抛石区工作面受限情况下的勘察及顶管施工探讨

2018-09-10宋健

城市道桥与防洪 2018年7期

宋健

（广州市市政工程设计研究总院，广东广州 510060）

0 引言

由于填埋抛石地时候往往没有相关深度的系统详细记录和具体坐标点位，造成后期河堤、海堤周围施工时常常难以查清抛石分布，加之抛石、土层性质差异过大，对勘察、设计及施工造成较大影响。针对抛石区域勘察前人已经做了大量的相关研究[1~4]，同时也有顶管通过海堤等抛石区域的成功经验[5]，但是缺乏由于勘察施工时工作面受限，无法从地面加密钻孔、大面积注浆或者开挖去除块石情况下顶管通过抛石区问题的研究。在前人研究的基础上，以珠海第四条对澳门供水管道工程为背景，通过岩土勘察和工程物探，探讨抛石区水平注浆加固顶管施工方法，并提出可能存在的问题。

1 工程概况

珠海对澳门供水由竹仙洞水库（珠海南湾）至青洲方向（澳门半岛）的两条DN1000管道和一条DN1600管道三条管道输水，总输水能力为50万t/d。为配合澳氹新城区填海计划实施及路氹城区新建地块的开发，澳门总用水量将进一步增加，且澳门现状供水布局抗风险能力较差，特建设第四条对澳供水管道工程。

本文研究对象为C号供水管道。由于临近澳门，涉及到边防巡逻通道，无法进行开挖，拟采用顶管施工，管道埋深约13.00~15.00 m。场地区域内覆盖土层主要以海陆交互相沉积层和河流相冲积层为主，岩性主要为淤泥、淤泥质细砂、粘土、粉质粘土、砂质粘性土等；下卧基岩主要为燕山期第三期花岗岩。地下水类型主要有上层滞水和孔隙潜水、承压水及基岩孔隙裂隙承压水。

初勘时发现CK1+300~CK1+480段分布有抛石，最厚可达20m。同时，由于里程CK1+420~CK1+460段为场区巡逻区，无法进行钻探。经过研究，详勘时采用了周边加密钻孔+透地雷达法+高精度磁测综合判断的方法进行。

2 钻探分析

详勘阶段对 CK1+300~CK1+420、CK1+460~CK1+480段进行了加密钻孔，特别是在沉井位、出口位、花岗岩岩面起伏位置进行详细勘测。钻孔间距最密可达5 m一孔，在管线正中间布置。钻进过程中采用泥浆护壁，确保孔壁稳定，在块石层开孔以127 mm口径开孔，每回次约为1 m，每回次跟进套管，经过以上手段，最终成孔。经过钻孔发现无法施工地段两侧均存在不同深度的块石，CK1+400~CK1+420块石直径约为6~10 m；CK1+460~Ck1+480处块石厚度约为20 m，初步判明无法钻探地带应该存在抛石。典型地质剖面见图1。

3 透地雷达法分析

图1 典型地质剖面

根据实测剖面的异常形态，可将该场地的异常类型分为两种：抛石等人工筑砌物异常以及自然沉积形成的树木、陶瓷、贝壳等水生物遗体等淤积物异常。将已钻钻孔放置在同一地点上，分析找出不同数据波段代表的地层情况。并将这一规律运用在未能施工地段。抛石区的透地雷达反射波具有浅部振幅强、同相轴不连续以及局部多次反射的特征。典型透地雷达法剖面见图2。

图2 典型透地雷达法剖面

4 高精度磁测分析

该场区沿堤岸进行了高精度磁测分析。图3中标识处异常为现场地下浅层金属物体引起。由于海堤上部存在相关边防和巡逻车道，外部干扰特别严重，两端出现的大规模异常均为十字门水道沿海边防巡逻车道、路灯、地下管道等干扰源所引起。典型高精度磁测平面剖面见图3。

图3 典型高精度磁测平面剖面

5 综合分析抛石分布区域

通过上述勘察手段，综合分析已有钻孔与物探资料，及遇到抛石时的异常数据，可以得出场地里程CK1+300~CK1+420处顶管深度一般不存在抛石，CK1+460~CK1+480处抛石较厚且分布不均匀，厚度变化较大，无法钻探地带CK1+460~CK1+480顶管深度抛石很厚，需要处理。

6 顶管段施工探讨

根据勘察结果，场区块石呈松散状，若采用单一滚刀顶进，存在块石在刀盘内滚动磨损刀盘的风险，同时顶管后顶部松动石块可能随之下落，产生不良反应，使巡逻道与海堤变形，因此可考虑进行注浆。由于场地受限，无法从地面进行自上而下的注浆，可考虑在已建成工作井内使用水平注浆工艺，从工作井内打水平锚杆进行注浆。水平注浆示意图见图4。