拋石區工作面受限情況下的勘察及頂管施工探討

宋健

（廣州市市政工程設計研究總院，廣東 廣州 510060）

0 引言

由于填埋拋石地時候往往沒有相關深度的系統詳細記錄和具體坐標點位，造成后期河堤、海堤周圍施工時常常難以查清拋石分布，加之拋石、土層性質差異過大，對勘察、設計及施工造成較大影響。針對拋石區域勘察前人已經做了大量的相關研究[1~4]，同時也有頂管通過海堤等拋石區域的成功經驗[5]，但是缺乏由于勘察施工時工作面受限，無法從地面加密鉆孔、大面積注漿或者開挖去除塊石情況下頂管通過拋石區問題的研究。在前人研究的基礎上，以珠海第四條對澳門供水管道工程為背景，通過巖土勘察和工程物探，探討拋石區水平注漿加固頂管施工方法，并提出可能存在的問題。

1 工程概況

珠海對澳門供水由竹仙洞水庫（珠海南灣）至青洲方向（澳門半島）的兩條DN1000管道和一條DN1600管道三條管道輸水，總輸水能力為50萬t/d。為配合澳氹新城區填海計劃實施及路氹城區新建地塊的開發，澳門總用水量將進一步增加，且澳門現狀供水布局抗風險能力較差，特建設第四條對澳供水管道工程。

本文研究對象為C號供水管道。由于臨近澳門，涉及到邊防巡邏通道，無法進行開挖，擬采用頂管施工，管道埋深約13.00~15.00 m。場地區域內覆蓋土層主要以海陸交互相沉積層和河流相沖積層為主，巖性主要為淤泥、淤泥質細砂、粘土、粉質粘土、砂質粘性土等；下臥基巖主要為燕山期第三期花崗巖。地下水類型主要有上層滯水和孔隙潛水、承壓水及基巖孔隙裂隙承壓水。

初勘時發現CK1+300~CK1+480段分布有拋石，最厚可達20m。同時，由于里程CK1+420~CK1+460段為場區巡邏區，無法進行鉆探。經過研究，詳勘時采用了周邊加密鉆孔+透地雷達法+高精度磁測綜合判斷的方法進行。

2 鉆探分析

詳勘階段對 CK1+300~CK1+420、CK1+460~CK1+480段進行了加密鉆孔，特別是在沉井位、出口位、花崗巖巖面起伏位置進行詳細勘測。鉆孔間距最密可達5 m一孔，在管線正中間布置。鉆進過程中采用泥漿護壁，確保孔壁穩定，在塊石層開孔以127 mm口徑開孔，每回次約為1 m，每回次跟進套管，經過以上手段，最終成孔。經過鉆孔發現無法施工地段兩側均存在不同深度的塊石，CK1+400~CK1+420塊石直徑約為6~10 m；CK1+460~Ck1+480處塊石厚度約為20 m，初步判明無法鉆探地帶應該存在拋石。典型地質剖面見圖1。

3 透地雷達法分析

圖1 典型地質剖面

根據實測剖面的異常形態，可將該場地的異常類型分為兩種：拋石等人工筑砌物異常以及自然沉積形成的樹木、陶瓷、貝殼等水生物遺體等淤積物異常。將已鉆鉆孔放置在同一地點上，分析找出不同數據波段代表的地層情況。并將這一規律運用在未能施工地段。拋石區的透地雷達反射波具有淺部振幅強、同相軸不連續以及局部多次反射的特征。典型透地雷達法剖面見圖2。

圖2 典型透地雷達法剖面

4 高精度磁測分析

該場區沿堤岸進行了高精度磁測分析。圖3中標識處異常為現場地下淺層金屬物體引起。由于海堤上部存在相關邊防和巡邏車道，外部干擾特別嚴重，兩端出現的大規模異常均為十字門水道沿海邊防巡邏車道、路燈、地下管道等干擾源所引起。典型高精度磁測平面剖面見圖3。

圖3 典型高精度磁測平面剖面

5 綜合分析拋石分布區域

通過上述勘察手段，綜合分析已有鉆孔與物探資料，及遇到拋石時的異常數據，可以得出場地里程CK1+300~CK1+420處頂管深度一般不存在拋石，CK1+460~CK1+480處拋石較厚且分布不均勻，厚度變化較大，無法鉆探地帶CK1+460~CK1+480頂管深度拋石很厚，需要處理。

6 頂管段施工探討

根據勘察結果，場區塊石呈松散狀，若采用單一滾刀頂進，存在塊石在刀盤內滾動磨損刀盤的風險，同時頂管后頂部松動石塊可能隨之下落，產生不良反應，使巡邏道與海堤變形，因此可考慮進行注漿。由于場地受限，無法從地面進行自上而下的注漿，可考慮在已建成工作井內使用水平注漿工藝，從工作井內打水平錨桿進行注漿。水平注漿示意圖見圖4。

圖4 水平注漿示意圖（單位：mm）

（1）根據地質情況，場區臨近內海，水壓很大。注漿時可考慮用雙液漿先注最外圍一圈，進行止水。再用單液漿灌注核心部位保證強度。注漿時應盡可能一次注漿到位，二次注漿效果會打折扣。

（2）國內常規的礦山機氣密性很差，塊石層與海水存在滲水通道時將會很快將工作井灌滿，建議采用國外生產的自帶氣密閥裝置的注漿設備，防止海水倒灌。特別是在工作井進行作業的人員，應做好相關應急逃生預案。

（3）可設置檢查孔，隔孔判斷涌水量，并可以根據檢查孔來判斷注漿效果。

（4）工作井需具有一定深度，以滿足注漿設備與注漿孔之間的高差。

7 結論與建議

（1）在作業面受限情況下，通過對比分析物探數據來倒推無法鉆探地帶的方法基本可行；但需注意物探方法畢竟是一種間接的探測方法，受地層、管線影響較大，其結果與實際的地質情況不可避免的存在一定偏差，只能作為參考。

（2）頂管工程通過拋石區時需要進行注漿加固，當地表作業面受限時，可考慮采用在工作井內水平注漿的方式來加固塊石。但選取合適頂進設備進行頂管，需多方面分析論證，并考慮水壓力存在下的安全與注漿質量問題。