復雜地質段管道施工明挖頂管施工應用

郭建 朱婷

摘? 要：某城市市政道路污水管道埋深較深，且處于流沙、砂礫及卵石層內，地下水異常豐沛，經過試驗無法成槽開挖，且因為卵石層存在導致無法使用機械頂管施工和鋼板樁支護明挖的工藝施工，只能采取人工頂管。人工頂管存在極大的安全隱患，通過頂進方向開膛式明挖配合頂管施工很好地解決了施工安全、技術、經濟、工期問題，原計劃4個月的施工工期，通過此工藝僅僅用了1個月就完成了施工管道施工。

關鍵詞：復雜地質段? 管道施工? 開膛式明挖配合頂管施工? 施工快捷經濟安全

中圖分類號：TU992.05? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）10（c）-0055-03

Abstract： A municipal road sewage pipe in a city is buried deep， and is located in a layer of quicksand， gravel and pebble. The groundwater is abnormally abundant. After testing， it cannot be excavated， and because of the pebble layer， mechanical jacking and steel sheet pile cannot be used. The construction of supporting and open cut technology can only adopt manual pipe jacking. There are great safety hazards in manual pipe jacking. The open-bore open excavation in the jacking direction and the pipe jacking construction can solve the problems of construction safety， technology， economy， and construction period. The original planned construction period of 4 months， through this process only used the pipeline construction was completed in 1 month.

Key Words： Complex geological section; Pipeline construction; Open-bore open excavation with pipe jacking construction; Quick economical and safe construction

該文主要講解在地質復雜情況下，采取機械頂管、人工頂管、鋼板樁支護、放坡開挖均無法進行施工的情況下，采取在頂進的管位上開膛式明挖配合頂管的施工，有效地解決了安全、經濟、工期的問題，原計劃4個月的頂管施工通過不成槽明挖配合頂管僅僅用了1個月就完成了，且此方案在費用上和原設計明挖相差不大，此工藝綜合解決了工期、造價、安全的問題。

1? 項目概況

1.1 項目情況

某城市主干道A道路，全長4km，其中終點與另一條市政道路B道路交匯，此道路終點300 m范圍內有D1000污水管道和D1200雨水管道，以道路路面高程為0計算，其中污水管道埋深-7.5 m到-8.5 m，雨水管道埋深在-3 m到4 m，雨水管、污水管道平面距離為2 m，管道布置在10 m中央綠化帶內。

1.2 地質情況

-1 m到-3 m范圍內為雜填土，-3 m到6 m為流沙層，-6 m到10 m為砂礫層，-10 m以后可探測范圍內為鵝卵石，經判斷，此處應為一古老河床遺址。另與B道路平行有一條河流，枯水季節水位高度在-8 m左右，豐水期在-4 m左右。

1.3 施工背景

因此處原為一工廠，地勘未進入勘測，此段道路在施工中未能預料到下面復雜的地質情況，在初次進場施工中按常規施工辦法采取開挖工藝，隨著開挖發現流沙層，隨對施工方案稍做調整，將基坑開挖坡面由1∶1調整為1∶2，在挖至-4 m后，發現沙礫層，隨停止施工，開挖探坑，經探測發現下層為砂礫層，且地下水非常豐沛?？碧胶罅⒓赐Ｖ故┕?，封閉已開挖基坑，研究制定新的方案。

2? 方案比選

擬選方案如下。

（1）鋼板樁支護，開挖施工。按現有已開挖基坑進行鋼板樁支護，根據鋼板樁施工要求，插入土層部分和開挖部分至少按1∶1控制，鋼板樁需插入土層在-12 m左右，根據地勘探測情況，鋼板樁難以實施至設計標高，鋼板樁支護技術上不可行。

（2）分級放坡開挖，第一級開挖4 m，按1∶2開挖，預留2 m平臺，第二級開挖至基底，按1∶3放坡開挖，采取邊開挖邊抽水。經計算，開口線至少在道路中線22 m以外，超出道路紅線，且土方開挖工程量大，工藝是否可靠還需開挖后確定，況且道路右側還有一座廠房，容易對廠房的安全造成隱患。因此放坡開挖從經濟、技術、現場及征地情況綜合判定不可取。

（3）采取頂管施工，首先進行沉井施工，沉井施工完畢后采取機械頂管，因管位處于砂礫層，且部分段落內是鵝卵石，在機械頂管中泥水平衡式、土壓平衡對卵石層都無法正常實施，需對土質進行改良，因此只能采取人工掘金配合千斤頂頂進的方式實施，在同時還需同步實施人工降水，考慮地下水充沛，容易發生管涌和掌子面坍塌，人工在掌子面掘進中風險較大，采取此工藝需對掌子面處土層進行注漿，注漿效果難以控制，造價難以控制，施工風險較大。

