論拖拉管施工對城市已有基礎(chǔ)設(shè)施的影響及保護(hù)措施

論拖拉管施工對城市已有基礎(chǔ)設(shè)施的影響及保護(hù)措施摘要：隨著當(dāng)前城市基礎(chǔ)建設(shè)力度進(jìn)一步加大，拖拉管施工的應(yīng)用更加廣泛，但拖拉管施工對城市已有基礎(chǔ)設(shè)施可能造成破壞的潛在風(fēng)險也不容忽視。作者結(jié)合拖拉管下穿武漢市發(fā)展大道高架橋的實例，對拖拉管施工對城市已有基礎(chǔ)設(shè)施的影響及保護(hù)措施進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：拖拉管；影響；保護(hù)措施1、工程概況武漢趙家條220kV輸電線路沿中一路向東走行下穿京廣鐵路涵洞后橫穿發(fā)展大道，結(jié)構(gòu)為（12+2）*250電力專用管群。該工程對緩解武漢市漢口部分中心城區(qū)供電”卡口”問題和改善武漢電力管網(wǎng)建設(shè)具有重要作用。武漢市發(fā)展大道地處繁華的武漢市主干道，為了不影響城市交通，克服施工工期緊張，根據(jù)設(shè)計要求及現(xiàn)場實際情況，橫穿發(fā)展大道高架段采取拖拉管方式施工。2、施工準(zhǔn)備進(jìn)場后調(diào)查拖拉管施工范圍內(nèi)地上、地下條件，地上條件包括地形地貌、鄰近建筑物及道路，地下條件包括地下管線、地下水、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，摸查清楚后才能進(jìn)行施工。3、影響分析及保護(hù)措施3.1拖拉管下穿發(fā)展大道保證橋梁安全的施工措施3.1.1拖拉管與橋梁樁基的位置關(guān)系本拖拉管工程下穿發(fā)展大道高架，拖拉管中心距離發(fā)展大道橋墩最小間距為8.5m，工作井與橋墩的最小間距為16.64m。拖拉管埋深在發(fā)展大道高架橋段落最大埋深約9.0m。豎直方向上，拖拉管與橋墩的相對位置關(guān)系見下圖。圖1拖拉管穿發(fā)展大道高架橋剖面圖參照水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程，拖拉管鋪設(shè)管線與建筑物水平距離不小于1.5m，本項目滿足要求。3.1.2拖拉管施工對橋梁樁基的影響分析（1）地質(zhì)條件根據(jù)收集到的發(fā)展大道地質(zhì)資料，拖拉管主要穿越土層為：①-1雜填土。③-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土。（2）拖拉管引起地表及樁基變形原因分析拖拉管成孔過程中引起土體損失、鉆進(jìn)及回拖過程中正面推力及摩擦力等因素對周邊土體的擾動是引起地表及周邊建構(gòu)筑物變形的主要原因。1）土體損失。由土體開挖卸荷引起周邊土體坍塌松動，并向周邊擴散衰減。2）拖拉管擠土。鉆進(jìn)及回拖時與擾動前開挖面水土壓力難以達(dá)到平衡，不可避免出現(xiàn)超欠挖。正面推力引起土體坍塌或擠壓，并向周邊擴散衰減。3）摩擦力。施工過程中與周邊土體相對運動趨勢不同，繼而產(chǎn)生摩擦力，導(dǎo)致周邊土體移動，擾動土體。發(fā)展大道高架橋橋梁樁基為摩擦樁，拖拉管施工引起樁周土體的松動降低樁基的承載能力。土體開挖引起的土體擾動效應(yīng)可粗略按下圖判斷。下圖表明，橋墩基礎(chǔ)位于其卸荷擾動區(qū)之外，土體擾動對橋梁基礎(chǔ)影響很小。由于橋梁采用群樁基礎(chǔ)，其水平方向抗推剛度較大，樁基主要承受豎向力，樁基位于其卸荷擾動區(qū)外，拖拉管開挖對樁基樁摩阻力的發(fā)揮無太大影響。且發(fā)展大道高架橋已通車多年，基礎(chǔ)沉降已趨于穩(wěn)定，樁頂小區(qū)域的擾動對于整個橋墩基礎(chǔ)的影響較弱。由于拖拉管距離發(fā)展大道高架橋較近，為確保拖拉管施工過程中發(fā)展大道高架橋的墩頂水平位移、基礎(chǔ)變位和沉降在安全范圍之內(nèi)，擬對拖拉管下穿發(fā)展大道高架橋制定相應(yīng)的施工技術(shù)措施，并加強拖拉管下穿橋梁區(qū)域過程中對墩頂水平位移、基礎(chǔ)水平位移及沉降的監(jiān)控量測。3.1.3拖拉管下穿發(fā)展大道高架橋施工措施（1）根據(jù)地質(zhì)情況選用適宜的泥漿粘度泥漿粘度應(yīng)能確?？