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1. 工程概況

       基于南京市承天大道排水工程，主要采用頂管法施工，項(xiàng)目施工范圍為南京應(yīng)天東街~機(jī)場(chǎng)二路，該段路長(zhǎng)約553m。污水頂管管道長(zhǎng)度510m，污水管道埋深5.74～7.5m。

       本次施工管線與管廊位置存在兩處交叉，頂管與管廊加固有部分重疊。工程工作井采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沉井為為現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制鋼筋混凝土圓形構(gòu)筑物，本項(xiàng)目采用泥水平衡頂管法組織施工。

2. 水文地質(zhì)情況

       現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，從上到下依次為①-1層雜填土、①-2層素填土、①-3層淤泥質(zhì)填土、②-2cd2-3層砂質(zhì)粉土夾粉砂層、②-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。其中①層填土和秦淮河漫灘相的②-1b2-3層粉質(zhì)黏土、②-1c3層砂質(zhì)粉土、②-2b4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中普遍存在孔隙潛水，其水位、水量隨季節(jié)變化，近3-5年最高地下水位約7.50~8.50m。②-2cd2-3層的砂性土中存在承壓水，勘察期間測(cè)得承壓水水位埋深為0.7m~1.6m（水位7.09~7.11m），場(chǎng)地主要覆蓋第四紀(jì)沉積物，屬秦淮河漫灘地貌單元。

3. 施工難點(diǎn)

       ①地層存在豐富的孔隙潛水與承壓水，施工時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)的降水措施。

       ②工程工藝復(fù)雜，頂管施工屬危大工程范圍，需協(xié)調(diào)與新建臨近管廊的施工。

4. 降排水

       沉井下沉穿過(guò)砂質(zhì)粉土層，該層含水量較大，在下沉前進(jìn)行管井降水措施，將地下水位降至刃腳以下0.5m，井管壁厚6mm，內(nèi)壁直徑273mm，沿沉井四個(gè)對(duì)角線點(diǎn)設(shè)置，綠豆砂做反濾層，厚度為188.5mm。采用人工沖沉井管水沖法成孔及下井壁管、濾水管，圍填填濾、粘性土等成井工藝。

4.1 鉆孔清孔 

       根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)放井位，埋設(shè)護(hù)口管，開(kāi)孔孔徑600mm，一徑到底，保證孔徑整體垂直度，控制孔內(nèi)泥漿密度為1.10~1.15。清孔換漿是保證成井質(zhì)量的關(guān)鍵，當(dāng)沖孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清除孔內(nèi)雜物同時(shí)加入清水降低泥漿密度，調(diào)至接近1.05，孔底沉淤厚度不得大于30cm，當(dāng)泥塊不再出現(xiàn)在返出的泥漿中時(shí)，清孔結(jié)束。

4.2 下井管

       下沉管井之前必須保證孔深滿足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制井底標(biāo)高，井管連接時(shí)應(yīng)保證垂直度，加強(qiáng)連接強(qiáng)度。扶正器設(shè)置在濾水管上下部各一組，目的是保證濾水管居中垂直，不接觸井壁并保證填砂厚度。

4.3 填礫料

       下放管井完成后，測(cè)量?jī)?nèi)外管井高度不得小于沉淀管50cm，填礫時(shí)應(yīng)隨填隨測(cè)礫料高度，當(dāng)?shù)[料高度距離井口2m處，采用管外返水快投，保證礫料可均勻的投入井管四周，最終礫料投放量不得小于設(shè)計(jì)值的95%。

4.4 井口封閉

       圍填使用的粘土粒徑不得大于3cm，以防止出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象，應(yīng)少放慢下的沿著井管四周緩慢圍填，做好井口管外封閉工作。

4.5 洗井

       采用空壓機(jī)抽水，當(dāng)空壓機(jī)抽出的水清澈一點(diǎn)后，用活塞洗井，將水從濾水管下部向上拉出孔口，當(dāng)活塞拉出的水又清澈一些時(shí)，繼續(xù)換用空壓機(jī)抽水洗井，直到抽出的水清澈不含泥砂。

5. 沉井下沉施工

       待第一節(jié)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可拆除刃腳墊架和準(zhǔn)備下沉工作。下沉過(guò)程中，沉井自身需要克服井壁受到土層向上的摩阻力，沉井自重與摩阻力的比值稱(chēng)為下沉系數(shù)，沉井下沉中下沉系數(shù)不應(yīng)小于1.15。下沉過(guò)程中在沉井外壁同時(shí)回填砂，以減小下沉?xí)r的摩阻力和后面的清淤工作。當(dāng)下沉深度達(dá)到5m時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)沉井水平與垂直度的監(jiān)測(cè)，保證沉井不出現(xiàn)偏移和傾斜等問(wèn)題。當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，為避免沉井出現(xiàn)偏移，井內(nèi)挖土每層不得大于30cm。當(dāng)刃腳距離設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5m時(shí)，應(yīng)控制沉井下沉速度，保證標(biāo)高；在井底留有0.1~0.2m的土層，讓沉井依靠自重下沉到位。待沉降穩(wěn)定后繼續(xù)觀測(cè)沉降量，測(cè)得8小時(shí)累積沉降量小于10mm時(shí)，方可進(jìn)行封底施工。

沉井下沉中特殊情況的處理：

5.1 沉井糾偏

       沉井下沉過(guò)程中傾斜率要控制在1/150~1/200，超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)需要進(jìn)行糾偏。當(dāng)在下沉初期沉井發(fā)生傾斜，采用人工挖土，在刃腳低的一側(cè)適當(dāng)填土，或者在沉井頂施加水平力。

