砂層頂管下穿市政道路施工的沉降控制技術

張昕

摘 要：市政道路施工中，受多種因素的影響容易出現道路沉降問題，沉降問題會威脅公路的平整性和安全性。為此，在市政道路工程施工中，務必嚴格控制沉降。本文就將重點分析砂層頂管下穿市政道路施工的沉降控制技術，以供參考。

關鍵詞：砂層頂管;市政道路施工;沉降控制技術

在傳統的路面施工中，通常以地質和土質較差的沉降段作為主要的施工路段，其關乎工程的施工質量。路基路面是高速公路施工中的關鍵內容，關乎市政道路的建設質量。為切實保障高速公路路基路面施工質量，延長公路壽命，保障行車安全，就有必要不斷完善施工技術。

1 市政道路路面沉降的危害

在市政道路建設中，務必高度重視人們的出行安全。在工程施工中可能檢測到部分安全問題，交通事故與道路建設中沉降段施工不科學或路基路面質量不達標有關。上述問題可使車輛在沉降段行駛中出現跳車問題，進而出現車輛輪胎損壞，使車輛處于失控狀態。出現事故后，也容易出現路基路面損壞問題。所以采取有效措施不斷提升施工質量，也成為市政道路建設中的主要任務，這可提高道路平整度，增大運行的安全系數。

2 工程概況

某立交橋工程是六條道路的交叉口，是當地十分重要的交通樞紐。立交范圍內南北向的污水管道為市區內污水主干管道。管道主要采用雙排布置方式。污水主線設置于道路的東側，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，且管道下游地質結構由上到下分別為回填土層、黃土狀土（粉質粘土）、黃土狀土（粉質粘土）、粉細砂和中粗砂。回填土土層厚度為0.5 m～6.5 m。底層標高為378.60 m～386.45 m。2層黃土狀土（粉質粘土）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，底層標高為356.25 m～361.36 m。

3 工程難點分析

工程施工前，項目部工作人員開展了全方位的地下管線勘察工作，工程施工段新建頂管長度為110 m，管徑為1 500 mm，且管線主要分布于該區域主干道下方和地鐵線的上方。主干道標準為雙向10車道，道路寬度為45 m。且道路下方設有雨水管道、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復雜，加大了工程施工的難度。

施工路段的頂管地質處于粉細砂層，上層地質以粉質粘土為主。且土的粘聚力較差，結構的穩定性較差，因此在工程施工中也易于產生地面塌陷問題，在工程施工中也出現了不同程度和類型的問題。由于該段地質概況較為復雜，無地下水分布，施工人員決定采用泥水平衡式頂進法施工。該方法能夠學習并借鑒相對成熟的經驗，也可充分保障技術的穩定性、可靠性和安全性。

泥水平衡式頂進法無需大量的施工人員，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性，加快工程的施工速度，改善施工密封的效果。機頭對管道周圍土體不容易產生不利影響，同時地面下沉的幾率較小，可做到連續施工，使用泥水輸送棄土，無土方搬運和起吊等危險系數較高的工作內容，可有效降低甚至規避工程的施工風險，應用于長距離頂管施工中[1]。但是該方法在施工中需要大量的作業設備，泥漿管理工作不到位容易產生外泄問題，進而引發環境污染。多次檢測泥漿的配比，按照規定要求完善檢測及防護工作，從而更好地展現該施工方法的優勢。

4 施工控制要點和措施

按照規定要求落實頂管工作井和接收井施工后，需結合計算的頂值設計反力墻。反力墻混凝土強度滿足設計強度后便可開展頂管施工。工程施工中需先做好機具就位，之后安裝設備，制備泥漿，隨后開展檢測工作，檢測工作符合要求后要開機進洞，依據規范輸送泥漿，安裝管節，隨后開機頂進。此時，工作人員要做好監控測量工作，之后進行后續管節安裝頂進工作，將機頭引入洞內。工程施工中必須準確把握如下幾點注意事項：

