乐 建

(成都兴蜀勘察基础工程公司，四川 成都 610072)

锚杆支撑加固技术在顶管工程中的应用

乐 建

(成都兴蜀勘察基础工程公司，四川 成都 610072)

以成都市第二污水处理厂厂外污水干管下穿成龙路顶管施工为例，基于场地工程地质、水文地质条件，系统分析了顶管施工诱发地面塌陷原因，提出了以锚杆支撑为主的加固方案。经现场顶管施工验证表明：锚杆支撑加固技术可快速减小已塌陷区地下管线的变形，适用于塌陷段管线抢险施工。

顶管施工，地面塌陷，竖锚支撑，高压旋喷

0 引言

近年来随着我国城镇化进程的加快，全国各级城市大规模新建、改扩建各类地下管线，而顶管施工工艺因其具有施工方法较简单、成本较低、非开挖不影响地面交通等优点广泛运用于地下管线的施工[1-3]；但当顶管施工场地遭遇易塌陷松散地层、地下水发育等不利因素时，顶管施工易于引起地面沉降，甚至地面塌陷，进而危及地面建构筑物、行人、现状管网的安全，故在该类场地进行顶管施工时需采取有效的加固措施[4,5]。

本文以成都市第二污水处理厂厂外污水干管下穿成龙路顶管施工为例，基于场地工程地质、水文地质条件系统分析了顶管诱发地面塌陷原因，提出了以竖锚支撑为主的加固方案，经现场顶管施工验证，表明以竖锚支撑为主的复合加固方案是有效的，确保了塌陷区现状管线安全。

1 概况

1.1 工程概况

拟建成都市第二污水处理厂厂外污水干管主管管径内径2 200 mm，外径2 640 mm，下穿成龙路时，污水干管平均埋深约12.0 m，底部嵌入基岩深0.8 m；拟采用顶管法施工，顶管节管长2.5 m，下穿成龙路顶管总长56 m，纵向坡度1‰。根据现场管线探测，成龙路沿线现状市政管线发育，主要分布有电力浅沟、电缆、天然气管、自来水管等，管线埋深0.5 m～2.6 m不等[6]，其分布及拟建污水干管相对位置关系如图1所示。

1.2 场地工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，本场地地处岷江水系一级阶地，场地地层主要由第四系全新统人工填土(杂填土)、粉土、细砂、卵石及白垩系上统灌口组泥岩组成，各岩土层特征分述如下：

①人工填土(杂填土)：呈杂色，湿，稍密，主要由建筑垃圾及粘性土混合而成，分布深度0 m～3.4 m，层厚约3.4 m。

②粉土：灰色，稍密，湿～饱和，含铁锰质氧化物，可见云母细片，发育深度3.4 m～3.7 m，层厚约0.3 m。

③细砂：灰色，松散，湿～饱和，由长石、石英、云母细片及暗色矿物颗粒等组成，发育深度3.7 m～4.2 m，厚约0.5 m。

④卵石：灰色，饱和，稍密～密实，卵石成分主要为岩浆岩、变质岩类岩石，弱风化，多呈亚圆形，一般粒径2 cm～4 cm，充填15%～45%的中砂和砾石，发育深度4.2 m～10.7 m，厚约6.5 m。

⑤泥岩：紫红色，泥质结构，块状构造；表层厚约0.4 m泥岩为全风化层，呈粘土状，遇水泥化；其下为强风化泥岩层，遇水软化崩解。

场地地下水主要为赋存于砂卵石层中的孔隙潜水，水量丰富，透水性好，勘察期间测得场地地下水水位埋深1.8 m～4.7 m，渗透系数可按20 m/d取值。

场地各岩土层主要物理力学指标建议值见表1。

表1 场地各岩土层主要物理力学指标建议值

2 地面塌陷情况

2004年7月开始下穿成龙路顶管施工，现场在工作井侧沿污水干管轴线施工了3口降水井，降水井距污水干管轴线约8.0 m，井深15.0 m；在顶进3节长约7.5 m时路面出现严重塌陷，该范围内分布的φ220 mm天然气管、φ600 mm的自来水供水管，11万V,22万V电力浅沟等均出现不同程度下沉和扭曲变形，其中电力管线(100 mm铁管)和11万V,22万V电力浅沟变形最为严重，混凝土沟槽倾斜高差达150 mm，盖板裂缝宽20 mm，管线底部悬空达1.0 m。

3 竖锚支撑加固方案设计

3.1 顶管塌陷原因分析

基于上述地面塌陷特征，结合顶管现场施工及场地水文地质、工程地质条件，综合分析认为本场地顶管施工造成地面塌陷原因有：

1)顶管管顶以上土层主要为松散～稍密的填土、粉土、砂土和稍密～中密的卵石，结构较松散，不具备形成自然拱的能力，即管顶土层自稳能力较弱，易于发生塌陷[7-9]。

2)场地地下水为砂卵石层中的孔隙潜水，富水性、透水性好，且拟建污水干管位于卵石层底部，管底嵌入基岩底部，这一特殊的水文地质条件使得通过降水井难以将场地地下水降至管线底板以下；在实际顶管工程施工时，顶管作业面未能完全疏干，整个顶管工作仍然在水中进行，这对顶管周测土体冲刷扰动影响大，进一步降低了管侧及管顶土体的稳定性[10,11]。

