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- 2019-03-14 12:07:13
1. 前言
目前城市燃气管道埋设中使用的非开挖穿越技术主要有定向钻和顶管两种。当遇到需要顶管穿越时，设计单位设计的顶管作业井的施工图普遍采用沉井。沉井的下沉方式有：排水下 沉、不排水下沉、中心岛式下沉3种。主要优点是安全、可靠。缺点是施工工艺复杂，造价太高，施工工 期长。当场地地下水位高、水量大。地层中含有淤泥 及松散砂层等不良地质条件时。采用排水下沉的方 式施工沉井亦存在不安全因素。
当地下水位高、水量大、地层中存在大量流砂等不良地质条件时开挖顶管作业井。开挖前首先应该进行止水、止流砂等预先支护加固的处理措施。工程上常用的止水防渗加固方法有：高压旋 喷注浆法、深层搅拌桩法、冻结法、袖阀管注浆法等。 在城市燃气管道埋设过程中。限于场地条件及周边建构筑物的影响。需使用大型机械设备施工的地基处理方法往往又不适宜采用，怎么办?
本文以深圳宝安大道次高压燃气管道穿越新沙路的顶管作业井为例。介绍一种新颖的顶管作业井的支护设计和施工方法。
2. 工程概况及工程地质条件
2.1 工程概况
宝安大道新沙路顶管工程有2段顶管，共4个作业井。接收井直径4.0m、工作井直径6.5m。两段顶管长度分别为100.85m和107.52m：开挖深度分别为8.6m和9.9m。场地原始地貌属滨海海陆交互相河流人海地段。其中。新沙路2#顶管工作井位于宝安大道与新沙路交汇处，交通流量非常大，场地狭小，不适宜大型机械进场进行作业井支护施工。
根据现场环境和地质条件，对地层进行预先支护加同的方法采用了微型桩 止水桩。施工使用的设备就是常规地质勘探使用的XY一1型钻机。其自重约1.5工，钻探机械占地仅仅1.5m*2.0m。
需要说明一点：这里所指的微型桩是岩土工程业界约定俗成的一种称谓。
特指由小型钻机施工的桩，也叫树根桩。
成桩工艺是：泥浆护臂钻孔-插管注浆、置换孔内泥浆-安放钢筋笼或工字钢-填碎石- 二次注浆。微型桩的直径一般小于0.4m。而本工程 微型桩桩径采用0.4m-0.6m，按照《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—2008)，桩径d介于250mm一800mm的桩归类为中等直径桩，d≤250mm才是属于小型桩。
2.2 工程地质条件
以2#工作井为例，根据钻探及实际开挖后修正的地层如下：
（1）0.00m一3.00m为杂填土：含砖块、混泥土石块，非开挖拉管，局部还埋藏有已废弃的建筑物钢筋混凝土基础，底部0.3m～0.5m为抛填的块石。
（2）3.00m～6.00m为淤泥：黑色，含腐殖质、细砂 和贝壳，很湿，软塑。
（3）6.00m～8.80m为细沙：浅灰一浅白色，较纯净， 粘性土含量小于7％，饱和，松散。
（4）8.80m以下为风化残积土(砂质粘性土)。黄褐色，湿，可塑。
（5）地下水位埋深2.40m，非开挖施工，为孔隙潜水，地下水丰富。
陕西华伟建设有限公司，承接PE管、水泥管、钢管等各种口径的管道顶管工程。自来水、污水、雨水、
电力、石油管道，以及公路、铁路、水利、给排水等顶管工程。经营范围包括水平定向钻、泥水平衡、人工掏管、管道修复等专业的非开挖工程。
公司是以非开挖地下管线铺设为主业，从事各种管道铺设、维护的企业。拥有自己的施工队伍，可为客户提供优质服务，陕西华伟建设以优质的服务承若（非特殊原因），300公里范围内，做到3个24小时，即24小时内看工地，24小时内报价，签合同后24小时内设备到场。业务服务区域：陕西及西北五省等区域。欢迎来电来函交流与合作。
华伟建设拥有市政总承包二级资质；石油化工总承包三级资质；安全生产许可证；质量、服务单位诚信认证证书；重合同守信用认证证书；质量管理体系认证证书；环境管理体系认证证书；职业健康管理体系认证证书等。荣获优质顶管工程奖；陕西省质量信得过企业证书；守合同重信用企业证书；质量、服务、信誉AAA企业证书等等。