4.1 機頭進洞

資料顯示，砂層地質在應用泥水平衡施工法的過程中，要高度重視機頭進洞環節，確保進洞的安全性。機頭進洞中洞口封堵嚴密性較差、砂層地質粘聚力較差、洞口砂層流失嚴重、地面塌陷等問題，均是影響機頭進洞的關鍵問題，這也關乎洞口土層加固和頂進效果。該地質層的埋深較大，土體壓力較大，洞口容易出現坍塌問題。為此，施工中在近處洞口位置設置了單排樁徑Φ500 mm高壓旋噴樁，樁間的距離為400 mm。同時施工中選擇普通硅酸鹽水泥，樁長需較洞口標高高1.5 m，每延米控制在150 kg以上[2]。

4.2 檢測泥漿配比

管道層位于粉細砂層，滲透系數和比重數值較大，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損失的粘土梁，泥漿濃度也處于動態變化，需要持續向泥漿當中摻入適量的粘土和膨潤土，以高度保障泥水的穩定性。

4.3 控制頂進速度

頂進施工中，務必嚴格控制頂進速度，確保工程施工的連續性。如無特殊情況，不得中斷頂進施工，如長期處于停機狀態，則要采取科學有效的處理措施，以免卡住機頭。由于管道處于砂層地質，泥水流失問題尤為普遍。此時需適度加快頂進速度，將頂進速度控制在2～2.5 m/小時。為避免工程施工中出現踏空的問題，在頂進施工中，受到吊裝管道或其他因素的影響，必須關閉進漿閥門，不得沖刷掌子面，以保證地層的穩定性。如頂進施工中出現沉降問題，要及時停止工程施工，同時采取科學有效的處理措施。

4.4 監測出渣量

理論出渣量：

V0=Q（1ρ3-ρ2）/ρ1

式中ρ1為粉砂比重;ρ2為進漿比重;ρ3為攜渣出漿比重。

V=π（D/4）2L

式中L為每小時進尺長度;D為刀盤外徑。

比較理論出渣量和實際出渣量，如實際出渣量多于理論出渣量，頂管出現超挖問題，可能會出現地面塌陷;如實際出渣量與理論出渣量基本相同，則處于理想的頂進狀態;如實際出渣量小于理論出渣量，則頂管存在欠挖問題，而地面則會出現冒頂現象。

5 沉降監測措施

5.1 確定監測目的

該段頂管由于下穿主干道，車流量相對較大，且周邊沒有設置分流道路，因此，需要監測管道軸線和通行道路，以免產生地面塌陷等問題。如超出預警值，需及時停止頂進施工，并采取切實可行的措施確保道路正常通行[3]。

5.2 明確監測項目和監測周期

為促進工程施工有序開展，應積極組織專家研討通行路面的監控方案，將監控周期分為施工期監控和穩定期監控，確定管道通過的沿線道路沉降監測、道路周邊的路面水平位移和裂縫監測的內容及標準，如表1所示。

5.3 布置沉降點

由于頂管地處粉砂地質，頂進時易于產生管道上方空洞問題，人員要在沿管道軸線方向設置監控點，并在軸線兩側設置輔助監測點。此外，監測點的間距也必須做到均勻。如監測點處于行車道車輪軌跡外部，則可及時將其調整到道路標線位置，有效控制行車對監測點所產生的負面影響。監測點需使用施工窨井，在窨井內按照規定要求做好沉降點布置工作。

5.4 結果整理

由專人測量，開展復核工作，積極整理測量數據，與前一次的測量結果仔細比較，之后繪制沉降變化曲線。分析后發現，沿管道軸線沉降量達5 mm，主要原因為道路施工路基沉降，并未受施工的影響。頂管施工后運行2年，工程并未出現裂縫或沉陷等病害，達到了預期的施工效果。

6 結束語

市政道路施工中，沉降控制有利于保證工程的穩定性和安全性。為加強工程施工效果，應當結合工程實際和要求，采取切實可行的施工技術，做好沉降監測，合理布置沉降點，明確監測項目和周期，以此加強工程建設規范性，促進市政道路的平穩運行。

參考文獻：

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