（4）采取明挖配合頂管施工，因進場施工時已按放坡開挖施工完第一層基坑開挖，按此工藝可以較好地利用此已開挖基坑，不會造成工程浪費。首先按頂管施工措施每100 m設置一個工作井接收井，在管道頂進前進方向配合一挖機在管道前進行挖坑式開挖，開挖至管道標高，千斤頂迅速頂進，頂進一節管道后挖機停止開挖，待后續管道吊裝到位，安裝就位后，繼續開膛式開挖，挖至管道標高后，利用千斤頂頂進，如此循環至貫通兩個工作井。邊開挖邊頂進，且經濟性較好，且對前期開挖不會造成浪費，因機械開挖配合機械頂進，全程無人員進入管涵操作，安全上最優。

3? 擬選定方案及變更流程

經過技術、經濟、安全分析，確定采用明挖頂管方式。由施工單位向監理單位申報變更申請，監理同意后報建設單位同意。建設單位同意后，設計單位根據擬定方案設計頂管要求及工作井結構圖并報圖審單位進行結構審查，施工單位根據變更圖紙結合方案進行組價，由監理、建設單位審核后報行政主管部門批復，變更批復后開始實施。

4? 施工工藝及過程

（1）沉井施工。此段共計300 m，設計每100 m一個沉井，其中兩個接收井，兩個頂進井，沉井總下沉深度為5～6 m，因此沉井按6 m高度一次成型方案進行施工。在已開挖基坑內定位工作井，并在現有高程內再向下開挖2 m，挖至含水層停止，并立即澆筑底板混凝土，待混凝土澆筑24 h后，工人進場開始對側壁立模板并按圖紙綁扎鋼筋。模板鋼筋工程施工完畢后澆筑混凝土。待混凝土強度達到80%，拆除模板并鑿除地板，工作井內配置一小型挖土機配合人工開挖砂礫及卵石，每天大約下沉0.3～0.5 m，5天左右沉井下沉至設計標高，配置一個抽水泵，邊抽邊下沉，待下沉至設計標高工作井地板開始混凝土封閉，沉井施工完畢。

（2）頂進準備。校核擬投入千斤頂，按污水管定位在側壁開鑿管位，并在沉井內設置一個集水井，配置潛水泵進行人工抽排因頂進中滲出水流。配合一汽車吊，進行管道吊裝就位。

（3）頂進施工。通過吊機吊裝管道至工作井內，人工配合就位，首節管定位后挖機就位，順著井壁開挖至設計標高，千斤頂迅速頂進，頂進一個管位后，進行第二節管道吊裝安裝，待管道就位后挖機進行開膛式挖掘，待挖至設計標高后，千斤頂迅速頂進，每頂進6 m進行線性和標高的復核，出現反坡和線性偏位及時進行糾偏，按此循環直至貫通兩個工作井。為減少頂進中阻力，已頂進管道不易進行回填，待工作井內頂管施工完畢后再進行回填施工。

（4）基槽開挖。挖機在頂進前進方向開膛式的挖掘，經現場觀察，基槽穩定時間在10 min以內，滿足每節管道頂進的工作時間要求，因此在基槽穩定時間內可以完成已開挖基槽內管道。因地下水在8 m左右，管道標高在8.5 m，地下水以上基槽穩定時間能滿足要求，邊挖邊頂進。

（5）污水管回填施工。待污水管頂進完成后，管頂50 cm以內采用已開挖細沙回填，回填完成后灌水密實，然后分層回填至雨水管高程，碾壓密實后按設計澆筑雨水管墊層，待墊層施工完畢安裝管道后澆筑包封混凝土，回填砂石至設計標高，此段雨污水管道施工完畢。

5? 注意事項

（1）鑒于土質的穩定性較差，為避免重復工作挖機配合頂進不可超前，每次按一個管位進行開挖，并與頂進應趨于同步;（2）頂進中檢查井內配合人工地下降水，增加開挖基坑的穩定性，保證在頂進中開挖面穩定性滿足頂進要求;（3）頂進完成后不應回填管道，待兩個檢查井貫通后再按設計要求進行管道回填;（4）對于管道內切進的土方在不影響頂進不建議清除，待頂進完成后再進行清除，必須清除應停止頂進進行清除，且配合地下降水，確保人員安全;（5）頂進中不可中斷12 h以上，否則后續難以頂進推動。

6? 工藝應用意義

（1）按人工頂管此段施工計劃4個月完成，按此工藝1個月完成，所需時間主要集中在沉管施工中，對于節省造價，節約工期具有很大的示范意義。在一些軟弱地段施工時，此工藝具有很好的借鑒意義。（2）在城市管道改造中，不具備大開挖工作面，工期緊張的情況下，該方法小斷面放坡開挖或垂直開挖配合頂管施工具有較好的借鑒意義。（3）在地下水充沛，碰到地質復雜，采取機械頂管施工、人工頂管施工有困難，此工藝有較好的使用前提。

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