顶管施工中压密注浆法加固土体的应用.pdf

2 Q ! 鱼生差2 2 塑【篁篁! 里里塑l江酉建堑堡塑墅 顶管施工中压密注浆法加固土体的应用 郑崇芳一太原市市政工程总公司，山西太原0 3 0 0 0 2 摘要：采用顶管施工法下穿道路及现状管线时，通过对现状管线周边的土体采 取二重管无收缩双液浆压密注浆的方法进行加固，达到提高土层力学强 度的目的，保证现状管线的安全，并有效的保证施工沿线地表不塌陷，使 顶管施工能够顺利进行。 关键词：压密注浆土体加固顶管施工 1 工程概况 2 0 1 4 年我所在单位承接了某市城南污水厂汾河东暗涵截污工程， 该工程设计要求汾河东堤至龙城南街段截污干管需穿越滨河东路，截 流的污水通过龙城南街污水干管，沿龙城南街由西向东接人长治路污 水主干管，最终进入城南污水处理厂。为保证滨河东路快速路的交通 不阻断，采取顶管工艺施工，长1 3 0 m ，为东西向。本工程采用泥水平衡 式顶管，顶管用钢筋混凝土管采用混凝土强度C 5 0 的级顶管专用 管材，抗渗等级为S 8 。管道工作压力属于重力排水，无压力，污水管线 上穿有某燃气产业集团的现状高压煤气管，位于滨河东路快速路距路 东侧路缘石1 5 m 处，该高压煤气管道为南北向，在设计污水管道顶约 3 5 m 处。 2 水文地质情况 场地地貌类型属河谷地貌微地貌单元包括河床、河漫摊。 土层分布：一层为现代人工堆积的杂填土和低液限粉土，由生活垃 圾、粉土、碎石、煤屑及细砂等组成，结构松散，稍湿，局部含少量小砾 石，土质不均匀，呈硬塑状，厚度0 5 2 2 m ，主要分布于现状东西防洪 堤杂填土下部；第二层为洪冲积低液限粘土、低液限粉土、级配不良砂 等，低液限粘土，低液限粉土土质较均匀，呈硬塑状，结构较密实，稍湿， 级配不良砂结构松散，湿润饱和，多为可塑性软塑状，矿物成分含长石、 石英等。本层厚度大于3 0 m 。广泛分布于河床、河漫滩。 污水管道位于级配不良砂上，高压煤气管位于粉土上。勘探深度 范围内均揭露地下水，地下水主要是浅层水，其含水层岩性为粉细砂， 细砂，含水层厚度及埋深变化较大。两岸堤基下水位与河水位基本一 致，水位埋深一般在5 一1 3 m 左右。 3 周边环境 工程所处地段位于滨河东路快速路及绿化带中，快速路为城市主 干道，施工过程中不阻断交通，需保证快速路的正常通行能力，绿化带 位于汾河公园景区内，为保证游客安全，采取围挡隔离施工，滨河东路 东侧有居民小区、酒店、超市等人员密集场所。 4 风险分析 根据周边环境情况分析，污水管道下穿现状煤气管道，施工过程中 在地下水及泥水平衡顶管施工中泥浆的作用下极易形成流沙，造成土 体流失、涮空管道周边及塌方事故，严重危及高压煤层气和滨河东路快 速路及周边设施的安全。 在未对以上风险因素进行有效的控制前，进行泥水平衡顶管施工 存在较大的安全隐患，严重危及到高压煤气层及附近居民和施工人员 的安全。在泥水平衡顶管下穿施工过程中，为避免高压煤气层管道的 破裂及爆炸及快速路、绿化带下沉塌陷等重大安全事故的发生，需对高 压煤气层周边土体采取压密注浆土体加固措施，保证顶管顺利进行，将 安全事故发生率降到最低，保证施工人员及社会财产的安全。 5 二重管无收缩双液浆压密注浆施工方法 由于设计污水管道顶管施工下穿现状高压煤层气管道，需对高压 煤层气管道附近的土体采用注浆加固措施，注浆宽度l O m ，长度1 5 m ， 钻孔深度5 5 m ，注浆厚度2 m ，采用地面垂直注浆工法。 二重管无收缩双液浆压密注浆技术采用二重管钻机钻孔至预定深 度后注浆，浆液有两种，即A 液( 水泥浆液) 和B 液( 水玻璃 ，水泥、水 玻璃等材料必须具备合格证及质量检验报告，水泥必须做安定性试验， 合格后方可使用。水泥浆的水灰比为1 0 ，水玻璃模数为3 0 3 3 ，掺 量为水泥用量的1 5 。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分 混合，使浆液均匀，利用液压把能固化的浆液注入土层空隙，注浆时采 用电子监控手段实施定向、定量、垂直定压注浆，使土层的空隙或孔隙 间充满浆液并固化，以改善介质的物理力学性质，达到提高土层力学强 度的目的。 天甚气管道 霸 豳豳闺翮 速曾遇送一 图1 压密注浆示熏图 ( 1 ) 施工工艺。测量放线、验线一振动打孔机就位一振动下沉设 计标高一注浆一提升注浆一至孔口结束一移机至下孔。 ( 2 ) 施工方法：注浆孔布置及注浆范围。