污水頂管施工導(dǎo)致某省道路面沉陷處理方案

陳建軍

(東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

0 概 述

江蘇蘇南某省道，為雙向四車道一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度100 km/h，路基寬度28.5 m。周邊某鎮(zhèn)污水管網(wǎng)工程，采用頂管下穿該省道，頂管下穿長(zhǎng)度50 m。

頂管施工完10 d左右，即發(fā)現(xiàn)道路路面發(fā)生沉陷，沉陷呈盆狀，沉陷最大值達(dá)到18.8 cm，最深處在中分帶北側(cè)0.9 m處。影響范圍順路線約15～20 m。

圖1 道路表面沉降曲線(垂直于頂管方向)

1 管道設(shè)計(jì)及施工概況

頂管采用泥水平衡機(jī)械頂管方式施工，采用DN800鋼筋混凝土管，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，抗?jié)B等級(jí)S8。穿越處，管道管頂覆土深度約7.9 m。

根據(jù)本項(xiàng)目安評(píng)報(bào)告，頂管下穿界司線的管材、交叉角度、管道埋深均滿足規(guī)范要求，頂管引起公路的沉降計(jì)算結(jié)果為3.0 mm，穿越管道孔壁穩(wěn)定性理論上處于安全可控范圍內(nèi)。

2 工程地質(zhì)情況

對(duì)管道沿線布設(shè)鉆孔，根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，頂管附近場(chǎng)地土層情況如圖2。

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

頂管位置在砂質(zhì)粉土與粉質(zhì)黏土的分層處，容易造成上層粉土坍塌引起地面深陷變形。通過(guò)鉆探發(fā)現(xiàn)兩層較差的土，即第3A、3C層土有機(jī)質(zhì)含量較高，有機(jī)質(zhì)含量等土試數(shù)據(jù)，水泥土注漿或旋噴加固可能效果不好。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，道路兩側(cè)有15 m綠化帶，綠化帶以外為魚塘。

3 沉陷原因分析

頂管施工引起地面變形的原因總體可以分為兩個(gè)方面：一是因施工擾動(dòng)使土體天然應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，土體中的土壓力、孔隙水壓力、土體密實(shí)度、地下水狀況等也發(fā)生了變化，因產(chǎn)生了附加應(yīng)力而使土體發(fā)生變形，引起地面沉降；二是施工所采用的頂進(jìn)速度、注漿壓力、管線糾偏等外在因素引起的地面變形。

根據(jù)本項(xiàng)目頂管處地質(zhì)勘察結(jié)果，頂管穿越處土層為3B、3C土層，3B層為砂質(zhì)粉土，透水性強(qiáng)，易產(chǎn)生流砂，容易產(chǎn)生沉降、坍塌；3C層為粉質(zhì)黏土，呈流塑狀，高壓縮性，高靈敏度，局部夾粉(砂)性土較多，有較明顯的觸變、流變特性，在動(dòng)力作用下極易破壞土體結(jié)構(gòu)而降低強(qiáng)度，形成土層沉降。

本次污水管網(wǎng)工程，施工單位頂管頂進(jìn)施工過(guò)程中，在刀盤切削、攪拌及振動(dòng)作用下，土體極易產(chǎn)生擾動(dòng)，加之注漿等措施不到位，極易引起管周土層坍塌，繼而引起路面沉降。

此外，施工單位在頂管施工過(guò)程中，易存在頂進(jìn)速度過(guò)快的情況，使得管周產(chǎn)生較大空隙，造成沉降。

道路南北兩側(cè)為魚塘，地下水位較高，水壓較大，施工時(shí)未有效隔離地下水也會(huì)導(dǎo)致土層的坍塌。

4 修復(fù)方案

污水管頂推施工，擾動(dòng)了土體，造成路基下沉，為了提高路基的強(qiáng)度，對(duì)土體進(jìn)行加固。加固方式有多種，如水泥攪拌樁加固(濕噴樁、高壓旋噴樁)、壓力注漿加固等，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇合適的加固方式。本次采用高壓旋噴樁加固路基，以減小沉降、提高路基承載力、填充土層內(nèi)部空隙。

圖3 高壓旋噴樁平面布置圖(單位：m)

高壓旋噴樁地基加固技術(shù)應(yīng)用廣泛，方便、工藝簡(jiǎn)單、地基加固見效快、耐久性好、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、(亞粘土)、粉土(亞砂土)、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層。

高壓旋噴樁樁徑采用0.8 m，樁間距：管道周邊1.5 m，外圍2 m，總體呈梅花形布置；樁長(zhǎng)一般為10 m， 管道以上為6 m。樁頂標(biāo)高控制在路面結(jié)構(gòu)底40 cm。

高壓旋噴樁施工完畢后，重新修復(fù)原有路面結(jié)構(gòu)。

圖4 高壓旋噴樁立面(單位：m)

施工過(guò)程中對(duì)路基、路面變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。施工過(guò)程中每半幅路面及路側(cè)應(yīng)設(shè)置高程觀測(cè)點(diǎn)，每1～2個(gè)施工工作日做一次高程觀測(cè)以保證工程質(zhì)量。根據(jù)施工進(jìn)度中路基、路面變形情況的變化及時(shí)調(diào)整灌漿壓力等施工工藝。

5 結(jié) 語(yǔ)

路面修復(fù)后，通車近兩年時(shí)間，目前該省道的路面使用狀況良好，未再發(fā)生沉陷及其他路面損壞現(xiàn)象。本次高壓旋噴樁技術(shù)的成功運(yùn)用，可為類似情況的處理提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。