拋石區(qū)工作面受限情況下的勘察及頂管施工探討

宋健

（廣州市市政工程設計研究總院，廣東 廣州 510060）

0 引言

由于填埋拋石地時候往往沒有相關深度的系統(tǒng)詳細記錄和具體坐標點位，造成后期河堤、海堤周圍施工時常常難以查清拋石分布，加之拋石、土層性質差異過大，對勘察、設計及施工造成較大影響。針對拋石區(qū)域勘察前人已經做了大量的相關研究[1~4]，同時也有頂管通過海堤等拋石區(qū)域的成功經驗[5]，但是缺乏由于勘察施工時工作面受限，無法從地面加密鉆孔、大面積注漿或者開挖去除塊石情況下頂管通過拋石區(qū)問題的研究。在前人研究的基礎上，以珠海第四條對澳門供水管道工程為背景，通過巖土勘察和工程物探，探討拋石區(qū)水平注漿加固頂管施工方法，并提出可能存在的問題。

1 工程概況

珠海對澳門供水由竹仙洞水庫（珠海南灣）至青洲方向（澳門半島）的兩條DN1000管道和一條DN1600管道三條管道輸水，總輸水能力為50萬t/d。為配合澳氹新城區(qū)填海計劃實施及路氹城區(qū)新建地塊的開發(fā)，澳門總用水量將進一步增加，且澳門現(xiàn)狀供水布局抗風險能力較差，特建設第四條對澳供水管道工程。

本文研究對象為C號供水管道。由于臨近澳門，涉及到邊防巡邏通道，無法進行開挖，擬采用頂管施工，管道埋深約13.00~15.00 m。場地區(qū)域內覆蓋土層主要以海陸交互相沉積層和河流相沖積層為主，巖性主要為淤泥、淤泥質細砂、粘土、粉質粘土、砂質粘性土等；下臥基巖主要為燕山期第三期花崗巖。地下水類型主要有上層滯水和孔隙潛水、承壓水及基巖孔隙裂隙承壓水。

初勘時發(fā)現(xiàn)CK1+300~CK1+480段分布有拋石，最厚可達20m。同時，由于里程CK1+420~CK1+460段為場區(qū)巡邏區(qū)，無法進行鉆探。經過研究，詳勘時采用了周邊加密鉆孔+透地雷達法+高精度磁測綜合判斷的方法進行。

2 鉆探分析

詳勘階段對 CK1+300~CK1+420、CK1+460~CK1+480段進行了加密鉆孔，特別是在沉井位、出口位、花崗巖巖面起伏位置進行詳細勘測。鉆孔間距最密可達5 m一孔，在管線正中間布置。鉆進過程中采用泥漿護壁，確保孔壁穩(wěn)定，在塊石層開孔以127 mm口徑開孔，每回次約為1 m，每回次跟進套管，經過以上手段，最終成孔。經過鉆孔發(fā)現(xiàn)無法施工地段兩側均存在不同深度的塊石，CK1+400~CK1+420塊石直徑約為6~10 m；CK1+460~Ck1+480處塊石厚度約為20 m，初步判明無法鉆探地帶應該存在拋石。典型地質剖面見圖1。

3 透地雷達法分析

圖1 典型地質剖面

根據(jù)實測剖面的異常形態(tài)，可將該場地的異常類型分為兩種：拋石等人工筑砌物異常以及自然沉積形成的樹木、陶瓷、貝殼等水生物遺體等淤積物異常。將已鉆鉆孔放置在同一地點上，分析找出不同數(shù)據(jù)波段代表的地層情況。并將這一規(guī)律運用在未能施工地段。拋石區(qū)的透地雷達反射波具有淺部振幅強、同相軸不連續(xù)以及局部多次反射的特征。典型透地雷達法剖面見圖2。

圖2 典型透地雷達法剖面

4 高精度磁測分析

該場區(qū)沿堤岸進行了高精度磁測分析。圖3中標識處異常為現(xiàn)場地下淺層金屬物體引起。由于海堤上部存在相關邊防和巡邏車道，外部干擾特別嚴重，兩端出現(xiàn)的大規(guī)模異常均為十字門水道沿海邊防巡邏車道、路燈、地下管道等干擾源所引起。典型高精度磁測平面剖面見圖3。

圖3 典型高精度磁測平面剖面

5 綜合分析拋石分布區(qū)域

通過上述勘察手段，綜合分析已有鉆孔與物探資料，及遇到拋石時的異常數(shù)據(jù)，可以得出場地里程CK1+300~CK1+420處頂管深度一般不存在拋石，CK1+460~CK1+480處拋石較厚且分布不均勻，厚度變化較大，無法鉆探地帶CK1+460~CK1+480頂管深度拋石很厚，需要處理。

6 頂管段施工探討

根據(jù)勘察結果，場區(qū)塊石呈松散狀，若采用單一滾刀頂進，存在塊石在刀盤內滾動磨損刀盤的風險，同時頂管后頂部松動石塊可能隨之下落，產生不良反應，使巡邏道與海堤變形，因此可考慮進行注漿。由于場地受限，無法從地面進行自上而下的注漿，可考慮在已建成工作井內使用水平注漿工藝，從工作井內打水平錨桿進行注漿。水平注漿示意圖見圖4。

圖4 水平注漿示意圖（單位：mm）

（1）根據(jù)地質情況，場區(qū)臨近內海，水壓很大。注漿時可考慮用雙液漿先注最外圍一圈，進行止水。再用單液漿灌注核心部位保證強度。注漿時應盡可能一次注漿到位，二次注漿效果會打折扣。

（2）國內常規(guī)的礦山機氣密性很差，塊石層與海水存在滲水通道時將會很快將工作井灌滿，建議采用國外生產的自帶氣密閥裝置的注漿設備，防止海水倒灌。特別是在工作井進行作業(yè)的人員，應做好相關應急逃生預案。

（3）可設置檢查孔，隔孔判斷涌水量，并可以根據(jù)檢查孔來判斷注漿效果。

（4）工作井需具有一定深度，以滿足注漿設備與注漿孔之間的高差。

7 結論與建議

（1）在作業(yè)面受限情況下，通過對比分析物探數(shù)據(jù)來倒推無法鉆探地帶的方法基本可行；但需注意物探方法畢竟是一種間接的探測方法，受地層、管線影響較大，其結果與實際的地質情況不可避免的存在一定偏差，只能作為參考。

（2）頂管工程通過拋石區(qū)時需要進行注漿加固，當?shù)乇碜鳂I(yè)面受限時，可考慮采用在工作井內水平注漿的方式來加固塊石。但選取合適頂進設備進行頂管，需多方面分析論證，并考慮水壓力存在下的安全與注漿質量問題。