非开挖顶管施工：钻导向孔的关键技术是钻机、钻具的选择
钻导向孔的关键技术是钻机、钻具的选择和钻进过程的监测和控制。可根据不同的地质条件以及工程的具体情况，选择合适的钻机、钻具和钻进方法来完成导向孔的钻进。
导向孔施工钻具具有钻孔、变向、通磁和输送钻液的功能。通过人机协调控制，严格按已设计的轨迹完成导向孔施工。钻孔施工是以高压钻液射流和钻头板切削共同完成的；钻头板以及安装板上的钻牙，在钻头旋转钻进时起辅助的切削作用，在钻杆推进时起变向作用；容纳管（探棒室）用来放置（探棒），在容纳管上开有通磁槽，并用非金属材料密封以防止高压钻液进入，发射的电磁波经通磁槽向外发射。钻杆和钻头内部应提供足够大的通道以满足对钻液流量的需求。
灌浆顶升技术在顶管施工中的应用
3.4 顶升纠偏情况
3.4.1 纠偏方案的选择
管线偏位停顶后， 施工单位提出了灌浆顶升纠偏方案; 大开挖施工方案。考虑到施工现场的实际情况， 根据压密灌浆的作用机理， 经有关专家的多次论证后， 认为采用方案， 即灌浆顶升技术对已偏位管线进行化学灌浆纠偏加固有三个有利条件， 即:
(1) 管线上覆土层(松散填土、淤泥等) 具有高压缩性;
(2) 加固区域内粉细砂层的强度特性， 能为浆泡产生的上抬力提供较好的“ 支座反力” ;
(3) 顶管施工过程中， 大量砂土流失而形成的空洞及沉降， 一方面能够在注浆过程中得到回填， 另一方面为管线的抬升提供一定的空间。
3.4 .2 顶升纠偏加固方案
3.4.2.1 材料选择
方案中所使用的材料是采用化学浆与水泥浆混合的双浆液。混合后的浆液具有以下特性:
(1) 浆液凝固时间短， 可准确地控制在几十秒至几分钟之内。固结是在瞬间发生并完成。
有利于控制浆液的作用范围;
(2) 不会对顶管有影响;
(3) 对地面环境及地下水资源无污染。
3.4.2.2 灌浆孔布置
顶管管线底板离地面约8 m， 根据管线下沉程度的不同和不同部位的具体情况( 图3 )， 在管线内布置灌浆孔， 钻孔深度3 m ， 布孔位置如图4。
3.4.2.3 灌浆参数
(1) 灌浆压力。
根据现场情况， 初始灌浆压力不大， 约为0.3 一0.5 M P a ， 以免浆液未固化前扩散得太
远。待管体刚开始抬动， 压力逐渐增大， 此时压力控制在1 M aP 左右， 使管线产生预定量的顶升， 同时促使上覆土层产生挤密， 以提供管线提升的有效空间。
(2) 注浆量。
注浆量的大小与抬动高度(位移) 是一致的， 因而注浆量是通过管线的顶升位移来进行控制的。当单次顶升位移达到设计值( ≤5 cm ) 时， 再移到下一灌浆孔， 再按同样的标准均衡地进行压浆， 以保证管线整体抬升。单孔灌浆水泥用量不超过1t， 水泥浆进浆速率小于201/ min。
3.4.2.4 施工工艺
(1) 钻孔。首先， 按设计要求布置好灌浆孔， 用小型钻机预先钻孔， 深度为20 c m ; 其次， 按孔位情况布置两个膨胀螺丝， 安装好止水胶垫钢板， 以防止钻穿钢筋混凝土管时涌砂涌水， 然后用小型钻机钻穿钢筋混凝土管; 最后， 安置已装好单向出浆装置的1.5 寸灌浆管， 并用膨胀螺丝固定止水胶垫、钢板， 以保证灌浆管内、外不会出现涌砂涌水， 用人工打管方法把灌浆管下到3 m 的深度。
( 2) 将配制好的水泥浆和化学浆经双液系统再通过灌浆管， 并在灌浆管出浆口处混合后灌人到土层中。
( 3) 灌浆次序。采取先外排后内排逐步加密的方式灌浆。为此， 采用分段双液循环反复灌浆方法， 少量多次循环反复灌5 一10 次，非开挖铺管， 直至偏位高程达到设计要求时止。
3.4.3 顶升纠偏效果经过30 d 的纠偏施工， 下沉管段已升至设计原位，宝鸡非开挖， 纵坡符合设计要求， 轴线位置控制、各管节管道内底高程的允许偏差均在规范要求以内( 见图5 )， 管段接口及管身没有明显的渗漏现象。
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