顶管施工沉降观测及应急处置措施

2019-10-21张占民

科技风 2019年3期

张占民

摘要：衡水南水北调配套工程水厂以上输水管道工程穿越大广高速公路输水管线，与大广高速公路K1602+800相交，交叉角度96.3°。套管总长度为87.5m，设计为DN2200Ⅲ级钢承口混凝土管涵，套管涵外径2640㎜，壁厚220㎜，高速公路段落管涵内设置DN1600钢管，钢管壁厚16㎜。管道压力0.4Mpa，设计流量1.7m3/s。管线在大广高速占地界之间的长度为45.23m，套管顶距路面6.8m，距离边沟沟底为5m，工作井、接收井外缘距隔离栅均为21.14m，套管顶距现地面距离为4m，满足最小覆土3m或15倍管外径要求。套管涵与输水钢管之间吹砂填充。管道中心两侧各8.4m范围采用7.5浆砌片石防護。

关键词：顶管施工；观测；应急措施

1 地质条件

根据地质资料，本工程位于衡水市区东南部，属平原区，地形平坦，工程区两侧均为耕地管道地面高程17.3.19.6m。工程沿线均为第四系地层覆盖，地质结构由上至下分别叙述如下：

①层：壤土Q43pal②2壤土。棕黄色，湿，可塑，局部夹粉土及壤土，层厚0.7.6.1m，层底高程12.17.5m。（含水量25%）

②层；粘土Q43pal褐黄色，湿，可塑，层厚1.5.4m。（含水量40%）

③层：砂壤土Q43pal②3。浅棕黄色，饱和，可塑性较差。

④层：壤土Q43pal③2。灰色，灰黑色，湿，可塑。

本地区地下水左侧埋深9.7m，右侧埋深17.5m右侧水位已经高于工作井井底标高，需要进行工作区降水。顶管位置位于壤土、粘土、砂壤土层，含水量较高，需要进行工作区止水施工。

2 顶管施工方案选择

2.1 方案选择

针对顶管穿越大广高速公路地段地质条件，管涵所处地层为壤土、砂壤土层，含水量较高，保护涵管径大（内径2.2m）、顶距长（87.5m）、施工难度大的特点。为防止管涵在顶进过程中掘进面土体坍塌，减小管涵上方路基、路面的沉降，确保大广高速公路行车安全，采用泥水平衡顶管施工工艺，可以减小因顶管造成路面沉降、沉陷问题。

2.2 施工重点和难点

2.3 确保大广高速公路路基稳定，防止路面沉降

2.4 地下水位高，土层含水量大，工作坑、接收井止水

2.5 严格控制泥水系统、控制土层水压，保持挖掘面稳定

3 高速公路沉降观测

路面观测控制点布设。顶进施工前沿大广高速公路横断面双向车道硬路肩、中央路缘带顶涵范围及周边30m范围内布置监测点，沿套管中心线两侧2m间距设监测点，检测范围按套管埋深与土体抗剪线确定，两侧各10个监测点。对每一测点高程和水平位置做详细记录，同时观察记录路面的裂缝情况，在顶管机出坑至顶管完成全过程中对这些测点的高程、水平位移和路面的裂缝情况每2小时测量一次并做好详细记录，24小时沉降速率大于6mm采取加大注浆压力，减少土压仓出口出土量，缓慢推进，当沉降1cm时停止顶进，找出沉降原因，采取防沉降措施后再继续顶进。沉降观测时间从顶管开始一直监测到顶管完工后六个月，施工后监测期间发现累计沉降量大于2cm时采取措施处理。

4 监测措施

（1）严格按照有关技术规范和规定进行施工全过程跟踪监测。

（2）监测点的设置与建设、监理、顶管操作单位等多方协商，并明确标明监测点的位置。

（3）监测频率为每天12次，视施工情况加密监测频率，在关键部位要及时跟踪监测并提供监测报告，遇特殊情况，提供速报。

（4）监测仪器事先经过有关技术部门的标定和校正，以保证监测数据的可靠性。

（5）当监测值接近报警值时，及时预警，并提请有关方面注意；当达到报警值时，及时报警，并分析原因。

5 应急措施

（1）路面检测、沉降应急措施。

（2）选用施工地高速公路养护单位作为应急抢修单位，提前签订配合协议，保证在路面沉降、塌陷时，第一时间进行路面抢修，在最短的时间内实现高速公路。

（3）顶管前后按照《公路养护安全作业规程》（GTG H30.2004）相关要求设置安全指示标志。

6 紧急交通预案

（1）在顶管进入路面前，观测到地面沉降大于1cm时，启动紧急交通预案。