控制機械頂管地表沉降技術(shù)

張高鋒

摘 要：隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，各項市政配套基礎(chǔ)設(shè)施得到了日新月異的發(fā)展。管道作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的一項重要組成部分，也得到了迅速的發(fā)展。頂管施工技術(shù)作為一種非開挖的管道施工技術(shù)，由于施工出土量少、污染小、作業(yè)面小、對環(huán)境影響小、工期和工程量可控、一次性頂進(jìn)距離長、穿越構(gòu)筑物或穿越路口影響小等優(yōu)點，在工程實踐中已經(jīng)帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。但是機械頂管施工過程中因為地質(zhì)情況較差、過程控制不到位，頂管過后易引起路面沉降，影響交通，形成安全隱患。頂管穿越城市主干道、橋梁等，如果造成地面沉降，危害和損失不可估量。

關(guān)鍵詞：機械頂管 地表沉降 注漿 泥漿

中圖分類號：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（a）-0035-02

1 工程概況

該公司承建的西安地鐵二號線電視塔站外部電源工程，穿越南三環(huán)段采用機械頂管法施工，管徑為2 600 mm，埋深6.2～9 m，穿越地層為濕陷性黃土。

三環(huán)路為西安城區(qū)主干道，車流量大。若在頂進(jìn)過程中不能有效控制地表沉降量，不但影響頂管機的正常頂進(jìn)，而且會對三環(huán)路路面及車輛造成極大地安全隱患。

工程業(yè)主、公司領(lǐng)導(dǎo)以及工程相關(guān)方高度重視，要求公司組織專門力量，解決頂管過程中技術(shù)質(zhì)量問題，以確保安全穿越三環(huán)路。

2 機械頂管地表沉陷因素

經(jīng)查閱相關(guān)技術(shù)資料，對土壓平衡頂管機頂進(jìn)過程中引起地表沉降的原因進(jìn)行統(tǒng)計，得出通常情況下土壓平衡機械頂管施工引起地表沉降4種因素：土壓平衡控制不當(dāng)、中繼間密封失效、糾偏不當(dāng)、同步注漿不當(dāng)。在引起地表沉降的四種因素中“中繼間密封失效”和“糾偏不當(dāng)”導(dǎo)致的地表沉降，已經(jīng)在以前的工程中通過科技攻關(guān)活動得到解決，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并編制作業(yè)指導(dǎo)書。該次只需解決其余兩項，即：“土壓平衡控制不當(dāng)”和“同步注漿不當(dāng)”。

通過數(shù)據(jù)收集，原因分析，從人、機、料、法、環(huán)、測5個方面進(jìn)行分析，得出導(dǎo)致以上兩個原因的主要是漿液配合比選取不當(dāng)與出土量控制不當(dāng)。

3 改進(jìn)措施

3.1 針對泥漿配合比選取不當(dāng)

（1）對漿液原材料進(jìn)行檢測，質(zhì)量必須符合要求，見表1。

（2）試驗室試驗不同配合比下泥漿特性。

選取水和膨潤土5組不同配合比，分別從外觀和理化性質(zhì)方面做了比較，如表2。

（3）根據(jù)配合比特性，確定合適的泥漿配合比。

通過以上試驗數(shù)據(jù)，編號為⑤的配合比漿液流動性好，自身體積收縮率較小，離析少，流動性好，便于施工操作，并且能在較短的時間內(nèi)迅速凝結(jié)，起到了填充和固定的作用。

3.2 針對出土量控制不當(dāng)控制好

（1）建立控制實際沉降量的相關(guān)模型。

（2）設(shè)置專用土斗，以便對實際出土量進(jìn)行精確測量，見表3。

（3）頂進(jìn)過程中及時對比實際出土量與理論出土量之間的關(guān)系，以便做出調(diào)整。根據(jù)每根管子的理論出土量，設(shè)計了表4。

要求實際排土量為理論排土量的95%～100%。

4 效果驗證

4.1 根據(jù)方案要求布設(shè)觀測點及觀測橫斷面圖

（1）沿管道中線上方地面每隔5 m布設(shè)一個沉降觀測點，每隔25 m建立一個監(jiān)測橫斷面，共設(shè)3個橫斷面，該斷面垂直于管道中線，每個斷面上布設(shè)5個觀測點，其中管道中線上方一個點，左右間隔2.5 m各一個點。

（2）為了防止路面硬殼層不能及時、準(zhǔn)確反映地層實際沉降情況，造成路面下方虛空，需鉆穿瀝青路面并在路面以下地層中打入短鋼筋布設(shè)觀測點，以便對地層的沉降情況進(jìn)行監(jiān)測。

4.2 測量沉降量

根據(jù)方案進(jìn)行沉降觀測，完工后，最大沉降量為8 mm，確保了三環(huán)路的安全，取得了理想效果。

參考文獻(xiàn)

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