手掘式頂管預處理技術

張 剛

中國五冶集團有限公司 四川 成都 610000

正文：

隨著現代化城市建設的發展，市政基礎設施的新建或更新改造開展得如火如荼，頂管施工技術作為常規的施工手段得到長足的發展。然而，對于老舊城區管網改造工程，由于缺乏系統性的輔助處置措施，傳統的頂管施工技術無法很好地解決既有管網埋深較淺、管道破損、管口連接不嚴等因素造成積水滲漏，引起流沙、涌水、涌泥等工程問題。可見，對舊城區復雜環境下頂管施工技術應用研究具有十分重要的工程意義。

1 舊城區常見的復雜環境

1.1 地質條件復雜

本工程所處區域地質條件較為復雜，地層主要分布富水粉土夾雜大粒徑卵石，粉土層厚為1.0～6.0m，地基承載力在70～120kPa。當采用手掘式頂管時，極易發生流沙現象。因此，這種不穩定的土質結構給施工造成了很大難度，進而縮短工程的正常工作狀態及使用壽命。

1.2 地下水豐富

周邊地層賦存地下水且水位較高，由此帶來諸多工程問題。當采用不排水下沉法施工工作井時，容易遇到流沙從而引起周邊塌陷，對道路和構（建）筑物造成破壞；當采用逆作法施工工作井時則可能因為土質軟弱遇到滲水而造成塌方；而當人工頂管需進行降水，降水又可能引起地面、周邊建筑物的變形、不均勻沉降。另外，還可能出現地下水滲入涵管內導致管內外壓力失衡的狀況，此時頂管作業極易偏離設計位置。

1.3 周邊建筑密集

舊城區周邊建筑數量龐大，且道路下的專業管線繁多，各種管線交錯，地下位置不明。部分管網運轉時間長，管網腐蝕老化、跑冒滴漏、管壁結垢、堵塞嚴重，影響過水能力。另一方面，老舊城區地下管網規劃滯后，排水管道管徑偏小，過水能力較差。因此，如果采用的施工技術應用及工藝不合理，將會直接對地面建筑物及既有管網的穩定性帶來不利影響。

2 舊城區復雜環境下頂管施工技術應用案例

2.1 工程概況

本工程為南充市順慶區玉帶路截污干管工程。南充市順慶區玉帶路截污干管工程北起玉帶路駐春花園路口，終點南門壩污水提升泵站，起止樁號K0+831～K5+317（井編號W5～W68），全長4486m，管道埋深5～11.3m，設計管徑d1800～d2000，管材采用III級鋼筋混凝土管，柔性接頭A型鋼承口，管道混凝土等級C50。本段管道穿越的土質主要為粉土層，局部夾雜大粒徑卵石，地下水位標高-5.0m左右，地下水豐富。K0+831～K3+703段道路兩側均有老舊建筑物，且局部地段原有污水管道沉降嚴重，大量污水外溢。本工程擬采用頂管施工工藝，并結合上述工程問題研究關鍵技術，旨在減小對周邊環境的影響、提高施工效率，降低施工難度、消除安全隱患的目的。

2.2 手掘式頂管施工關鍵技術

2.2.1 工作井高壓旋噴樁止水帷幕

利用高壓旋噴樁止水帷幕技術對沉井或逆作法工作井周邊進行加固，有效防止流沙對既有道路或周邊建筑物的影響，降低施工風險。本工程采用的高壓旋噴樁止水帷幕技術：高壓旋噴樁樁長保證進入底板底標高以下500mm，樁徑500mm，樁中心距井壁250mm。采用單管法高壓旋噴樁，注漿材料：普通硅酸鹽水泥P.O42.5R，主要技術參數見表1：

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2.2 超前小導管注漿加固

利用超前小導管注漿技術對頂管作業面進行加固，防止因既有管道破損、管口連接不嚴等因素，造成積水滲漏而引起頂管作業面流沙、涌泥。本工程中超前小導管采用Φ42mm壁厚4mm的無縫鋼管，單根長4.0～4.5m。小導管前端10cm作成錐形以便采用錘擊法插入，其后345cm范圍內鉆設Φ10壓漿孔，間距15cm，梅花形布置，縱斷面布置示意圖如圖1所示。尾部95cm范圍內不鉆孔作為止漿段，尾端焊Φ10鋼筋加強箍。選用水泥與水玻璃雙液法注漿，水玻璃模數M=2.4～2.8，水玻璃溶液濃度Be′=35～40。水泥漿水灰比=0.75:1～1.0:1(重量比)，水泥為425#普通硅酸鹽水泥。漿液配比為:水泥漿:水玻璃=1:0.5～1:1.0(體積比)，注漿壓力為0.8～2.5Mpa。

圖1 超前小導管縱斷面布置示意圖

2.3 氣囊法堵水

利用氣囊封堵截水技術解決由于老舊管道破裂造成頂管開挖面透水，導致人工頂管無法繼續掘進的難題。在實施過程中，氣囊充氣后與管內壁之間的摩擦阻力必須大于氣囊背后的水壓力，方為安全穩定狀態。氣囊封堵法工作原理如圖2所示。

圖2 氣囊封堵法工作原理圖

3 結論

針對舊城區周邊建筑密集、地下管線復雜且部分帶病運行、富水粉土地層等特點，本文基于實際工程提出了頂管施工的系統性輔助處置措施，能很好應對施工過程中的流沙、涌泥、頂管開挖面透水以及對鄰近周邊建筑影響等工程問題，工程效果顯著，具有普遍的指導意義，應用前景廣闊，可推廣的實用價值高。