为确保有效的注入，注 浆孔采用梅花状布置，孔距2 m ，注入深度为2 m ，严格按照设计布孔，并 进行复核；钻孔及注浆管的设置。钻机定位需准确，钻头点位误差不 超过2 0 m m 。钻孔机将注浆管设于高压煤气管道下方2 m 处，距离路面 深度5 5 m ，注人清水并从浆液混合器端部流出。密切观察钻进尺度及 溢水出水情况，出现涌水时，立即停钻，先行注浆止水，再分析原因。确 认止水效果后，方可继续钻孔；注浆。采用横喷射注浆，注浆管设置 完毕，浆端点关闭，进行横喷射切换，一般为1 5 L r a i n 。注浆量可在施 工时在编制的专项施工方案基础上，结合具体孔位特征，随机调整注浆 量。本工程中间距为2 m 的注浆孔最大注浆量为2 3 m 3 ，最小注人量为 1 7 m 3 ，平均注入量约1 8 5 m 3 。配料计量工具必须经过检验合格，严格 按照设计配方配料；回抽注浆。每4 0 c m 为一循环，注浆压力达到设 计压力并稳定后，回抽一次，以此循环直至全孔注浆结束，冲管后进行 下一孔位施工。施加压力注浆时，必须严格操作控制好压力，将压力控 制在0 2 5 0 7 5 M P a 之间，注浆时密切关注浆液流量，当压力突然上 升、下降或浆液溢出时，立即停止注浆。压力过低时可能已爆管，压力 过高时，可能已堵管，待查明原因后方可继续注浆并确保注浆量；注 浆顺序应跳孔间隔均匀对称进行，宜先外围后内部，严禁分块集中连续 注浆；注浆结束后不能立即将注浆管拔出，应关闭球阀，待压人土体 的浆液完全稳定后方可拔出。注浆完毕后，将注浆管冲洗干净全部收 回，对注浆孔进行密封，恢复原状；二重管无收缩双液浆注浆技术可 做到浆液不流失、固结后不收缩、硬化剂无毒、对周围环境及地下水资 源不造成污染；浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据工程实际需要 做出调整；二重管无收缩双液浆注浆技术在注浆过程中，注浆管不回 转，不会发生浆液溢流现象，有利于保护环境不受污染，并且对土层有 很强的渗透性，渗透范围可以根据压力大小控制；施工过程中应做好 详细施工记录，由专人负责每道工序的操作记录，施工结束后，提供有 关施工报告给设计单位。( 下转第9 5 页) 9 1 万方数据 舢2 = l M p a 等级较高的混凝土配合比中砂含量过大，并且外掺灰量、水泥用量 都比较多，增大了混凝土的含浆量，构成了富混凝土，富混凝土的收缩 值较大。 5 施工措施 ( 1 ) 混凝土单位用水量情况。通常情况下，混凝土单位水量每增 加l ，混凝土干缩率增加3 。选用混凝土时，要控制好混凝土的单 位用水量，用水过少会降低混凝土的和易性，施工难度加大，工程质量 降低。在用水量方面，应该分析离折、振捣、施工便利、泌水、坍落度等。 ( 2 ) 构造设计方面。高层建筑中可以运用科学合理的构造方式控 制裂缝开展。就连续式板而言，分离式配筋作用不佳，上下两层分布连 续式配筋，运用直径小、问距小的配置，直径不超过1 4 m m ，间距不超过 2 0 0 m m 。在转角处，楼板需要配置放射筋，呈上下两层布置。 ( 3 ) 控制施工技术。大体积混凝土中，温度的最高点一般集中于 混凝土结构的中心点。在施工阶段，混凝土的温升处于最高值，一般在 混凝土浇筑结束4 天左右。在此阶段，混凝土坑可能出现表面裂缝，不 会影响结构的受力性能。我国工程验收规范的相关条例中表明，大体 积混凝土的外部和内部温差需要保持在设计要求之内，没有具体的设 计要求，其温度可以控制在2 5 之内。 6 结束语 经过分析与计算，此地下室工程中出现的裂缝是因为预拌混凝土 无微膨胀补偿性，导致混凝土结构收缩，从而产生了裂缝，即收缩裂缝。 此类型裂缝对建筑结构的影响较小，可以忽略不计。若地下室底板、外 墙出现裂缝，可以通过公司的专业堵潺处理方式，能够适应使用需求。 参考文献 1 陈良辉高层地下室工程裂缝问题分析 J 四川建材，2 0 1 4 ( 0 2 ) ： 2 1 7 ，2 1 9 2 汤祚勇，卫国华，施卫国，等高屋建筑地下室贯通裂缝的成因与处 理措施 J 中外建筑，2 0 1 2 ( 1 2 ) ：t 0 8 1 0 9 ， + - 十一十一十一十一+ + 一十一一- 十一十一十一十一十。十一十一十一十一P - + 一十。十- + 一十。十一十一十“P - + - + - 十。十。十”十一十一十- 十“十。十。十一十。十- 十一r 一”十一。