一种顶管进出洞口超前加固方法的探讨

一种顶管进出洞口超前加固方法的探讨

黄杰

中国一冶集团有限公司交通工程公司

摘要：顶管施工作为不开槽管道施工工艺越来越多被应用在市政工程管道施工中，在富水地区顶管进出洞的加固是否得当直接关乎着顶管施工的成败与否。本文结合工程实例，针对富水地区顶管进出洞口加固处理提出了一种超前加固处理的方法，希望能给类似工程施工提供一些参考意见。

关键词：顶管；进出洞口；超前加固

1引言

随着我国市政建设的发展，城市市政管道设计直径越来越大，管道施工环境越来越复杂。市政管道施工常需要穿越通车的市政道路、地面建筑物、既有地下管线等，采用开挖方式埋管受到太多制约因素无法实施，作为不开槽管道施工的顶管施工工艺越来越多的被采纳和推广开来。

在富水地区进行顶管施工时，顶管进出洞时受地下水压影响，极易发生地下水从洞口四周涌入，顶管机头下沉等问题。严重时还会发生洞口上部土方塌陷，泥浆涌入工作坑的不良事故，危机地面建筑物或上部管线。因此顶管进出洞口处理是顶管施工成败的关键。本文结合工程实例就一种顶管进出洞口超前加固方法进行一番探讨。

2工程背景

阳大路拓宽改造工程位于武汉市新洲区阳逻经济开发区，道路设计红线宽60m，污水管道位于道路南北两侧，其中数处需要穿越既有石油管线和正在通车的阳大路，此部分区域污水管道施工采用顶管法施工。本工程污水管道平均埋深8m左右，穿越土层以稍密细砂为主，场区临近长江，地下水丰富，因此顶管选用泥水压平衡顶管机施工。为防止开洞后地下水涌入，造成洞口土体塌方，以及顶管机头进洞后下陷等不良情况发生，必须对洞口土体进行加固，保证顶管进出洞口的安全。

3加固方法选择

顶管洞口常规加固方式是采用注浆方式对洞口土体进行加固。经讨论本工程初期制定了三种加固方式：

1）在洞口开洞门后，从洞口打入注浆管，对洞口四周进行压密注浆，注浆浆液采用水泥浆，水灰比1:0.5控制、注浆范围为洞口四周上下，左右各2m区域，顶管顶进方向5m区域。

2）采用高压旋喷桩从地面在洞口顶进方向进行注浆加固。加固区域为紧贴工作井洞口一侧墙体，沿管道顶进方向5m，左右各1m区域进行高压旋喷桩加固。旋喷桩长10m.

3）超前加固方式：工作井结构施工时在顶管洞口四周预埋一圈预留孔，浇筑结构后临时封堵，进行工作井下沉，下沉就位后对预留洞口进行疏通，打入注浆管进行压密注浆。

经讨论研究，方案二采用高压旋喷桩进行垂直打入顶管顶进方向土体进行加固效果最好，但是需要打设的桩体较多，施工成本相对较高。方案一，是在工作井封底后打开洞口再进行压密注浆，注浆完毕需等加固土体达到强度后再进行顶进，同时由洞口向四周外扩区域进行注浆加固，加固区域精度控制难度较大，加固效果难以保证。方案三，采用预留洞口进行超前加固方式，在工作井完成底板浇筑后次日即可进行注浆加固，加固完成后待底板强度达到设计强度后进行洞口破除，此期间加固土体已经可以达到足够强度，不占用工期。同时通过预留洞口注浆加固能够很准确的加固目标土体，施工简洁，经济合理。因此本项目选用第三种加固方式。

4具体施工方法

1）、顶管工作井钢筋绑扎完毕，安装模板时，在距离洞口四周外延50cm预埋一圈导向管，导向管直径10cm，材质可采用PVC管或钢管。导向管环向间距30cm，角度沿洞口方向外扩5°-10°度为宜。

2）、将导向管内用黏土填塞密实，管口用M30砂浆进行密封。浇筑工作井结构混凝土，开挖工作井内土方，工作井下沉到位、完成封底。

3）对预埋的导向管进行疏通，沿洞口水平方向从导向孔打入Φ40注浆管，注浆管长度L，L略大于顶管机机头长度。

4）对打入的注浆管进行注浆，注浆采用水泥浆，浆液配比为1:0.5~1:1。注浆压力小于或等于1.5Mpa，注浆扩散半径控制在400mm左右。注浆采用间隔注浆方式，由低向高依次进行。所有小导管注浆完毕后，在顶管洞口形成一圈由水泥土环形帷幕，起到止水和加固土体的作用。

5）注浆完毕后，对注浆洞口残浆清理干净，割除外露部分注浆管，并用M30砂浆对导管口进行封堵密实。

6）进行顶管机设备吊装，注浆区域达到一定强度后进行破洞门、顶管进洞施工。（通常在顶管机设备吊装完成后，洞口注浆区域已达到了足够强度，可以直接进行破洞门施工。）

5结语

阳大路拓宽改造工程顶管施工通过进行顶管洞口四周超前加固方式进行土体加固处理，在顶管破洞后未发生洞口上方土体垮塌及流砂现场，顶管机头进洞后顶进平稳，未出现机头下陷，上翘的情况。整个顶进过程中路面沉降较小，上部管线安全也得到很好的保障。

随着城市建设的发展，顶管技术作为常用的一种不开槽管道施工技术，在市政工程施工中被广泛的应用。但由于顶管施工环境一般较复杂，受地质条件影响其自身仍然存在一定的局限性及风险性，如进出洞措施、顶进、穿墙、曲线顶管等。如果采取处理措施不当，将导致不可预知的风险，所以在施工过程中必须根据具体问题采取相应处理措施，确保工程顺利实施，防止工程事故发生。本文结合武汉市新洲区阳大路拓宽改造工程顶管施工的实际情况，对富水地区顶管进出洞口加固方式进行了探讨，希望在给同类工程实例一些经验和借鉴。

参考文献

[1]王斌孙亚刚任润田邵礼荣谈顶管施工进出洞预加固措施山西建筑2017年43卷第34期189-190页

[2]张悦地下顶管进出洞设计与施工技术研究特种工程2002年第1期34-38页