工程顶进中遇障的处理方案对比分析

序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了1篇的工程顶进中遇障的处理方案对比分析样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。

0前言

泥水平衡机顶管工艺作为一种成熟的非开挖施工工艺,目前在市政管道工程中的应用越来越广泛。但是在实际顶进过程中,由于地勘钻孔间距较大(一般在50~100m),地下障碍物物探摸排成果有限,实际场地地质情况较复杂等因素,顶管顶进过程中可能会遇到孤石、废弃桩基、古树根等地下障碍物。本文以南宁市某补水工程中的顶管工程为例,介绍了顶管顶进过程中遇到地下障碍物后处理方案的对比分析,为今后类似的工程案例提供了参考与借鉴。

1工程概况

1.1工程背景

拟建南宁市某补水工程中DN2000顶管工程,顶管段共计3段,总顶进长度约580m。顶管穿越的主要地层为②层粉质粘土、⑤层粉质粘土。②层粉质粘土以硬塑状为主,局部为可塑状。⑤层粉质粘土以可塑状为主,局部为软塑状。顶进管材为DN2000钢管,壁厚22mm,管顶覆土为6~8m。

1.2遇障情况

本工程中的顶管遇障段为3段顶管工程中的K0+072.95-K0+390.13段,见图1。该段顶管下穿创新路东段(现状公路)与现状公园。顶管工作井位于创新路东段东侧,顶管接收井位于公园绿地西侧。在顶管顶进至桩号K0+350时,顶管机机头遇到不明障碍物,电机功率突然增大,机头往左侧偏移,造成钢管局部出现内凹,经第三方检测单位现场实测,变形量达170mm。此时距离K0+390.13处的顶管接收井尚有约40m。顶管机遇障后,进行了补充地质勘查。根据补勘报告,该地下障碍物可能为木炭沉积物或古树根群。

2清障方案

根据顶管机机头向左侧发生较大偏移变形的情况,可判断该地下障碍物位于顶管机头右前方0~1m,位于地面以下约10m深。针对该地下障碍物,进行了清障方案比选,结果如下。

2.1地面清障方案

方案一为在地面采取全套管全回转钻机钻进至障碍物标高,破除地下障碍物后,回填钻孔,再由顶管继续顶进的方案。该方案的优点在于钻机占地面积小,清障效率高,其施工重点在于钻机清障过程与钻孔回填土的回填质量。钻机清障过程采用了全套管跟进,避免出现塌孔的现象;清障完成后的回填土需惨入4%~7%的水泥,回填土每堆高3m后应用重锤夯实后再继续回填,清障孔底部1m范围内的水泥掺量可适当加大,以确保顶管机头后续顶进过程中不会出现偏转。但是,该方案也具有不确定性。出现障碍物后对钻探点间距加密至15m之内,仍然不排除在钻探点之间还有其他古树根群或者其他障碍物出现。同时,该项目中机头已经发生了多达170mm的偏移变形,给顶管机继续顶进造成了较大困难;且在后续顶进过程中可能会发生纠偏困难甚至无法纠偏的情况。此外,经市场调查,当地没有能适用于该工程的全套管全回转钻机,需要从外地调运设备,周期长,造价高。

2.2开挖基坑后埋管方案

该方案采取从地面开挖管道基坑,挖出顶管机头后,将后续40m管道采取埋管的方式进行敷设,最终接入顶管接收井。基坑开挖深度为9.4m,坑顶放坡高度1m。支护采用钢板桩支护+三道钢支撑的基坑围护形式。钢板桩长度18m,钢支撑采用⌀609mm钢管,间距6m。钢板桩与接收井、管道相交处设置两排⌀700mm高压旋喷桩止水帷幕,坑外设置8口应急疏干降水管井。基坑支护平面布置、支撑平面布置及基坑剖面如图3~图5所示。该方案将剩余顶管段改为采用明挖基坑的方式进行敷设,是针对该项目中剩余顶管段长度仅40m这一特殊情况作出的备选方案。因为剩余顶管长度不长,使得该方案具有一定的经济可行性。同时,该方案避免了后续顶管可能再次出现障碍物或纠偏困难、无法纠偏等情况的出现。且该方案的施工难度低,施工周期短,不需要外地调运设备,现场的人、材、机即可充分满足施工要求。但是,该方案也存在施工占地面积大,需要与绿地公园方协调施工用地与临时便道问题。

2.3方案比选

综上所述,方案一与方案二的比选如表1所示。地面清障方案(方案一)为顶管机遇障后的常用处理方案。但是针对该项目中顶管机已发生较大偏转变形导致顶进困难,后续顶进过程中可能会再次遇障,且需要外地调运设备的情况,该方案就不再适用。同时,顶管机遇障处距离接收井仅40m,明挖埋管的基坑工程量较小,施工难度小,周期短。根据与公园方协调的结果,公园方同意临时借地。由此凸显了开挖基坑后埋管方案(方案二)的优势。故根据以上方案比选后,最终采用了方案二作为顶管机遇障的处理方案。

3实施效果

基坑开挖至设计标高后,将机头吊出,后续管道按照原设计的路线采用埋管的方式顺利完成。管道基坑变形较小,满足相关规范的变形限值要求。基坑施工时破坏的公园绿地,在基坑回填完成后恢复。实践表明,针对本工程,方案二达到了预期的清障要求。

4结论

(1)在地面采取全套管全回转钻机清障是处理障碍物的有效手段,但是也需要结合顶管机遇障的实际情况综合研判其是否是最优方案。(2)在针对顶管机头已发生较大偏转变形的情况,顶管后续顶进纠偏较困难,剩余待顶进长度不长时,可以采取明挖基坑后将剩余顶管改为埋管的施工方案。(3)大直径顶管工程应加强顶管沿线的地下障碍物物探摸排工作,避免顶进过程中遇到障碍,减少顶管施工的风险与难度。

作者:何刚  高程鹏 毛炜 单位:南宁建宁水务投资集团有限责任公司 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司