常州地区粉砂层中机械顶管顶进施工技术

·582·2018年9月下建筑工程技术与设计建筑机械常州地区粉砂层中机械顶管顶进施工技术周建新1（1.常州市排水管理处江苏常州213000）【摘要】常州市江边污水处理厂管网扩建工程三标段采用大直径钢筋混凝土顶管施工技术，顶管施工遇到的复杂地层主要为粉砂层，粉砂层中相应的含有砂礓和不连续黏土的复合土层，突出的技术难点主要为顶进土层较为复杂、地下水水位较高、顶进过程中距离部分建筑基础较近及长距离顶进施工等。通过选用全新改进的泥水平衡顶管机，根据特殊地质进行顶管机动力配置，远程操作方式，优化刀盘，合理布置刀具，保证了工程的安全施工。【关键词】泥水平衡顶进顶管设备选型土层复杂覆土较深顶进控制0常州市江边污水处理厂官网扩建工程简介常州市为了进一步提高污水收集处理率，改善城市水环境，并保证市政公用设施的正常运行和市民正常生活，缓解江边厂进水干管负荷过高的问题。该工程主要扩建长江路DN1800~DN2600污水主干管，管线沿长江路敷设（从北起黄河路南至黄海路），与江边厂2012年实施的DN3000进水管道接通，全长约为11.9公里，全程管道采用顶管施工，中途设惠家塘（40万吨）污水提升泵站，本次工程建成后将作为常州市污水南水北调的主干管，城市污水输送的主动脉。1W14~W13区间工程概况常州市江边污水处理厂管网扩建工程W14~W13区间段，由于需为以后常州市轨道交通一号线预留足够的施工空间，经调整后为本次工程W14~W13区间的管顶覆土深度在17.11~17.18m，单程顶距最长D2200钢筋混凝土管道L769.70m，为常州市目前顶管深度最深单程顶距最长的一段。W14#—W13#顶管，顶进的平面线形为：172.54m长的直线段；曲线半径为1200m，长423.34m的圆曲线段；173.72m长的直线段，中间需穿越S122省道，管顶覆土厚度为17.11~17.18m，管道基本位于⑤-2粉砂层中，主要土层参数见表1.1和表1.2所示：表1土层物理力学性质指标统计表层号土名容重γ（kN/m3）固结快剪试验按峰值强度确定室内渗透系数（cm/s）抽水试验渗透系数（m/d）C（kPa）φ（°）垂直水平⑤-1粉砂夹粉土18.513.227.73.29E-044.64E-042.71⑤-2粉砂18.513.027.85.38E-046.67E-04⑤-3粉砂夹粉土18.511.927.02.78E-043.91E-041.1岩土地质情况原地勘报告中提及土层中存在砂礓，但并未对砂礓在土层中的含量和分布进行明确的说明，根据现场井位实际施工情况，在下沉到17m时（标高-11.00m）出现大量砂礓石，刚好位于本次管道施工的深度，前期准备的机头带二次破碎功能，能够解决少量和小块的砂礓石，但不能满足含大量和大块砂礓石粉砂层的顶进。根据新的地质勘探成果，本次勘察成果揭露，沿线分布的⑤-2层粉砂层中局部夹少量砂壃石，勘探点C9孔（顶进前250m）以北区域，分布的⑤-2a层粉砂夹砂壃石，该层厚度在1.80~4.50m，埋深在15.5~20.4m，该层砂壃石含量较大，对本区间段顶管施工影响较大，⑤-2a层下部分布的⑤-2b层，该层含少量砂壃石，对顶管施工也存在一定的影响。根据土工试验试验成果，砂礓石饱和单轴抗压强度平均值约13.2Mpa。第⑤-2层粉砂层，局部夹少量砂壃石，砂壃石含量约占5%左右；第⑤-2a层粉砂夹砂壃石层，该层砂壃石含量较大，砂壃石含量约占30%左右；第⑤-2b层粉砂层，该层含少量砂壃石，砂壃石含量约占10%左右。图1砂礓石（一）图2砂礓石（二）1.2水文地质情况浅层承压水：主要赋存于⑤-1粉砂夹粉土、⑤-2粉砂、⑤-3粉砂夹粉土层中，补给来源主要为周边明河水，排泄于人工开采及对其它含水层的越流补给。勘察期间测得稳定水位为地面以下8.70～10.40m（相当于黄海高程-3.00～-3.83m），该水位年变化幅度范围一般在1.00～1.50m之间。1.3复杂土层相对于本次顶管的分布根据W14~W13区间地质报告显示，其中0~75m，主要在5-2a土层中顶进；75~140m机头下方开始涉及到5-2b土层，并且5-2b土层切入刀盘的面积逐步增加，直至占据了刀盘下部1/3的断面；140~250m，刀盘迎面土层分布基本上为上部2/3为5-2a土层，下部1/3为5-2b土层；250m以后5-2a和5-2b土层穿越完成，机头开始进入5-2土层。图3W14~W13区间顶进剖面图2施工技术难点地下工程主要在于对地质条件的熟悉和适应，顶管施工更为明显。针对不同的地质条件和顶管覆土深度，选用能够满足顶进需求的设备和顶进方法，可以提高工效，保证工程施工安全。否则可能导致顶管无法顺利顶进，延误工期，由于顶管施工的不可逆性，严重的会使顶管施工失败，造成巨大的损失。本次顶管的重难点如下