5.2 沉井突沉的處理

      下沉系數(shù)是控制下沉速度的關(guān)鍵，下沉系數(shù)較大時(shí)，沉井自重大于摩阻力，下沉速度較快，因此出現(xiàn)突沉現(xiàn)象時(shí)，加大井壁摩阻力是關(guān)鍵，具體措施是放慢挖土速度，保證保持刃腳以上有足夠的土提供摩阻力，當(dāng)土質(zhì)較差時(shí)可在井壁外回填碎石，以增大井壁內(nèi)側(cè)的摩阻力，降低下沉系數(shù)，沉井徐徐“穿刺”下沉。

5.3 靠自重不能下沉

       當(dāng)沉井自重不能克服井壁摩阻力時(shí)會(huì)出現(xiàn)不能下沉的現(xiàn)象，需要加大沉井質(zhì)量或是減小摩阻力，具體措施是在沉井井頂均勻的增加鐵塊或其他的荷載；降低摩阻力的措施是在井壁與土體間灌入具有潤(rùn)滑作用的觸變泥漿或黃土。

5.4 出現(xiàn)透水沙涌情況

       如出現(xiàn)透水流沙情況，應(yīng)迅速有序的撤出井內(nèi)人員及機(jī)械，改為不排水下沉施工。并在沉井施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備不排水施工所需的高壓水槍及泥漿泵等。

6. 頂管施工

       頂進(jìn)施工前應(yīng)對(duì)沉井外頂進(jìn)端一側(cè)的土體采用直徑600mm間距400的水泥攪拌樁加固，加固完成后開(kāi)始進(jìn)行頂進(jìn)管道施工。污水管管材為鋼筋混凝土Ⅲ級(jí)管，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于C50，管節(jié)間采用F-B型橡膠圈鋼套環(huán)接口。頂管位于②-2cd2-3層砂質(zhì)粉土夾粉砂層。采用泥水平衡法進(jìn)行頂進(jìn)施工，在頂進(jìn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制偏差，前5m管道的高程及水平偏差均應(yīng)小于50mm。糾偏角度保持在10~20'，不大于1°。

6.1 穿越管廊段頂進(jìn)施工

      下穿管廊段因土質(zhì)受到水泥攪拌樁加固影響，土質(zhì)阻力增加，需對(duì)穿越管廊段頂進(jìn)施工進(jìn)行改進(jìn)。施工控制措施如下：①頂進(jìn)軸線是保證穿越段頂管姿態(tài)的關(guān)鍵，在頂進(jìn)中應(yīng)加強(qiáng)頂進(jìn)軸線的測(cè)量頻率，做到1次/1m，每頂進(jìn)10m進(jìn)行一次軸線復(fù)測(cè)，保證機(jī)頭軸線偏差小于設(shè)計(jì)要求。避免出現(xiàn)軸線偏差過(guò)大進(jìn)行糾偏，從而將對(duì)管廊下基礎(chǔ)擾動(dòng)減少到最小。②加大頂力。管廊下部已經(jīng)進(jìn)行水泥攪拌樁處理，周?chē)馏w結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，需更換頂進(jìn)效果較好的鉆頭及增大頂力，確保正常穿越管廊地下土體結(jié)構(gòu)。③在頂進(jìn)施工前，確保管廊主體結(jié)構(gòu)施工完成，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，拔出鋼板樁以后方可進(jìn)行頂管頂進(jìn)施工。為保證管廊結(jié)構(gòu)不受施工影響，管廊主體結(jié)構(gòu)上設(shè)置多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在頂進(jìn)過(guò)程中時(shí)刻對(duì)管廊的標(biāo)高、軸線進(jìn)行保護(hù)監(jiān)測(cè)。

6.2 注漿減阻

      與沉井下沉原理相似，在頂進(jìn)過(guò)程中管道受到的阻力為管壁摩擦阻力。為了保證頂進(jìn)施工順利進(jìn)行，增大頂進(jìn)力，需要采取措施減小頂進(jìn)阻力，在管壁和土壁之間注入觸變泥漿，形成泥漿套，減小摩阻力同時(shí)可防止塌方。泥漿套的形成是減小頂進(jìn)阻力的關(guān)鍵，為了保證形成良好的泥漿套，在包含頂管機(jī)頭的前四節(jié)管每管均設(shè)置注漿孔，同時(shí)注意其排氣功能，使管壁與土壁之間的孔隙充滿泥漿，使得全線管壁完全包裹于泥漿套中，形成良好的泥漿套。保證潤(rùn)滑泥漿的穩(wěn)定性的關(guān)鍵是制定初合理的泥漿配比，膨潤(rùn)土是制作觸變泥漿的主要原料，摻入石灰膏可增強(qiáng)泥漿固結(jié)程度，緩凝劑和塑化劑保證泥漿具有良好的流動(dòng)性。泥漿制備應(yīng)確保攪拌充分，攪拌均勻的泥漿需靜置12小時(shí)后使用。制備水灰比為0.45的純水泥漿，P=0.2~0.5MPa，在頂進(jìn)結(jié)束后，立即置換膨潤(rùn)土泥漿。

7. 結(jié)論

       本文結(jié)合管井降水、沉井和頂管施工在具體工程中應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際施工中遇到的沉井糾偏、沉井突沉、靠自重不能下沉等特殊情況進(jìn)行了探討提出施工措施；采用管井降水降低地下水位，避免施工中出現(xiàn)的涌水、涌泥等問(wèn)題，保證了施工質(zhì)量；泥水平衡式頂管在頂進(jìn)施工中具有施工速度快，成本低的優(yōu)點(diǎn)，在本工程中解決了污水管與下穿管廊存在交叉的問(wèn)題。管井降水和泥水平衡法頂管施工是沉井施工中最常用的方法，能有效的解決常見(jiàn)工程質(zhì)量問(wèn)題。