控制机械顶管地表沉降技术

张高锋

摘 要：随着我国城市化进程的不断加快，各项市政配套基础设施得到了日新月异的发展。管道作为城市基础设施的一项重要组成部分，也得到了迅速的发展。顶管施工技术作为一种非开挖的管道施工技术，由于施工出土量少、污染小、作业面小、对环境影响小、工期和工程量可控、一次性顶进距离长、穿越构筑物或穿越路口影响小等优点，在工程实践中已经带来了巨大的社会效益和经济效益。但是机械顶管施工过程中因为地质情况较差、过程控制不到位，顶管过后易引起路面沉降，影响交通，形成安全隐患。顶管穿越城市主干道、桥梁等，如果造成地面沉降，危害和损失不可估量。

关键词：机械顶管 地表沉降 注浆 泥浆

中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（a）-0035-02

1 工程概况

该公司承建的西安地铁二号线电视塔站外部电源工程，穿越南三环段采用机械顶管法施工，管径为2 600 mm，埋深6.2～9 m，穿越地层为湿陷性黄土。

三环路为西安城区主干道，车流量大。若在顶进过程中不能有效控制地表沉降量，不但影响顶管机的正常顶进，而且会对三环路路面及车辆造成极大地安全隐患。

工程业主、公司领导以及工程相关方高度重视，要求公司组织专门力量，解决顶管过程中技术质量问题，以确保安全穿越三环路。

2 机械顶管地表沉陷因素

经查阅相关技术资料，对土压平衡顶管机顶进过程中引起地表沉降的原因进行统计，得出通常情况下土压平衡机械顶管施工引起地表沉降4种因素：土压平衡控制不当、中继间密封失效、纠偏不当、同步注浆不当。在引起地表沉降的四种因素中“中继间密封失效”和“纠偏不当”导致的地表沉降，已经在以前的工程中通过科技攻关活动得到解决，经标准化并编制作业指导书。该次只需解决其余两项，即：“土压平衡控制不当”和“同步注浆不当”。

通过数据收集，原因分析，从人、机、料、法、环、测5个方面进行分析，得出导致以上两个原因的主要是浆液配合比选取不当与出土量控制不当。

3 改进措施

3.1 针对泥浆配合比选取不当

（1）对浆液原材料进行检测，质量必须符合要求，见表1。

（2）试验室试验不同配合比下泥浆特性。

选取水和膨润土5组不同配合比，分别从外观和理化性质方面做了比较，如表2。

（3）根据配合比特性，确定合适的泥浆配合比。

通过以上试验数据，编号为⑤的配合比浆液流动性好，自身体积收缩率较小，离析少，流动性好，便于施工操作，并且能在较短的时间内迅速凝结，起到了填充和固定的作用。

3.2 针对出土量控制不当控制好

（1）建立控制实际沉降量的相关模型。

（2）设置专用土斗，以便对实际出土量进行精确测量，见表3。

（3）顶进过程中及时对比实际出土量与理论出土量之间的关系，以便做出调整。根据每根管子的理论出土量，设计了表4。

要求实际排土量为理论排土量的95%～100%。

4 效果验证

4.1 根據方案要求布设观测点及观测横断面图

（1）沿管道中线上方地面每隔5 m布设一个沉降观测点，每隔25 m建立一个监测横断面，共设3个横断面，该断面垂直于管道中线，每个断面上布设5个观测点，其中管道中线上方一个点，左右间隔2.5 m各一个点。

（2）为了防止路面硬壳层不能及时、准确反映地层实际沉降情况，造成路面下方虚空，需钻穿沥青路面并在路面以下地层中打入短钢筋布设观测点，以便对地层的沉降情况进行监测。

4.2 测量沉降量

根据方案进行沉降观测，完工后，最大沉降量为8 mm，确保了三环路的安全，取得了理想效果。

参考文献

[1]刘俊岩，应惠清，任锋，等.GB50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[M].1版.北京：中国计划出版社，2009.

[2]葛春晖，王承德，余彬泉，等.CECS246-2008，给水排水工程顶管技术规程[M].1版.北京：中国计划出版社，2008.

[3]焦永达，苏耀军，杨毅，等.GB50268—2008，给水排水管道工程施工及验收规范[M].1版.北京：中国建筑工业出版社，2009.