王军 李文权 王璠 李志彦
湖北省路桥集团有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：某复杂地质段的市政道路不仅地下水量较多，并且污水管道在砂砾与卵石层之内进行预埋，深度过大，若要对该市政道路进行管道施工，成槽开挖的难度非常大，并且机械顶管也困难重重。这主要是因为卵石层阻挡着机械顶管的施工以及钢板桩支护明挖的施工，使得管道施工只能采取人工顶管的形式。然而人工顶管的施工方式安全系数并不高，从顶进方向进行开膛式明挖顶管的方式可以在很大程度上提升顶管施工的安全性能，缓解其可能造成的安全隐患，并且施工效率非常高，可以有效缩减工期，节约施工成本，兼具技术性与安全性。
关键词：复杂地质段；管道施工；明挖顶管；应用
对于复杂地质段进行管道施工，施工难度非常大，因此必须选择合理的施工方案在保证工程期限的同时不破坏地质层基本形态。在尝试了机械顶管施工、人工顶管施工以及放坡开挖以及钢板桩支护之后，均不能顺利完成该复杂地质段的管道施工，本文在该情况下提出了明挖顶管的方式，从顶进的位置开始进行开膛式明挖，进而解决施工难点。这种明挖顶管的方式不需要人员进入内部操作，具有较高的安全性能，并且能够大大提升施工效率，原本计划三个月的顶管施工仅用一个月便可顺利完成。
一．复杂地质段管道施工项目概况
该复杂地质段位于某城市的主干道路，道路长度总计5千米，且该道路在末端同另一条市政道路交汇，并且在道路末端300m范围内存在污水以及雨水管道。若路面为基本坐标面，则该主干道路的污水管道深度在-7至-8m，而雨水管道的深度在-3.5至-4.5m，且污水管道同雨水管道具有一段平面距离，长度为2m，管道设置在长为10m的绿化带当中。该市政道路所在地早年为一河床，且现在距离河流较近。道路的地质情况如下：杂填土的深度分布在-1至-3m之间，再往下3m主要有流沙分布，-6m直至-10m均为砂砾层，再往下的范围内鹅卵石分布较多。在市政划定主干道路时，未对该部分进行实地地质勘测，因此在进入现场施工时才发现如此复杂的地质情况，因此在原定设计方案的进行过程中必须根据实际情况作出相应的调整，在发现砂砾层之后原定的管道施工方案便已经不能继续发挥作用，因此必须停止施工，对已经开挖的基坑进行完全封闭，再由技术人员进行商讨，设计出更为合适的施工方案。
二．复杂地质段顶管施工方案
第一种方案采用钢板桩支护的形式，对开挖基坑进行支护操作。由于项目施工标准的限制，钢板桩插入土层的部分同已经开挖的部分应保持一致，因此按照工程实际情况，钢板桩的插入深度最终达到了12m，已经到达了地质范围的鹅卵石层，实际进行施工时难度非常大，几乎不可能完成，因此从技术角度而言，钢板桩支护的方法并不可行。
第二种方案采用分级放坡开挖的形式。施工共分两级，第一级放坡开挖深度选定为4m，并且按照1：2的比例进行施工，在第一级施工结束后，留出2m的平台，第二级放坡开挖深度直至基底，并且按照1：3的比例进行施工，并且施工时采取开挖与抽水同时进行的方式。但是由于在实际施工时，开口线按照数据计算距道路中线的距离已经超过了22m，远在道路红线的范围之外，并且放坡开挖的工程量非常巨大，并且实际施工时可能产生很多安全隐患，综合考虑管道施工不能采取分级放坡开挖的方法。
第三种方案采用顶管施工的方式，在进行沉井之后使用机械顶管开展施工，但是由于顶管施工位置处于砂砾层，且部分管道同鹅卵石层相接，因而机械顶管在施工时阻碍较多，尤其是土压平衡以及泥水平衡的实际实施难度较大，若要使用机械顶管进行施工，必须针对当前土质进行相应的改良，当前主要的土质改良方式为千斤顶向前顶进同人工掘金结合，并辅以人工降水使得土质更加松软，但由于该道路地质段地下水异常充沛，因此这样的处理方式非常容易导致管道破裂甚至路面坍塌，施工风险较大，同时安全隐患也会随之遗留下来。另外还可以采用注浆的方式，但是向涂层进行注浆最终的改良效果很难控制，且在施工过程单中很容易出现技术问题。