3)顶管施工时，降水不连续，断断续续，动水力因素造成含水层中的细颗粒被抽走，破坏了土体结构，降低了土体的密实度和自稳能力。

3.2 加固方案设计

鉴于实际塌陷变形情况和顶管塌陷原因分析，为满足已顶管塌陷段地下管线抢救性加固的要求，确定了以竖锚支撑为主的加固方案，即为快速减小塌陷段地下管线的变形确保各类现状管线的安全和正常使用，优先对塌陷段地下管线采取竖锚支撑加固。

根据塌陷对天然气管、电力浅沟、雨水管、供水管等现状管线的影响和破坏程度，采用竖锚+斜撑或钢丝绳或横梁的加固方案；其中竖锚采用φ48 mm钢管，深入基岩0.50 m～1.50 m，竖锚管身段按30 cm间距呈梅花形布置注浆孔，注浆孔径8 mm，考虑到注浆不对已顶管造成影响，竖锚底部3.00 m不钻孔注浆。经水泥浆将竖锚与土体粘结形成复合支护体系，共同支撑地下管线，确保了塌陷段现状管线安全和正常使用，具体竖锚布设如下：

1)天然气管、电缆管和供给水管：变形相对较小，但管线底部已局部悬空，设计在管道中心线两侧各施工1对～4对竖锚，管底加一横管(横梁，采用钢轨材料)，横管与竖锚连接牢固。

2)电力浅沟：宽1.8 m，高1.23 m，钢筋混凝土方沟，内置11万V,22万V高压电线，垮塌已引起电力方沟严重变形和开裂，缝宽3 mm～5 mm，在管线中心线各施工4对竖锚，管底加横管(横梁)，横管与竖锚连接牢固。

各竖锚抢险加固设计图如图2所示。

4 结语

拟建成都市第二污水处理厂厂外污水干管下穿成龙路顶管施工诱发地面塌陷后，通过采取竖锚支撑+高压旋喷为主的复合加固方案，顶管塌陷段管线沉降量由之前的5 mm/d～15 mm/d迅速减小为1 mm/d～3 mm/d，并随着施工作业的结束而趋于停止,且后续顶管段也顺利完成了顶进作业，未再出现明显的塌陷变形。

综上表明，竖锚支撑加固技术可快速减小已塌陷区地下管线的变形，适用于塌陷段管线抢险施工。

[1] 涂金保.市政工程中顶管施工技术研究[J].江西建材,2016(13):86-87.

[2] 曾洁红.城市建设污水管道顶管施工技术探析[J].建筑工程,2010(10):158-159.

[3] 冯海宁.顶管施工对土体影响的现场试验研究[J].岩土力学,2003,24(5):781-785.

[4] 李志宏.砂砾石地层中顶管施工遇到的问题及处理方案[J].河南水利与南水北调,2015(16):47-48.

[5] 余显钟.砂卵石地层人工顶管地面沉降分析与控制[J].市政技术,2009,27(sup):108-111.

[6] 伍德华.二污污水干管成龙路顶管工程路基加固处理塌陷段实时性施工技术措施[Z].成都兴蜀勘察基础工程公司,2004.

[7] 陈启明.顶管信息化施工中地面沉降的预测方法研究[D].上海：同济大学硕士学位论文,2000.

[8] 余剑锋.顶管施工引起地表变形问题研究[D].广州：广州大学硕士论文，2006.

[9] 赖冠宙.顶管顶力分析与计算[J].山西建筑,2008，34(10)：69-79.

[10] 余彬泉,陈传灿.顶管施工技术[M].北京:人民交通出版社,1998.

[11] 黄玉光,吕建卫.卵石层中大管径顶管施工实践[J].市政技术,2004,22(3):153-156.

Application of the strengthening scheme of anchor support on pipe-jacking engineering

Le Jian

(ChengduXingshuReconnaissanceInfrastructureEngineeringCompany,Chengdu610072,China)

This paper takes the construction of pipe-jacking of the trunk sewer under the Chenglong road outside the second sewage treatment plant in Chengdu as an example. Based on the site engineering geological and hydrogeological conditions, the reason of surface collapse induced by pipe-jacking construction was analyzed. The strengthening scheme of vertical anchor support was put forward. According to field pipe-jacking construction, the vertical anchor support can rapidly reduce the deformation of the underground pipeline in the subsided area, which is suitable for emergency construction of the pipelines in collapse sections.

pipe-jacking construction, surface collapse, vertical anchor support, jet grouting

1009-6825(2017)20-0072-03

2017-05-06

乐 建(1985- )，男，工程师

TU753.8

A