砂層頂管下穿市政道路施工的沉降控制技術(shù)

張昕

摘 要：市政道路施工中，受多種因素的影響容易出現(xiàn)道路沉降問(wèn)題，沉降問(wèn)題會(huì)威脅公路的平整性和安全性。為此，在市政道路工程施工中，務(wù)必嚴(yán)格控制沉降。本文就將重點(diǎn)分析砂層頂管下穿市政道路施工的沉降控制技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：砂層頂管;市政道路施工;沉降控制技術(shù)

在傳統(tǒng)的路面施工中，通常以地質(zhì)和土質(zhì)較差的沉降段作為主要的施工路段，其關(guān)乎工程的施工質(zhì)量。路基路面是高速公路施工中的關(guān)鍵內(nèi)容，關(guān)乎市政道路的建設(shè)質(zhì)量。為切實(shí)保障高速公路路基路面施工質(zhì)量，延長(zhǎng)公路壽命，保障行車(chē)安全，就有必要不斷完善施工技術(shù)。

1 市政道路路面沉降的危害

在市政道路建設(shè)中，務(wù)必高度重視人們的出行安全。在工程施工中可能檢測(cè)到部分安全問(wèn)題，交通事故與道路建設(shè)中沉降段施工不科學(xué)或路基路面質(zhì)量不達(dá)標(biāo)有關(guān)。上述問(wèn)題可使車(chē)輛在沉降段行駛中出現(xiàn)跳車(chē)問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)車(chē)輛輪胎損壞，使車(chē)輛處于失控狀態(tài)。出現(xiàn)事故后，也容易出現(xiàn)路基路面損壞問(wèn)題。所以采取有效措施不斷提升施工質(zhì)量，也成為市政道路建設(shè)中的主要任務(wù)，這可提高道路平整度，增大運(yùn)行的安全系數(shù)。

2 工程概況

某立交橋工程是六條道路的交叉口，是當(dāng)?shù)厥种匾慕煌屑~。立交范圍內(nèi)南北向的污水管道為市區(qū)內(nèi)污水主干管道。管道主要采用雙排布置方式。污水主線設(shè)置于道路的東側(cè)，管道的管徑為D1 500 mm～D1 650 mm，南向接D1 500 mm管道，管道可向南北敷設(shè)，且管道下游地質(zhì)結(jié)構(gòu)由上到下分別為回填土層、黃土狀土（粉質(zhì)粘土）、黃土狀土（粉質(zhì)粘土）、粉細(xì)砂和中粗砂?；靥钔镣翆雍穸葹?.5 m～6.5 m。底層標(biāo)高為378.60 m～386.45 m。2層黃土狀土（粉質(zhì)粘土）的土層厚度為0.8 m～6.5 m，底層深度為2.5 m～8.5 m，層底高程為381.65 m～385.89 m。3層黃土狀土無(wú)濕陷性，層厚為3.5 m～8.5 m，底層深度為8.1 m～14.2 m，底層高程為376.59 m～380.80 m。粉細(xì)砂層的層厚為1.5 m～10.4 m，層底深度為10.95 m～20.00 m，底層標(biāo)高為369.50 m～378.90 m。中粗砂層的層厚為11.85 m～22.70 m，層底深度為25.30 m～35.10 m，底層標(biāo)高為356.25 m～361.36 m。

3 工程難點(diǎn)分析

工程施工前，項(xiàng)目部工作人員開(kāi)展了全方位的地下管線勘察工作，工程施工段新建頂管長(zhǎng)度為110 m，管徑為1 500 mm，且管線主要分布于該區(qū)域主干道下方和地鐵線的上方。主干道標(biāo)準(zhǔn)為雙向10車(chē)道，道路寬度為45 m。且道路下方設(shè)有雨水管道、供水管道、天然氣管道、通信管道，工程施工段的管線布置相對(duì)復(fù)雜，加大了工程施工的難度。

施工路段的頂管地質(zhì)處于粉細(xì)砂層，上層地質(zhì)以粉質(zhì)粘土為主。且土的粘聚力較差，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，因此在工程施工中也易于產(chǎn)生地面塌陷問(wèn)題，在工程施工中也出現(xiàn)了不同程度和類(lèi)型的問(wèn)題。由于該段地質(zhì)概況較為復(fù)雜，無(wú)地下水分布，施工人員決定采用泥水平衡式頂進(jìn)法施工。該方法能夠?qū)W習(xí)并借鑒相對(duì)成熟的經(jīng)驗(yàn)，也可充分保障技術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。

