控制機械頂管地表沉降技術

張高鋒

摘 要：隨著我國城市化進程的不斷加快，各項市政配套基礎設施得到了日新月異的發展。管道作為城市基礎設施的一項重要組成部分，也得到了迅速的發展。頂管施工技術作為一種非開挖的管道施工技術，由于施工出土量少、污染小、作業面小、對環境影響小、工期和工程量可控、一次性頂進距離長、穿越構筑物或穿越路口影響小等優點，在工程實踐中已經帶來了巨大的社會效益和經濟效益。但是機械頂管施工過程中因為地質情況較差、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。

關鍵詞：機械頂管 地表沉降 注漿 泥漿

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：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。

三環路為西安城區主干道，車流量大。若在頂進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，而且會對三環路路面及車輛造成極大地安全隱患。

工程業主、公司領導以及工程相關方高度重視，要求公司組織專門力量，解決頂管過程中技術質量問題，以確保安全穿越三環路。

2 機械頂管地表沉陷因素

經查閱相關技術資料，對土壓平衡頂管機頂進過程中引起地表沉降的原因進行統計，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、中繼間密封失效、糾偏不當、同步注漿不當。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”導致的地表沉降，已經在以前的工程中通過科技攻關活動得到解決，經標準化并編制作業指導書。該次只需解決其余兩項，即：“土壓平衡控制不當”和“同步注漿不當”。

通過數據收集，原因分析，從人、機、料、法、環、測5個方面進行分析，得出導致以上兩個原因的主要是漿液配合比選取不當與出土量控制不當。

3 改進措施

3.1 針對泥漿配合比選取不當

（1）對漿液原材料進行檢測，質量必須符合要求，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方面做了比較，如表2。

（3）根據配合比特性，確定合適的泥漿配合比。

通過以上試驗數據，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迅速凝結，起到了填充和固定的作用。

3.2 針對出土量控制不當控制好

（1）建立控制實際沉降量的相關模型。

（2）設置專用土斗，以便對實際出土量進行精確測量，見表3。

（3）頂進過程中及時對比實際出土量與理論出土量之間的關系，以便做出調整。根據每根管子的理論出土量，設計了表4。

要求實際排土量為理論排土量的95%～100%。

4 效果驗證

4.1 根據方案要求布設觀測點及觀測橫斷面圖

（1）沿管道中線上方地面每隔5 m布設一個沉降觀測點，每隔25 m建立一個監測橫斷面，共設3個橫斷面，該斷面垂直于管道中線，每個斷面上布設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觀測點，以便對地層的沉降情況進行監測。

4.2 測量沉降量

根據方案進行沉降觀測，完工后，最大沉降量為8 mm，確保了三環路的安全，取得了理想效果。

參考文獻

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