頂管出洞注漿加固施工技術(shù)探討

1、頂管出洞注漿加固施工技術(shù)探討 摘要：本文根據(jù)工程實(shí)例，敘述了頂管進(jìn)出洞注漿施工（srf法）加固處理的施工工藝，可供同類工程借鑒。 關(guān)鍵詞：頂管工程；注漿加固；軟基處理 中圖分類號(hào)：tu74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)： 1、前言 頂管施工技術(shù)是目前在市政給排水工程中應(yīng)用比較成熟的一門技術(shù)，但是因地質(zhì)條件原因，頂管施工時(shí)各類軟土加固技術(shù)依然是困擾頂管施工的難題。特別是頂管工具頭進(jìn)出洞時(shí)，如果洞口土體強(qiáng)度不足且未進(jìn)行加固，可能會(huì)導(dǎo)致大量土體和地下水涌入工作坑，造成工作周邊地表出現(xiàn)大面積的沉陷，嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故；反之，如果進(jìn)洞土體加固強(qiáng)度過高、過長，又會(huì)給頂進(jìn)和刀盤切削土體帶來困難，進(jìn)而影

2、響施工進(jìn)度和質(zhì)量。因此，頂管施工進(jìn)、出洞段軟弱土體加固處理是十分必要的。 2、工程概況 某市政排污工程采用頂管法施工，管徑為dn1200dn2000，管道埋深512m。盡管在工作井布置時(shí)充分考慮了選擇在較好地質(zhì)條件位置，但由于工程條件限制，部分工作坑還是設(shè)置在地質(zhì)條件較差的部位，必須對(duì)頂管工具頭進(jìn)、出洞區(qū)域進(jìn)行加固處理。下圖為一個(gè)典型的工作井的最不利情況，施工管道完全位于淤泥質(zhì)土層中。 圖1工作坑地質(zhì)情況示意圖 3、土體加固的方案選擇 施工管道位于的淤泥質(zhì)土呈軟塑或半流塑狀態(tài)，天然含水量較大，具有變形量大，強(qiáng)度低等特點(diǎn)，地質(zhì)報(bào)告顯示該層土體物理力學(xué)參數(shù)見下表： 淤泥質(zhì)土主要物理力學(xué)參數(shù)表表 1

3、 由于土的承載力差，不但后背墻的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，而且頂管始發(fā)拆除封門時(shí)會(huì)出現(xiàn)涌泥現(xiàn)象，特別重要的是，在此類土質(zhì)中，頂管工具管穿墻初期，極可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)頭“叩頭”下栽現(xiàn)象，因此必須進(jìn)行加固。 土體加固可采用有注漿法、旋噴法、深層攪拌法等多種形式，加固時(shí)須考慮土的摩擦角、土體滲透系數(shù)、滲水量和標(biāo)準(zhǔn)貫入值等物理力學(xué)參數(shù)。本工程加固時(shí)還必須考慮增加后背墻土體的承載力和工程成本。根據(jù)實(shí)際情況，加固區(qū)土質(zhì)為淤泥質(zhì)土，該土表現(xiàn)為松、軟、承載力低、顆粒細(xì)、塑性流動(dòng)等特點(diǎn)，在這樣的軟土中采用注漿加固、滲透注漿方法是不現(xiàn)實(shí)的，只能是劈裂注漿。本工程進(jìn)出洞口土體加固方案選用軟土分層注漿施工（srf法）。 srf

4、注漿是一種劈裂注漿施工工法，主要是利用漿液在壓力作用下，似利斧劈入土層，漿液在劈入土層過程中，并不與土體混合，而是以二相存在，同時(shí)產(chǎn)生充填效應(yīng)、擠壓效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、骨架效應(yīng)和離子效應(yīng)等，達(dá)到注漿加固土層的效果。它可適用于滲透性較差的粘土或淤泥質(zhì)土。 4、加固區(qū)域的確定 1)后背墻加固長度要求確定 后背墻在水平力作用下加固區(qū)域可按土體水平荷載的塑性區(qū)理論公式計(jì)算： 式 (1) 式中：-土體最小加固長度，m； 式中：- 千斤頂頂力在后背墻上推算的均布荷載，kn/m； -千斤頂頂力kn；a-組合后背墻的面積m2； 基坑深度,m； 土的粘聚力，kpa； 土的容重，kn/m3； 土的內(nèi)摩擦角，。 按上式

5、計(jì)算，本工程一般在1.5m至2.5m之間。 2)進(jìn)出洞部位加固范圍按經(jīng)驗(yàn)取值 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在淤泥質(zhì)土中加固范圍采用理論計(jì)算值一般偏小，尺寸過小也無法施工，因此按經(jīng)驗(yàn)取值：頂進(jìn)方向加固長度為2d（d為管徑），豎直方向加固范圍：管頂以上1.5d，管底以下1d，頂管壁左右相側(cè)加固寬度不小于1d。 本工程具體加固范圍取值如下：頂進(jìn)（出洞）方向加固長度為2.54m，上部加固高度取2.04.0m，下部加固高度取1.5m，管壁的左右兩邊加固寬度取1.52.0m。 以上兩方式比較，加固區(qū)域可按經(jīng)驗(yàn)取值。具體加固范圍詳見下圖。 5、工藝參數(shù)選定 軟土分層注漿施工在工作井、接收井完成后進(jìn)行，采用地面打孔注漿的施工方

