一种城区复杂地层下管道施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，尤其属于地质加固技术领域，涉及一种城区复杂地层下人工顶管施工技术方法，具体涉及市政工程给排水管道施工中地层加固施工技术。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，近年来城市市政基础设施不断完善，人民生活环境不断提高，城市雨污水改造是当前环境治理中的一项重要民生工程，城市雨污水管网多为老旧雨污合流管道，随着人口增加，大量新增生活污水随着管道排入附近水体，严重影响周边环境和居民的生活质量。因此进行排水管网改造实现雨污分流是城市水环境治理的重要任务。

在市政排水管网建设中，当管道位于主路埋深较深时或穿越公路及大型箱涵时，通常采用人工顶管施工方法来解决管道铺设问题。在地质情况具有典型的砂卵石地层的地质条件下，常常由于砂卵石级配分布不均匀，大粒径砂卵石比较集中，砂层较厚，地层稳定性差，人工顶管作业施工遇复杂软弱地层极易引起塌方，造成安全事故。根据以往施工经验人工顶管施工遇塌方地层一般采用“回填法”进行处理，常用的“回填法”处理实用性较强，但成本较高，效率低。“回填法”需要投入大量的人力、物力、财力，施工周期长，如何解决在遇到大粒径砂卵石层及软弱地层时安全穿越，不造成安全事故及经济上的损失，达到节达到约成本和工期的目的是施工单位面临的一个难题。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开一种城区复杂地层下人工顶管施工方法。本发明目的是提供一种在城区复杂地层下进行人工顶管施工时，针对地层的加固处理技术。

本发明通过以下技术方案实现：

城区复杂地层下管道施工方法，管道采用人工顶管施工，其特征在于：

在地层下管道掌子面地表进行注浆预固结加固；固结灌浆孔沿管道轴线两侧布置各一排，各排孔与管道中心轴线水平距离0.3m，两排相邻孔成梅花形交替布置，同排孔孔距1.0m，各灌浆孔深度为地面高程至管道顶上高程0.2m处；

在地层下管道沿线侧设置有降水井，在降水井与管道相邻面地质进行地表注浆固结加固；固结灌浆孔在相邻面沿管道走向布置两排共7个，前排4个，排距0.3m，同排孔孔距1.0m，前排轴线与降水井边缘的最小垂直距离0.5m。

具体包括以下步骤：

1)施工准备：地层下管道探测、物资准备；

2)测量放线：施工前，测量人员对地层下管道设计进行复核测量；根据图纸和预固结加固布孔图，精确放出工作井、接收井、轴线位置、孔位，并做出明显标识；采用分序钻孔灌浆；

3)钻孔：灌浆钻孔主要采用阿特拉斯D7地质钻机，钻机安装应平整稳固，钻孔方向应按要求确定，钻孔时必须保证孔向准确；

4)注浆管下设：成孔后进行孔口吹扫，测量孔深，满足要求后下设口径φ50mmPVC注浆管；

5)孔口封堵：PVC管下设完成后，及时进行孔口封堵，选用水泥浆进行密封，深度0.5m，填充密实；

6)灌浆：采用分序灌浆；灌浆压力：压力0.2MPa，待浆液注满，孔口浆面不再下降，停止注浆，形成注浆加固体。

针对管道轴线两侧的分序钻孔灌浆是：将沿管道轴线两侧布置的各排固结灌浆孔交替预设为一序钻孔、二序钻孔，进行一序钻孔灌浆后，再进行二序钻孔灌浆。

针对降水井的分序钻孔灌浆是：将降水井侧沿地层下管道走向布置两排固结灌浆孔前排4个设为一序钻孔，后排3个设为二序钻孔，进行一序钻孔灌浆后，再进行二序钻孔灌浆。

本发明方法适用于人工顶管施工遇大粒径砂卵石地层、软弱破碎带等稳定性较差的地质，通过地表预固结起到很好的加固稳定作用，大大减少了泥掌子面坍塌的可能性,能有效保证施工安全、降低施工成本。通过人工顶管掌子面地表注浆加固和降水井附近固结加固，形成固结体，增加粒料粘聚力，稳固地层。

与现有技术相比，本发明方法具有的有益效果是：

1、与常规人工顶管施工遇到塌方地层进行回填灌浆处理相比较，本发明在地表进行预固结钻孔注浆加固地层的方法，此预加固技术可做到最大限度地发挥了稳固地层的作用，可以解决松散地层塌方问题，在类似地层中使用该工艺，具有安全可靠、经济性好、操作性强、施工效率高等特点。同时加快了施工进度，确保了整体质量，节约了工程投资。