第四种方案采用明挖配合顶管施工的方式，这一方式可以有效利用已经挖好的基坑，在很大程度上减轻了工程的任务量。主要流程是在管道施工时每隔100m便建立一个工作井，按照顶进方向由一个挖机进行挖掘施工，挖至管道标高后迅速加入千斤顶，施工一节管道之后挖机停止运作，等待后续管道安装完成，而后再继续采取开膛式挖掘的方式挖到管道标高后，继续用千斤顶向前顶，这一流程进行循环，直至管道全部施工完毕。这样的顶管施工方式不仅效率极高，还能够缩减工程所需的经济成本，使得方案改动前已经挖好的基坑可以继续使用，而且全程由机械进行挖掘与顶进操作，无需人员进入管涵，在极大程度上提升了工程施工的安全性。
综合上述四种方案，针对于复杂地质段的管道施工，最合适的方法便是明挖顶管。
三．复杂地质段明挖顶管施工工艺
3.1 沉井施工
沉井施工的施工范围为300m，每隔100m建立一个工作井，这个工作井当中包含两个接受井裕两个顶进井，按照沉井的下沉高度，设置6m的标准高度进行施工。在项目当前已经挖好的基坑当中完成沉井的定位工作，在定位位置向下挖2m，直至含水层停止，便可浇筑混凝土，而后由工人进入施工现场完成钢筋绑扎操作，然后再对摸板钢筋浇筑混凝土，等待其构成80%的强度之后，便可开展钢筋模板的拆除，另外还需配备一个抽水泵，按照边抽水边下沉的方式使得沉井最终达到标高，此时须停止混凝土施工。
3.2 顶进准备
在开挖至管道标高时便需要加入千斤顶，首先完成顶进准备工作。通过对污水管道的定位，对其侧壁进行开凿，确定管位。而后在工作井当中加入一集水井，将顶进过程当中产生的水流进行人工抽取并排出，另外还需一个汽车吊来完成管道的吊装操作。
3.3 顶进施工
由准备工作当中的汽车吊将管道吊入沉井内部，第一节管道定位完毕后由挖机开挖直至达到标高，而后立即加入千斤顶顶入，顶至一个管位之后便可开始后续第二节管道的安装，由挖机开始进行开膛式深挖，挖至标高后继续由千斤顶来顶进，千斤顶顶进6m之后便要进行标高的检测以及核对操作，对反坡可能出现的各种偏差及时进行纠正，而后再重复这一流程直至所有管道均安装完毕。
3.4 开挖基槽
由施工现场得到的数据来看，在挖机进行现场明挖的时候，基槽的稳定时长完全能够满足管道在向前顶进时对于时间的标准，因此在这一时间段内，还可以对已经开挖的基槽内管道完成施工，且可以实现一边挖一边向前顶进的操作。
3.5 污水管道回填
污水管在完成顶进之后，还需要进行管道的回填施工，通常情况下采用施工现场的细沙对管顶50cm以内的部分进行填充，以保证灌水时仍然能够保持密实的状态。另外雨水管道高程部分需要进行分层回填，并将所回填的细沙进行碾压，使其也能够保持密实的状态，完成回填后对垫层进行浇筑，而后再对管道进行混凝土浇筑，再使用砂石将管道回填至标高。
四．结语
顶管施工最为核心的步骤便是沉井的施工，采用明挖顶管的方式可以有效缩减工期，将原本需要三个月才能完成的工程只用一个月全部完工，尤其对于地质复杂地段的道路管道施工，有着非常直接的指导与参考意义。另外由于城市市政道路施工不便采用面积较大的开挖面，因此使用明挖顶管的方式可以使得开挖面面积得以缩减，更加适用于集中小范围施工工程。除此之外，地下水水量较多且地质复杂的施工现场，机械顶管存在技术难度，人工顶管存在安全隐患，只有明挖顶管的方式才能够适用于这一类工程。
参考文献
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