P ( 上接第9 l 页) 止地面出水溢浆、隆起及地面沉降，为保证顶管顺利下穿高压煤气层管 6 顶管施工中注意事项 道，确保高压煤气层管道及快速路的安全，需对管道上方及周边布设监 ( 1 ) 顶管从高压煤气管道下穿顶进施工时，必须待注浆后土体强度控点，在注浆、顶管施工过程中和顶管结束后进行监测，根据监测的数 达到设计要求后才能施工。 值指导顶管施工，地面最大沉降及煤气管道位移与沉降值不超过 ( 2 ) 下穿顶进施工时，多观测千斤顶吨数( 5 0 0 吨一1 0 0 0 吨左右) ，3 0 r a m ，如有异常及时采取措施应对异常情况，防止事故的发生。 机头电流表读数( 1 1 0 A ) ，若发现机头电流表、千斤顶读数突然增大，应 8 注浆效果 立刻停止顶进施工，检查触变泥浆注浆有效、机头迎面阻力是否变大。 该路段注浆结束1 0 天后，我们采用标准灌注试验法进行了检验， 若机头迎面阻力变大应采用人工挖探坑挖至机头底位置检查是否有燃从取样结果看，注浆区域土层密实性和抗压性能良好，达到了预期目标 气管道的存在。和设计要求，注浆加固效果十分明显，不仅使顶管施工速度大大加快， ( 3 ) 在顶进过程中保持适当的顶力及机头稳定电流匀速顶进，直至 而且保证了施工的安全。 施工完成。9 结束语 ( 4 ) 顶进施工过程中控制刀盘的进水量、出泥量，严密观察泥浆压 二重管无收缩双液注浆技术不同于传统的注浆技术，能够做到定 力表的变化情况。 向、定量、定压注浆，凝结时间可以自由调整，并且可以实行复合喷入施 ( 5 ) 顶管顶进施工中加强触变泥浆注浆压力控制，形成完整的泥浆工，并具有渗透力强的特点，使土层的空隙间充满浆液并固化，改变土 套，降低顶管顶力对高压煤层气周边的土体摩擦变化，减少土体塌陷的 层的性状，注浆效果好，所需施工场地较小，且操作简单，易于管理，有 可能。利于加快施工进度，同时降低施工成本。 7 监测监控措施通过对该工程的施工，实践证明二重管无收缩双液浆注浆技术能 由于地质条件、环境条件、荷载条件、施工条件和外界其他因素的够在泥水平衡式顶管施工中起到很好的固化土体作用，为保护现状管 复杂影响，实施过程中的不确定因素很多，注浆全过程应加强监测，防线的施工积累了一定的经验和数据，可作为今后同类工程施工的借鉴。 + + 一+ + 一卜+ + 一+ 一卜+ - + 一+ - + 一+ 一+ - + - + 一+ 一- 4 - 一- 一一- 卜一+ 一+ 一+ + - + - - 卜一+ + 一- 4 - - + - + - + - + 一+ 一+ 一卜一卜一+ - 卜卜一+ 一一- - + _ - + - 卜 ( 上接第9 2 页) 4 结束语 污水管道顶管施工已经逐渐应用于城市污水管道工程建设之中， 并且解决了传统施工方法的局限。但是相关的施工技术还不成熟，施 工中存在部分问题，为了保障城市污水管道污水管道建设施工的快速 发展，应不断加快相关施工工艺及质量控制措施的研究。 2 0 1 4 ( 0 2 ) ：6 0 2 梁绍荣市政排水管道顶管工艺的设计和应用 J 科技风，2 0 1 1 ( 0 7 ) ：1 2 8 1 2 9 3 曾洁红城市建设污水管道顶管施工技术探析 J 中国城市经济， 2 0 1 0 ( 1 0 ) ：1 5 8 1 5 9 4 秦聪关于城市污水管道顶管施工工艺及问题分析 J 建筑工程 技术与设计，2 0 1 5 ( 1 6 ) 参考文献 1 陆丽嫦浅谈城市污水管道顶管施工工艺及问题 J 城市建筑， + + 一+ + + 一+ 一+ - + 一+ 一+ - + 一+ 一+ 一+ - + 一+ + - + - + + 一+ 一+ 一+ - + - + 一+ + 一+ 一+ + 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ - + 一+ - + 一+ 一+ 一+ ”+ 一+ - + 一+ 一+ 一+ ( 上接第9 3 页) 还应该加强对采购部门的监督，防止不良现象的发生。 4 结束语 综上所述，建筑工程质量涵盖了施工质量是否符合设计图纸和规 范等规则性内容，同时也涉及到人员、设备、原料等工序内容，其涉及范 围相当广泛，并且包含方面较多。但是从当前大部分地区的建筑工程 质量的现状来看，并不乐观，建筑施工项目管理存在着诸多的问题，这 样的现状严重制约了建筑工程质量水平的提高。面对这些问题，应该 客观全面地去看待。任何事物的发展必然要经过一个反复曲折的过 程出现问题解决问题是一个通常的规律，对于存在的问题，应该积极 进行改进。 参考文献 1 韩国波基于全寿命周期的建筑工程质量监管模式及方法研究 D