2、该方法能有效预防、减少甚至避免了人工顶管施工中遇坍塌及地面沉降问题等事故发生，所以减少了因处理事故造成的资源浪费，节约了施工成本。

3、本发明主要针对顶管施工过程遇大粒径砂卵石地层、软弱破碎带等，掌子面稳定性差，易塌方地段等复杂地层。

附图说明

图1是预固结孔位平面布置示意图；

图2是预固结孔位剖面布置示意图。

图中，1是一序钻孔，2是二序钻孔，3是工作井，4是管道，5是素填土，6是自来水管道，7是粉质粘土，8是固结注浆区，9是砂卵石，10是降水井，11是接收井，B是管道轴线两侧钻孔排距，C是钻孔孔距，D是降水井钻孔排距，E是钻孔轴线与降水井边缘的最小垂直距离。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

如图1、图2所示，管道采用人工顶管施工：

在地层下管道掌子面地表进行注浆预固结加固；固结灌浆孔沿管道轴线两侧布置各一排，各排孔与管道中心轴线水平距离0.3m，两排相邻孔成梅花形交替布置，同排孔孔距1.0m，各灌浆孔深度为地面高程至管道顶上高程0.2m处；

在地层下管道沿线侧设置有降水井，在降水井与管道相邻面地质进行地表注浆固结加固；固结灌浆孔在相邻面沿管道走向布置两排共7个，前排4个，排距0.3m，同排孔孔距1.0m，前排轴线与降水井边缘的最小垂直距离0.5m。

固结灌浆孔采用阿特拉斯D7地质钻机钻进,各钻孔大小φ90mm，深度均从地表钻孔至距顶管管顶0.2m。

在PVC注浆管壁上每间隔20cm使用电动钻加工直径为1cm梅花状孔洞，以便提高注浆效果,增加浆液辐射范围。

施工技术包括以下步骤：

1)施工准备：查阅工程施工地点的管线布置情况，并在现场进行校核，找出图纸标示的管线。

利用地下管线探测仪对地下管线的分布、位置、走向、管径进行调查探测。并在开工前将实地探测的地下管线绘制在施工图上，给作业班组进行管线安全交底。

2)测量放线：施工前根据图纸和预固结加固布孔图，精确放出工作井、接收井、轴线位置、孔位，并做出明显标识。

3)钻孔：钻孔机械及机具：灌浆钻孔主要采用阿特拉斯D7地质钻机。

钻孔大小φ90mm，孔位与规定位置的偏差不得大于10cm。钻孔深度：从地表钻孔至距顶管管顶0.2m。钻孔顺序：灌浆孔的施工应按灌浆程序，分序进行。进行钻孔作业时，所有钻孔应统一编号，并注明各孔的施工次序。先钻一序孔，待灌浆6小时后后再钻二序孔。

4)注浆管下设：成孔后进行孔口吹扫，测量孔深，满足要求后下设口径φ50mmPVC注浆管。

5)孔口封堵：PVC管下设完成后，及时进行孔口封堵，选用水泥浆进行密封，深度0.5m，填充密实。

6)注浆加固：预固结采用控制性灌浆1:1开灌，灌浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，出厂时间不得超过三个月，用NB-1型泥浆比重计控制浆液浓度。灌浆分序：灌浆应按分序加密的原则进行。每排孔分序进行施工，先施工一序孔，再施工二序孔。

7)灌浆：灌浆管路连接：按灌浆孔段选定的灌浆方式进行纯压式灌浆管路连接。灌浆压力：灌浆压力：压力0.2MPa，待浆液注满，孔口浆面不再下降，停止注浆，形成注浆加固体。

8)封孔：每个灌浆孔全孔灌浆结束后，进行封孔作业，压力0.5mpa.封孔注浆时间不低于20min。灌浆孔封孔应采用“全孔灌浆封孔法”

在某市水环境综合整治项目人工顶管施工过程中，采用该发明专利技术，对地表进行“超前预固结”注浆加固，对不稳定特殊地层进行有效的处理。避免了掌子面坍塌、路面沉降的安全风险，节约了工期，施工进度明显加快，该发明技术特别在大粒径砂卵石地层、软弱破碎带进行地表预固结灌浆施工效果显著。