妆诜€(wěn)定，并能將鉆屑攜帶至地表，根據(jù)收集到的地質(zhì)資料，拖拉管在三環(huán)線高架橋段落的主要地層為①-1雜填土，③-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，參考相關(guān)技術(shù)規(guī)程，對相關(guān)地層參照采用下表泥漿粘度。泥漿PH值控制在8~10，鉆進(jìn)過程中保持穩(wěn)定的泥漿環(huán)流。表1泥漿粘度表項目管徑（mm）地質(zhì)粘土粉砂、細(xì)沙導(dǎo)向鉆孔/35~4040~45擴孔及回拖Φ711~Φ101645~5050~55Φ1016以上45~5050~55鉆進(jìn)液回收、循環(huán)利用時，從鉆孔中返回的鉆進(jìn)液首先要經(jīng)過泥漿沉淀池或泥漿凈化設(shè)備處理，達(dá)到使用性能要求后才能重新使用。其中，處理后的鉆進(jìn)液含沙量應(yīng)小于3%。（2）發(fā)展大道高架橋段落位于鉆進(jìn)過程中的水平段，進(jìn)入水平段采用輕壓慢轉(zhuǎn)，減少對土層的擾動。根據(jù)地層變化和鉆進(jìn)深度，適時調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。在導(dǎo)向過程中，密切注意鉆進(jìn)過程中有無扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停止施工。待查明原因，并采取相應(yīng)措施后，方可施工。在導(dǎo)向過程中，要做好深度和角度、方向角的記錄。（3）反向擴孔及孔的改善。為防止地面沉降，擴孔采用均勻旋轉(zhuǎn)回拉和泥漿射流相結(jié)合的方法。這樣，既能保證擴孔孔壁的厚度，又能排出過多的泥土；既能達(dá)到順利回拉鋪管的目的，又能保證鋪管之后被擠壓的泥土在應(yīng)力的作用下自然回填，使孔內(nèi)不留下空隙，地面不發(fā)生沉降。擴孔時，應(yīng)使用根據(jù)地層實際情況配置的泥漿，確?？妆诜€(wěn)定，泥漿流動順暢。當(dāng)?shù)谝患墧U孔時，減慢擴孔速度，同時減小泵壓，增大轉(zhuǎn)速。擴孔完成后，再用DN1500清孔器對孔進(jìn)行一次清孔處理，以排出孔內(nèi)多余渣土，對成孔內(nèi)壁做進(jìn)一步穩(wěn)固。在回擴過程中，要做好施工原始記錄。記錄內(nèi)容包括：鉆進(jìn)時間，扭矩、拉力，泥漿泵壓力、土質(zhì)情況等。在回擴過程中，還要密切注意鉆進(jìn)過程中無扭矩、鉆壓突變等異常情況，發(fā)現(xiàn)問題即停止施工，待查明原因，并采取相應(yīng)措施后，方可施工。（4）回拖在回拖過程中，密切注意孔內(nèi)情況，鉆機操作手應(yīng)密切注意鉆機回拖力、扭矩的變化。回拖應(yīng)平穩(wěn)、順利，禁止蠻拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中，中途盡量避免停頓，減少回拖的阻力。并做好回拖拉力、扭矩等原始數(shù)據(jù)的記錄工作。（5）壓漿注漿施工需確保漿液將管道周邊空隙填充密實，如果從管內(nèi)壓漿孔加固效果不好，可采用從地面打孔的方法壓漿固結(jié)。（6）（12+2）*250電力管群拖拉管若一次擴孔施工，成孔直徑約1.5m。為了減少大孔徑拖拉管施工對路面及橋梁結(jié)構(gòu)的影響，分兩孔施工，成孔直徑0.8m。3.1.4發(fā)展大道高架橋監(jiān)控量測方案拖拉管施工對土體是一個持續(xù)的擾動過程，為確保高架橋的安全，可對敏感點進(jìn)行重點監(jiān)測，選取與施工管道距離最近的高架橋橋墩的墩頂水平位移及基礎(chǔ)變位作為重點監(jiān)測對象。墩頂水平位移限值可參考《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2013)的規(guī)定，順橋向為min(5√L,25)=25mm，橫橋向為min(4√L,20)=20mm。由于墩頂水平位移限值包含了橋梁運營引起的位移，因此確定墩頂水平位移限值時，偏安全取上述計算值的1/2?，F(xiàn)行公路規(guī)范對橋梁基礎(chǔ)變位無明確要求。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）要求，地面處樁基水平方向容許位移值為10mm，對水平方向位移要求較高的結(jié)構(gòu)物取為6mm。橋梁工程從嚴(yán)控制，取橋墩基礎(chǔ)處的水平位移限值為6mm。為避免監(jiān)控埋設(shè)點開挖，將承臺底（樁頂）監(jiān)測點上移至橋墩上，偏安全地不考慮橋墩在運營中產(chǎn)生的水平力作用下的撓曲變形，即將墩底的水平位移限值也取為6mm。