污水頂管施工導致某省道路面沉陷處理方案

陳建軍

(東南大學建筑設計研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

0 概 述

江蘇蘇南某省道，為雙向四車道一級公路，設計速度100 km/h，路基寬度28.5 m。周邊某鎮污水管網工程，采用頂管下穿該省道，頂管下穿長度50 m。

頂管施工完10 d左右，即發現道路路面發生沉陷，沉陷呈盆狀，沉陷最大值達到18.8 cm，最深處在中分帶北側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 管道設計及施工概況

頂管采用泥水平衡機械頂管方式施工，采用DN800鋼筋混凝土管，混凝土強度等級C50，抗滲等級S8。穿越處，管道管頂覆土深度約7.9 m。

根據本項目安評報告，頂管下穿界司線的管材、交叉角度、管道埋深均滿足規范要求，頂管引起公路的沉降計算結果為3.0 mm，穿越管道孔壁穩定性理論上處于安全可控范圍內。

2 工程地質情況

對管道沿線布設鉆孔，根據地質勘察結果，頂管附近場地土層情況如圖2。

圖2 工程地質剖面圖

頂管位置在砂質粉土與粉質黏土的分層處，容易造成上層粉土坍塌引起地面深陷變形。通過鉆探發現兩層較差的土，即第3A、3C層土有機質含量較高，有機質含量等土試數據，水泥土注漿或旋噴加固可能效果不好。

根據現場調查，道路兩側有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方面：一是因施工擾動使土體天然應力狀態發生變化，土體中的土壓力、孔隙水壓力、土體密實度、地下水狀況等也發生了變化，因產生了附加應力而使土體發生變形，引起地面沉降；二是施工所采用的頂進速度、注漿壓力、管線糾偏等外在因素引起的地面變形。

根據本項目頂管處地質勘察結果，頂管穿越處土層為3B、3C土層，3B層為砂質粉土，透水性強，易產生流砂，容易產生沉降、坍塌；3C層為粉質黏土，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，在動力作用下極易破壞土體結構而降低強度，形成土層沉降。

本次污水管網工程，施工單位頂管頂進施工過程中，在刀盤切削、攪拌及振動作用下，土體極易產生擾動，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程中，易存在頂進速度過快的情況，使得管周產生較大空隙，造成沉降。

道路南北兩側為魚塘，地下水位較高，水壓較大，施工時未有效隔離地下水也會導致土層的坍塌。

4 修復方案

污水管頂推施工，擾動了土體，造成路基下沉，為了提高路基的強度，對土體進行加固。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，需根據現場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應用廣泛，方便、工藝簡單、地基加固見效快、耐久性好、施工工期短等優點，可廣泛應用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質粘土、(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；樁長一般為10 m， 管道以上為6 m。樁頂標高控制在路面結構底40 cm。

高壓旋噴樁施工完畢后，重新修復原有路面結構。

圖4 高壓旋噴樁立面(單位：m)

施工過程中對路基、路面變形情況進行監測。施工過程中每半幅路面及路側應設置高程觀測點，每1～2個施工工作日做一次高程觀測以保證工程質量。根據施工進度中路基、路面變形情況的變化及時調整灌漿壓力等施工工藝。

5 結 語

路面修復后，通車近兩年時間，目前該省道的路面使用狀況良好，未再發生沉陷及其他路面損壞現象。本次高壓旋噴樁技術的成功運用，可為類似情況的處理提供借鑒經驗。