| 标题 | 排水管网顶管法施工过程中地下空洞的成因与处治方法研究 |
| 范文 | 区尧勇 摘 要：依托某市污水管道为区域内污水干管，设计采用顶管法施工，分析了顶管法施工方案，对地下空洞的成因于处治方案展开了论述。 关键词：顶管法施工；低下空洞；注浆加固 1 工程概况 某市污水管道为区域内污水干管，设计采用顶管法施工，顶管长度为 2452.4m，管道类型为 d1800mm 的Ⅲ级钢筋混凝土承插口管。由于管道轴线位于丰产三路-建章路-丰产路三条交通干道下面，且该路段的物流车、油罐车和商品混凝土车等大型车辆集中，车流量大，管道上部土体承受车辆行驶中的动荷载，存在着路基、路面塌陷等一定的安全隐患。 2 顶管法施工方案 本污水管道工程采用泥水平衡顶管施工方案： （1）顶管机头的选择。本污水管道工程顶管设备最终选用 TLM 大刀盘泥水平衡顶管掘进机。泥水平衡顶管掘进机是可以连续依次将一个管子，推进土中的掘进设备，效率高且适应性强，进行操作时直接在地面操纵室内或工作坑内进行。 （2）顶管配套设备选型。主顶进系统是由油缸组、顶进环、液压泵站及钢后靠等组成，主要目的是对管节顶进进行完善，它们是顶管设备体系的重要构成部分。 （3）顶管现场平面布置。①井上布置：地面上的布设有：供电系统、集装箱材料间、触变泥浆拌和站、管道存放区域、起重设备、多只施工集装箱用房组成；②井内布置：基坑内布设的有：后背、主顶油缸、导轨、钢制扶梯、油泵动力站、U 型顶铁、环形顶铁等；③管道内布置：管道内布设的管线有送排泥管、照明线缆、触变泥浆主管、通信线缆、动力线缆等。布置原则：管内设置满堂网格钢板。钢板下部放 2 根注浆主管，该注浆主管架设于支架之上，照明电缆、动力电缆、通信电缆均架设于支架之上。 3 顶管施工过程中地下空洞的形成及处治 （一）地下空洞形成原因 （1）地质成因。此地区属非湿陷性黄土地区河漫滩砂层，中砂层及填土层，是市政道路易塌陷的地层，其特点是砂性土的土颗粒较一般粘土大，粘粒含量较少，呈单粒结构，土颗粒之间的粘性较小，孔隙比较大，很容易在动水力的作用下产生流砂现象。第四系土层经地下水的冲刷，原由地质作用形成的裂隙会变得越来越大，最会后形成空洞。 （2）施工扰动掘进机前方剪切扰动区，此区域土体受到刀盘的切削、震动和搅拌的影响开挖导致应力松弛，使水平应力减小；再者，又因顶推力及平衡泥浆的压力使得水平应力增加。 （二）地下空洞的处治方案 （1）注浆区域确定。根据地面上的钻孔探测结果以及地质雷达扫描结果确定需要注浆处理的范围或长度。 （2）施工方法的选择。本工程使用空压机注浆工法，针对管道周围的空洞及不密实区域附近的土体通过注浆进行加固处理，使该段路基形成一定强度的复合地基，从而使管道周围及空洞区域周围土体得以稳定。 （3）注浆加固工艺：①注浆材料：高强度、易同砂、土凝固；注浆材料选用强度等级为 42.5 普通硅酸盐水泥；注浆材料配比：水泥浆液的水灰比使用 1：1；②注浆孔的布置和注浆范围：本工程采用的管材为采用Ⅲ级 d1800 钢筋砼管道，每根管节长 2.5m，每根管设有一个注浆孔；③工艺流程：连接注浆工艺管道：预留注浆孔的位置于管道上，并设置注浆支管，将控制闸阀设置于所有注浆口支管处；注入浆液：管道设置结束后，这时使用注浆压力 0.1～0.4Mpa 对注浆孔进行注浆；封堵注浆孔：为了制止浆液的不断流失，使用丝堵对注浆孔加以堵住；冲洗注浆管：整个注浆过程全部结束后，应该马上对注浆管进行清洗，而且对废水的排放进行一定的处理，使整个过程干净、整洁。 （4）工作难点及解决方案 本工程 d1800mm 雨水管道，全长 2452.4m，单项顶程均在 150 米左右，存在以下不确定因素：本工程工程量较大，管径为 d1800mm 的大口径顶管，必须保持设备的完好。虽然泥水平衡掘进机适应性较强，但是它的排石功能差，如顶进过程中遇到迎面的大石块，就需要外力排除。 （三）注浆处治效果 （1）检测手段：注浆施工过程结束后，通过对这些注浆体内进行压水、钻孔、注水等措施来对注浆是否密实进行检测，对于不完全密实的区域必须再次对其采取补浆措施。检测的注浆孔的数目大致为所有注浆孔数的 5～10%，重点检测的布置注浆孔区域是注浆质量较差、地质条件特殊或不良的地段并且不能确定注浆质量好坏的地段，有疑问的地段可以通过使用地质雷达扫描结果和钻孔来对其注浆质量进行检测。 （2）检测结果：注浆后对地表受力和变形进行连续监测，并用雷达进行了复测结果显示，通过注浆原地下空洞区域已呈密实状态，管道周围不密实区域土体密实度也有很大改善，整体土层以及管道周围土体也无明显沉降。由此可见，采用上述方法处理过的地下空洞，处治效果明显，能够满足工程安全性的要求。 4 结束语 顶管法施工时会对城市道路的路基结构造成影响，伴随着一系列问题也将会产生，比如，路面下陷、路面断裂及地下空洞等。由于地下空洞会常常诱导路面塌陷的产生，使用注浆加固法对管道周围所产生的空洞进行加固处理，以达到使土体稳定的目的，避免了道路塌陷的产生。 参考文献： [1]关宝树.隧道工程设计要点集[M].人民交通出版社，2003. [2]屈钧利.工程结构的有限元方法[M].西安： 西北工业大学出版社，2004. [3]李围等.隧道及地下工程 ANSYS 实例分析[M].中国水利水电出版社，2008. |
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