由于橋梁采用群樁基礎(chǔ)，且樁長較長，拖拉管又是從樁基側(cè)面穿過橋梁，因此將基礎(chǔ)沉降列為可選監(jiān)測項目。1、監(jiān)測內(nèi)容（1）橋墩沉降監(jiān)測；（2）橋墩傾斜監(jiān)測。2、監(jiān)測時間在管線開始穿越之前，至水平位移和沉降達(dá)到穩(wěn)定為止。3、監(jiān)測頻率水平段穿越橋梁期間1次/h，其余時段每天3次/d，基本穩(wěn)定后1次/3d，每次觀測應(yīng)有3~5次穩(wěn)定讀數(shù)。4、監(jiān)測預(yù)警值除了每次監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋施工控制中心，當(dāng)出現(xiàn)下列情況時應(yīng)進(jìn)行預(yù)警和報警。表2橋墩水平位移預(yù)、報警值監(jiān)測項目預(yù)警值報警值墩底水平位移（A、B點）累計變形量≥2.5mm一天變形量≥1.5mm累計變形量≥5mm一天變形量≥3mm墩頂縱橋向水平位移（C、D點）累計變形量≥6.5mm累計變形量≥10墩頂橫橋向水平位移（E、F點）累計變形量≥5mm累計變形量≥8mm注：1、監(jiān)測點位置見圖2。5、監(jiān)測點布置（1）墩底（基礎(chǔ)頂）水平位移、沉降監(jiān)測點：為了減少橋梁運營引起的橋墩變形對監(jiān)測結(jié)果的影響，監(jiān)測點應(yīng)盡量靠近承臺。因此將本項目將監(jiān)測點布置于距離地面50cm范圍內(nèi)的橋墩上，左、右墩柱上各一個，如下圖所示A、B點。監(jiān)測點安裝可采用沖擊鉆鉆孔，孔經(jīng)沖洗后用水泥澆筑鋼質(zhì)標(biāo)志，也可用強力粘膠粘貼。（2）墩頂水平位移監(jiān)測點：縱向水平位移監(jiān)測點（下圖中C、D點）位于左、右墩柱頂，布置在靠近拖拉管一側(cè)。橫向水平位移監(jiān)測點（下圖中E、F點）左、右墩柱各一個，位于墩柱側(cè)面中心線上。圖2橋墩位移監(jiān)測點布置圖6、監(jiān)測方法變形測量按照《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）中的規(guī)定進(jìn)行，變形測量等級按一等或二等?；鶞?zhǔn)點布設(shè)：（1）在施工影響范圍之外埋設(shè)基準(zhǔn)點，沉降監(jiān)測時以建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)點作為高程基準(zhǔn)點，每個設(shè)施布設(shè)3個沉降基準(zhǔn)點。（2）工作基點布設(shè)應(yīng)避開高層建筑物及大型基礎(chǔ)建筑等基礎(chǔ)不穩(wěn)定區(qū)，且必須在地下管線施工影響范圍以外，為縮短穩(wěn)定周期，工作基點宜布設(shè)于建成年代較久且穩(wěn)定的建筑物上，即采用墻水準(zhǔn)的布設(shè)方式，根據(jù)現(xiàn)場情況也可埋設(shè)淺埋鋼管水準(zhǔn)標(biāo)石。（3）定期對基準(zhǔn)點進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)發(fā)生異常時及時聯(lián)測基準(zhǔn)點。沉降觀測：沉降觀測采用閉合水準(zhǔn)環(huán)線測量方法，具體如下：（1）利用基準(zhǔn)點、工作基點對設(shè)施觀測點進(jìn)行連續(xù)2次聯(lián)測，取2次平均值作為觀測點初始值。（2）進(jìn)行周期性沉降觀測時，利用一固定的工作基點對設(shè)施所有觀測點進(jìn)行閉合路線測量，以取得一系列數(shù)據(jù)。（3）對沿線水準(zhǔn)控制網(wǎng)進(jìn)行周期性的復(fù)測工作，以便觀測數(shù)據(jù)能夠真實、客觀地反映道路設(shè)施實際的沉降變形情況。（4）對于特別重要的監(jiān)測點，在施工影響范圍外使用激光定點照射控制點，由專人巡視，如發(fā)生點位光斑偏移，立即采取措施。水平位移觀測：水平位移監(jiān)測計算原理見圖3。AB為基準(zhǔn)線，A為測站點；ZQS-1為水平位移監(jiān)測點；S為首次觀測的距離，以后不再觀測，作為固定值；R為觀測的角度；L為每次計算得到的監(jiān)測點到基準(zhǔn)線的距離。計算公式為：L=S·sinR。圖3水平位移監(jiān)測計算原理圖