复杂城市环境下顶管施工技术详解

1.工程概况廉江市生活污水处理设施捆绑PPP项目工程是广东省环保厅的重点工程。该工程在廉江市城区的配套管网全长13.2km，其中顶管段5.2km。管径为Φ1350~1650mm，管道埋置深度为4~8m，采用泥水平衡法施工。顶管段贯穿城区，沿廉江河两岸分布。 2.复杂城市环境 2.1 地质条件

1.工程概况

廉江市生活污水处理设施捆绑PPP项目工程是广东省环保厅的重点工程。该工程在廉江市城区的配套管网全长13.2km，其中顶管段5.2km。管径为Φ1350~1650mm，管道埋置深度为4~8m，采用泥水平衡法施工。顶管段贯穿城区，沿廉江河两岸分布。

2.复杂城市环境

2.1 地质条件

顶管工作井和施工线路距离河堤都很近，地下水特别丰富；并且岩土种类较多，有垃圾土、粉砂层和较为坚硬的石灰岩（部分强度高于100MPa）、溶洞、孤石等特殊性岩土，大部分顶管段还处于半岩半砂或半岩半土段，在顶管施工时极易造成地面塌陷和机头偏位。

2.2 周边环境

由于地处廉江市老城区的人口稠密区、大型商业集聚区，线路下穿多条主干道和众多建构筑物，周边社会环境相当复杂。

2.3 管线分布

顶管段处在廉江市老城区，地上地下各种管线纷乱交错，各种管线的资料也年久缺失，地形地貌的改变也造成了仅有资料的不准确。

3 主要的技术措施

3.1 建构筑物保护

3.1.1 钢板桩防护

对临近的电线杆、路灯和建构筑物，采用钢板桩防护。钢板桩距路灯、电线杆不小于2m，且距基础外边缘不小于1m；钢板桩距既有建构筑物不小于3m且距基础外边缘不小于1.5m。考虑到减小对既有防护物的扰动，钢板桩均作不拔除处理。

3.1.2 高压旋喷桩加固

对临近建筑物构筑物处采用高压旋喷桩进行止水加固。桩径为Φ500mm，桩端进入基础以下密实土层1m，若遇地质夹层，桩必须穿过，桩排数和根数根据具体情况确定。旋喷桩采用单管法进行施工，水泥强度等级为42.5，水灰比为1.0，桩间搭接15cm，喷射管分段提升的搭接长度不小于100mm，喷浆压力要达到20MPa，提升速度为20cm/min。

3.2 管线保护

3.2.1 施工道路下方管线

当管线上部覆土厚度较薄或施工荷载大于管线保护设计荷载时，采用22mm厚钢板铺在管线上方路面，钢板铺设宽度考虑管线范围两侧各加宽1.5m 。

3.2.2 基槽中裸露的管线

当施工过程中遇到的可以临时切断且可以改动走向的地下管线时，在取得业主单位和其管理部门的批准后，可临时切断或迁改。雨、污水管临时切断要做好管道封堵和排水；改迁后管线要按照原管线的设计图进行恢复。当管槽开挖过程中遇到不可切断或不能迁改的管线（供水、供电、电信、燃气及其它）时，应针对不同管线特性、管道材质、管径等特点对应采取如悬吊法等可靠的保护措施以保证管线安全。

3.3 溶洞处理

3.3.1 有填充物溶洞

采用注浆的方法对溶洞进行处理。注浆孔间距试验段为1.0~2.0m，实际施工时取1.5m，呈矩形布孔，成孔口径110mm，孔深至溶洞底面。制浆材料按照1：1配比，水泥浆采用普通搅拌机拌制，搅拌时间不小于180s。注浆区域的注浆顺序为：中心一外围或者外围一中心，隔孔注浆施工。注浆材料为纯水泥浆，注浆压力为0.2~0.5Mpa，提管保持匀速，速度控制在0.3m/min，注浆量控制在10~15L/min，每米水泥用量不小于75kg，使得岩溶土洞填充物在平面和深度方向连成一体，保证地基强度和变形满足要求。注浆采用一次性注浆，检验不符合要求时，再进行二次注浆。

3.3.2 无填充物溶洞

对于地勘报告已揭示存在岩溶空洞的K16孔附近，首先加密钻孔，探明溶洞的具体范围和大小，然后在溶洞顶均布灌注孔3个，灌注C20素混凝土将其填充，待混凝土初凝后再在溶洞范围内钻孔探明填充效果，符合要求后再进行后续施工。

3.4 半岩半土或垃圾土处顶管

3.4.1 半岩半土段

根据地质资料在其粉砂段、中砂段，紧贴管道外径沿里程方向先施工高压旋喷桩，桩径500mm，桩间距350mm，桩间搭接150mm，桩长至岩面或者管外底1m处；在砂砾、粘土或素填土段紧贴管道外径沿里程方向布孔进行注浆，孔间距1m，钻孔至岩面或者管外底1m处。两种方案的目的都是将软弱土层进行加固封闭，避免顶进过程中的泥沙流失，减少灾害的发生。实际施工时效果显著。需要注意的一点是：由于顶管段沿河两岸分布，当线路距河堤距离小于5m时应采用静压注浆，减小对河堤结构的扰动，在离河堤保护线1m范围内则不注浆。

3.4.2 垃圾土

垃圾土成分复杂，优先采用静压注浆方式对土体进行固结，采用和有填充物溶洞注浆同样的施工方法。顶进过程中全程控制顶进速度在10~15mm/min，并且预留机头上浮量，保证顶管机姿态准确，同时做好轴线和高程控制，另外及时排查顶管机故障并清除遇到的障碍物，保证顶进顺利。

4.工程质量评价

4.1 建构筑物和管线保护方面

根据施工过程中的监测资料显示，百信广场处临近线路建筑物监测最大沉降量在1~3mm，人民公园穿越道路处路面最大沉降量在0~2mm，其他部位的各项监测指标都满足规范要求，另外管线的保护和迁改工作也顺利有序。这些都保证了顶管施工的正常连续进行。

4.2 土体处理方面

目前，北岸所有顶管段已经贯通，按照以上控制措施，除个别地段有约0.1m的地面隆起外，其它管段一切正常，未出现地面变形和沉降，满足设计及规范要求。施工质量也得到了业主、设计和监理单位的认可。

5.结语

文中以实际的顶管工程为背景，介绍了复杂环境下的施工技术措施。实践表明，对于复杂的地质环境，必须有针对性地采取如袖阀管注浆加固、高压旋喷桩帷幕止水等技术手段，以获得可施工的空间和条件。对于复杂的周边环境，比如对临近建构筑物的区域进行必要的注浆或者其他加固手段来保证施工的顺利进行是可行的、有效的。当然也要辅以监测手段来保障，认真仔细梳理各种地上地下管线，按规范规章的要求进行处理，才能确保顶管施工的正常进行，诸如实际施工中用到的钢板桩加固法、悬吊法、加铺钢板法等措施都起到了很好的效果。