浅谈高地下水位及粉砂土质地带顶管方法

浅谈高地下水位及粉砂土质地带顶管方法

摘要：水网河涌地带，特点是河流纵横，地下水位高、土质差。下面将介绍对于此地区顶管施工时的方法以及对策。

关键词：高地下水位；粉砂土质；顶管施工

Abstract: The water network creek zones characters are high water table, poor soil. The following describes the methods and countermeasures for the pipe jacking of this region.   Key words: high water table; silt soil; the pipe jacking

中图分类号：U412.22+1 文献标识码：A 文章编号：

引言

水网河涌地带，河流纵横，地下水位高、土质差，是其特点。在施工中又经常会遇到顶管穿越河流、公路等情况，给施工造成很大的困难。在这种情况下，根据现场施工条件，因地制宜，采取灵活的施工方法能起到事半功倍的作用。以下结合参与石榴岗土华涌部分顶管工作经历，介绍高地下水位及粉砂土质地带顶管方法。

1 、施工工艺流程

测量、放线现场确定沉井位置沉井浇注沉井养护沉井封底

沉井四周井点降水达到要求沉井到位工作井和接收井洞口位置硬化安装顶管机头和机具套管顶进

2、施工方法

1）概述

在顶管穿越施工中，对于一般土质而言，通常的沉井制作、下沉和套管顶进的方法是：沉井四壁制作完成后，暂不封底，就开始沉井下沉工作。沉井下沉时，主要是靠逐步挖取沉井内侧的土，而使沉井逐步下沉。沉井到位后，再进行封底和套管的顶进。

在套管的顶进中，通常是采用一般的人工土顶机头进行顶管，靠人工出土的方法将套管内的土运出。这种方法只能用于一般土质的顶管施工。

对于粉沙土质及高地下水位条件下的顶管，如采用以上这种顶管方法，则会出现以下情况：

a、由于粉质土包含大量的水份，且粉质土为砂性土，使得土的存在状态为“水溶”状态，土对沉井四壁的摩擦力小。沉井在下沉时，导致下沉速度过快而无法控制，很容易出现下沉过度的现象，严重时出现沉井“失踪”的现象。

b、由于地下水位比较高，在顶管机头顶进前，无法打开顶管用的预留洞进行顶管机头等的安装。

c、在套管顶进过程中，粉沙土在地下水的作用下，形成流沙层，无法出土，同时易出现地面下陷等现象。

2）沉井浇筑

测量放线后，按照现场划出工作井和接受井基坑的位置，进行工作井和接受井基坑开挖，同时应做好放坡或坑壁支护工作。

施工时如工作坑处地下水位较高时应采用抽水措施，如抽水无法达到要求，则应采取井点降水等方法将地下水位降至坑底0.5m以下。

坑口边沿应修挡水坝，防止地表水流入，尽量避免在雨天施工。

对于粉沙土质和高地下水位的条件，沉井下沉时，无法采用在井内挖取土的方法使沉井下沉。为防止沉井下沉时下沉速度和位置失控，沉井下沉前先将沉井底封好。封底时，在底部四周均匀地留出直径为80~100mm的8~12个孔，可用套管浇注在沉井底板上，沉井下沉时可以控制沉井下沉速度和下沉时沉井的倾侧角度。

3）沉井下沉

沉井浇注完成并达到规定强度后，即可开始沉井下沉工作。下沉的方法是，通过底板预留孔用高压水枪向内冲水，然后用泥浆泵往外抽取泥浆，从而使沉井下沉。下沉时的速度可通过抽取泥浆的速度和量来控制，沉井下沉的倾斜方向则可通过各个预留孔的位置来调节。通过各个预留孔用泥浆泵不断地往外抽取泥浆，从而使沉井慢慢下沉达到规定深度。沉井下沉到位后，最后将预留孔封堵好。

为防止沉井下沉时，引起沉井四周地面下陷，可在下沉前，在沉井井壁外侧堆上土，以使沉井下沉时，井壁外侧的土同时随沉井下沉，可减轻、避免沉井四周的地面下沉。

4）洞口硬化

由于地下水位比较高，无法打开顶管用的预留洞安装机头，因此，在顶管设

备进场前，一般在顶进轴线方向的洞口处进行高压璇喷桩硬化，其璇喷桩硬化程度取决于土质情况，一般采用密布璇喷桩布置。工作井与接收井洞口处一般都采用此方法硬化。

5）泥水平衡法套管顶进

顶管机头和洞口止水环安装完后，即可进行套管的顶进。

对于粉沙土质和高地下水位顶管，由于粉沙层在地下水的挠动作用下，形成流沙层，如用土顶机头进行顶管时，极易引起机头前方的土层下陷，同时，也不可能采用传统的人工出土方法。因此，为防止产生以上情况，可采取“泥水平衡法”进行顶管。

该顶管方法采用封闭式的机械顶管机头，头部有4个切土刀盘，后面有偏心旋转的破碎槽，可破碎100mm以下的块石，后部为隔离仓板。机头出土采用刀盘切削原状土，切削后经过由进水泵注入的泥浆水在泥水仓循环，再由排泥泵送出管外。必须要注意泥浆水的浓度，对于流沙层粉质沙，必须适当提高泥浆水的浓度，方可比较顺利地带出粉质沙。如遇到没有浓泥浆提供，可以在泥浆池内加入泥粉搅拌，使之浓度达到要求。此方法既能保证地面不沉降，又能代替人工出土，具有很高的安全性和生产效率。

①顶管时为使后靠背受力均匀，液压设备与后背接触面应加厚度为公分的钢板和道木。在液压缸与被顶管间加承力盘。

②液压系统含高压油泵、动力传递机构等，液压缸要按顶管中轴线对称布置、安装，顶管中应保持轴线重合。

④水泵和排泥泵机座须与预埋件相连。贮浆箱放置时，连接头水泵的贮藏箱应低于连接排泥泵的贮藏箱，保证稀泥能及时循环。

⑤油缸支架安装时，支腿或底板须与井内预埋件相连，并按顶进轴线找正。油缸就位后，应空载伸出，检查平行度，保证顶力合力与顶进轴线平行。

⑥激光经纬仪测量架固定，不能与设备相连，必须与井单独相连，以保证其它设备因顶力反作用而移位时，不影响测量精度。

⑦在井底较低处，用竹框及纱网做集水坑，保证泥浆泵正常工作。

⑧为使顶管进出洞口不发生水土流失，在进出洞口安装可靠的止水装置是十分必要的。可在预留洞口打上Φ22膨胀螺栓18个，环向均匀布置，套上止水橡胶圈，压上钢压板，用螺母轻轻压紧（顶管机通过后再压紧），达到止水效果。

⑨做预顶试验：检验液压系统性能，液压缸行程，传力设备的中心线和垂直度等。