泥水平衡式頂進(jìn)法無(wú)需大量的施工人員，施工中所使用的泥漿可顯著減小管道與土體之間的摩擦力，也可充分保證施工的連續(xù)性，加快工程的施工速度，改善施工密封的效果。機(jī)頭對(duì)管道周?chē)馏w不容易產(chǎn)生不利影響，同時(shí)地面下沉的幾率較小，可做到連續(xù)施工，使用泥水輸送棄土，無(wú)土方搬運(yùn)和起吊等危險(xiǎn)系數(shù)較高的工作內(nèi)容，可有效降低甚至規(guī)避工程的施工風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用于長(zhǎng)距離頂管施工中[1]。但是該方法在施工中需要大量的作業(yè)設(shè)備，泥漿管理工作不到位容易產(chǎn)生外泄問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)環(huán)境污染。多次檢測(cè)泥漿的配比，按照規(guī)定要求完善檢測(cè)及防護(hù)工作，從而更好地展現(xiàn)該施工方法的優(yōu)勢(shì)。

4 施工控制要點(diǎn)和措施

按照規(guī)定要求落實(shí)頂管工作井和接收井施工后，需結(jié)合計(jì)算的頂值設(shè)計(jì)反力墻。反力墻混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后便可開(kāi)展頂管施工。工程施工中需先做好機(jī)具就位，之后安裝設(shè)備，制備泥漿，隨后開(kāi)展檢測(cè)工作，檢測(cè)工作符合要求后要開(kāi)機(jī)進(jìn)洞，依據(jù)規(guī)范輸送泥漿，安裝管節(jié)，隨后開(kāi)機(jī)頂進(jìn)。此時(shí)，工作人員要做好監(jiān)控測(cè)量工作，之后進(jìn)行后續(xù)管節(jié)安裝頂進(jìn)工作，將機(jī)頭引入洞內(nèi)。工程施工中必須準(zhǔn)確把握如下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

4.1 機(jī)頭進(jìn)洞

資料顯示，砂層地質(zhì)在應(yīng)用泥水平衡施工法的過(guò)程中，要高度重視機(jī)頭進(jìn)洞環(huán)節(jié)，確保進(jìn)洞的安全性。機(jī)頭進(jìn)洞中洞口封堵嚴(yán)密性較差、砂層地質(zhì)粘聚力較差、洞口砂層流失嚴(yán)重、地面塌陷等問(wèn)題，均是影響機(jī)頭進(jìn)洞的關(guān)鍵問(wèn)題，這也關(guān)乎洞口土層加固和頂進(jìn)效果。該地質(zhì)層的埋深較大，土體壓力較大，洞口容易出現(xiàn)坍塌問(wèn)題。為此，施工中在近處洞口位置設(shè)置了單排樁徑Φ500 mm高壓旋噴樁，樁間的距離為400 mm。同時(shí)施工中選擇普通硅酸鹽水泥，樁長(zhǎng)需較洞口標(biāo)高高1.5 m，每延米控制在150 kg以上[2]。

4.2 檢測(cè)泥漿配比

管道層位于粉細(xì)砂層，滲透系數(shù)和比重?cái)?shù)值較大，泥漿比重為1.15～1.25，采取有效措施提高土渣浮托力，將渣土攜帶出地面。工程施工中要求人員充分考慮泥水循環(huán)損失的粘土梁，泥漿濃度也處于動(dòng)態(tài)變化，需要持續(xù)向泥漿當(dāng)中摻入適量的粘土和膨潤(rùn)土，以高度保障泥水的穩(wěn)定性。

4.3 控制頂進(jìn)速度

頂進(jìn)施工中，務(wù)必嚴(yán)格控制頂進(jìn)速度，確保工程施工的連續(xù)性。如無(wú)特殊情況，不得中斷頂進(jìn)施工，如長(zhǎng)期處于停機(jī)狀態(tài)，則要采取科學(xué)有效的處理措施，以免卡住機(jī)頭。由于管道處于砂層地質(zhì)，泥水流失問(wèn)題尤為普遍。此時(shí)需適度加快頂進(jìn)速度，將頂進(jìn)速度控制在2～2.5 m/小時(shí)。為避免工程施工中出現(xiàn)踏空的問(wèn)題，在頂進(jìn)施工中，受到吊裝管道或其他因素的影響，必須關(guān)閉進(jìn)漿閥門(mén)，不得沖刷掌子面，以保證地層的穩(wěn)定性。如頂進(jìn)施工中出現(xiàn)沉降問(wèn)題，要及時(shí)停止工程施工，同時(shí)采取科學(xué)有效的處理措施。