6、法。 1)鉆孔布置 鉆孔平面布置采用梅花點(diǎn)，如圖2所示，縱橫間距為500mm1000mm，孔徑為110mm。鉆孔深度按頂進(jìn)管下1m確定，鉆孔超深50cm。施工時(shí)跳孔間隔作業(yè)。 2)注漿壓力 0.5-1.0mpa。 3)漿液采用普通硅酸鹽p42.5級(jí)水泥，采用級(jí)以上磨細(xì)粉煤灰，水灰比1：1。需要時(shí)可摻入1-3%的水玻璃作為速凝劑。 4)實(shí)行間斷分層注漿，注漿范圍為管下1m、管上2m，頂管部分采取空樁處理。 5)注漿采用壓力控制和每分鐘注入量進(jìn)行控制。注漿采用分層注漿，分層高度50cm，分7次壓漿完成，注漿間隔4h。 6)封孔泥漿，采用粘土漿液，水：干土重量比=1：1.6，漿液比重1.6 g/cm

7、3，一般控制在1.641.66 g/cm3,漿液粘度大于80。 6、施工工藝 1)施工工藝流程及步序 2)主要施工工藝 鉆孔 采用xy100型樁機(jī)鉆進(jìn)成孔。孔位充許誤差20mm，鉆孔重直度充許誤差小于1%，孔深誤差100mm。鉆孔時(shí)采用順序成孔，跳孔注漿工藝。 灌入封閉泥漿 在鉆孔完成后采用sdy-50注漿泵通過鉆桿向孔向注入封閉泥漿，直至孔口返漿方可提桿。當(dāng)提桿至中間深度時(shí)應(yīng)二次補(bǔ)漿。 插入塑料袖閥管 插入塑料閥管到設(shè)計(jì)深度。閥管下端部有管塞，管中應(yīng)逐段加入清水，以增加重量，減少彎曲。塑料閥管每一節(jié)均應(yīng)作檢查，要求管口平整無收縮，內(nèi)壁光滑。事先將每6節(jié)塑料管對(duì)接成3.5m長度，每一節(jié)螺紋必須

8、旋緊。 插入注漿芯管 待封閉泥漿凝固后，在塑料閥管中插入雙向密封注漿芯管。注漿芯管的聚氨酯密封圈使用前應(yīng)進(jìn)行檢查，應(yīng)無殘缺和大量氣泡現(xiàn)象，上部密封圈裙邊向下，下部密封圈裙邊向上，而且要抹上黃油。 注漿按設(shè)計(jì)配方用sm200-1外循環(huán)高速拌漿機(jī)拌和漿液。 將配制好的漿液送入ss-400攪拌式貯漿捅，在進(jìn)入口應(yīng)用過濾篩網(wǎng)，以保證漿液中無大顆粒，當(dāng)桶內(nèi)貯滿漿后可以開始注漿。攪拌時(shí)間不小于3min。 啟動(dòng)注漿泵，漿液從泵中壓出經(jīng)自動(dòng)記錄儀，再進(jìn)入注漿芯管，漿液沖破塑料閥管外的橡膠套和封閉泥漿后進(jìn)入被加固土體。注漿時(shí)采用0.8-1.0mpa壓力劈開橡膠單向閥，然后降壓至0.5mpa由下至上按每層0.50

9、m一節(jié)逐層注漿。注漿流速控制在15l/min以內(nèi)。同時(shí)注意每節(jié)注漿量應(yīng)基本一致，當(dāng)每分鐘注入量達(dá)到要求后停止注漿。 封孔 注漿完成后，將注漿管撥出，用清水沖洗塑料閥管中的殘留漿液。采用c20細(xì)石子砼對(duì)上部空孔段進(jìn)行封閉。 圖5dre型雙向封隔器注漿芯管 7、注漿效果檢查 該工程采用分層注漿法對(duì)頂管進(jìn)出洞管段進(jìn)行加固，共加固工作井管段10處。施工中未發(fā)生串漿、返漿現(xiàn)現(xiàn)象。通過對(duì)注漿后的土體進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)檢查，加固效果達(dá)到預(yù)期。具體加固結(jié)果如下： 淤泥質(zhì)土加固前后主要物理力學(xué)參數(shù)對(duì)比表 表2 8、結(jié)語 1)頂管施工中的進(jìn)、出洞區(qū)段軟弱土體應(yīng)進(jìn)行加固，地基加固可有效解決頂管穿墻初期的質(zhì)量問題，確保了管道頂進(jìn)的順利實(shí)施。 2）進(jìn)、出洞區(qū)段軟弱土體加固范圍可按經(jīng)驗(yàn)考慮，加固長度為2d（d為管徑），深度管頂1.5d，管底1d，且加固尺寸不宜小于1米。 3）對(duì)于淤泥質(zhì)粘應(yīng)選用劈裂注漿施工工藝，其注漿加固的強(qiáng)度不宜過大，漿液水灰比以1：1為宜。 4)頂管注漿中采