4.4 監(jiān)測(cè)出渣量

理論出渣量：

V0=Q（1ρ3-ρ2）/ρ1

式中ρ1為粉砂比重;ρ2為進(jìn)漿比重;ρ3為攜渣出漿比重。

V=π（D/4）2L

式中L為每小時(shí)進(jìn)尺長(zhǎng)度;D為刀盤(pán)外徑。

比較理論出渣量和實(shí)際出渣量，如實(shí)際出渣量多于理論出渣量，頂管出現(xiàn)超挖問(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)地面塌陷;如實(shí)際出渣量與理論出渣量基本相同，則處于理想的頂進(jìn)狀態(tài);如實(shí)際出渣量小于理論出渣量，則頂管存在欠挖問(wèn)題，而地面則會(huì)出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。

5 沉降監(jiān)測(cè)措施

5.1 確定監(jiān)測(cè)目的

該段頂管由于下穿主干道，車(chē)流量相對(duì)較大，且周邊沒(méi)有設(shè)置分流道路，因此，需要監(jiān)測(cè)管道軸線和通行道路，以免產(chǎn)生地面塌陷等問(wèn)題。如超出預(yù)警值，需及時(shí)停止頂進(jìn)施工，并采取切實(shí)可行的措施確保道路正常通行[3]。

5.2 明確監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)周期

為促進(jìn)工程施工有序開(kāi)展，應(yīng)積極組織專(zhuān)家研討通行路面的監(jiān)控方案，將監(jiān)控周期分為施工期監(jiān)控和穩(wěn)定期監(jiān)控，確定管道通過(guò)的沿線道路沉降監(jiān)測(cè)、道路周邊的路面水平位移和裂縫監(jiān)測(cè)的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

5.3 布置沉降點(diǎn)

由于頂管地處粉砂地質(zhì)，頂進(jìn)時(shí)易于產(chǎn)生管道上方空洞問(wèn)題，人員要在沿管道軸線方向設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，并在軸線兩側(cè)設(shè)置輔助監(jiān)測(cè)點(diǎn)。此外，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距也必須做到均勻。如監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于行車(chē)道車(chē)輪軌跡外部，則可及時(shí)將其調(diào)整到道路標(biāo)線位置，有效控制行車(chē)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所產(chǎn)生的負(fù)面影響。監(jiān)測(cè)點(diǎn)需使用施工窨井，在窨井內(nèi)按照規(guī)定要求做好沉降點(diǎn)布置工作。

5.4 結(jié)果整理

由專(zhuān)人測(cè)量，開(kāi)展復(fù)核工作，積極整理測(cè)量數(shù)據(jù)，與前一次的測(cè)量結(jié)果仔細(xì)比較，之后繪制沉降變化曲線。分析后發(fā)現(xiàn)，沿管道軸線沉降量達(dá)5 mm，主要原因?yàn)榈缆肥┕ぢ坊两?，并未受施工的影響。頂管施工后運(yùn)行2年，工程并未出現(xiàn)裂縫或沉陷等病害，達(dá)到了預(yù)期的施工效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

市政道路施工中，沉降控制有利于保證工程的穩(wěn)定性和安全性。為加強(qiáng)工程施工效果，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際和要求，采取切實(shí)可行的施工技術(shù)，做好沉降監(jiān)測(cè)，合理布置沉降點(diǎn)，明確監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和周期，以此加強(qiáng)工程建設(shè)規(guī)范性，促進(jìn)市政道路的平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云兵.淺析砂層頂管下穿市政道路施工的沉降控制技術(shù)[J].門(mén)窗，2019（3）：56-57.

[2]馬高峰，杜方.富水砂層頂管下穿高速公路的方案及措施[J].城市建筑，2019（36）：150-152.

[3]鄭書(shū)朝.大斷面矩形頂管沉降控制技術(shù)[J].建筑科技，2018（4）：45-48+55.