第３２卷第４期 Ｖ０１－３２ Ｎｏ．４ 建筑施＂１－ ＢＵＩＬＤＩＮＧ Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ 顶管近距离穿越建（构）筑物及 地下管线的保护措施 Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｐｉｐｅ－Ｊａｃｋｉｎｇ Ｃｌｏｓｅｌｙ Ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＩＳｔｒｕｃｔｕｒｅ）ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ 口 黄亮 （Ｉ－海市基础工程公司管道分公司 ２００４３３） 【摘要】在城市顶管施工中近距离穿越建筑物基础、地下管线时，由于顶进过程对土体的扰动和地层损失易造成建筑物不 均匀沉降和管线受损等事故，为降低施工风险，有必要采取措施对穿越区域的建（构）筑物及地下管线事先保护。通过工程实 例，介绍了顶管近距离穿越建（构）筑物及地下管线分别采取树根桩隔离板注浆加固的保护措施。实践证明。这些措施有效保 护了周边建（构）筑物和地下管线，大大降低了顶管施工风险。 【关键词】地下项管近距离穿越基础 树根桩隔离 注浆加固 【中图分类号】Ｕ４５５．４７ ，文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４—１００１（２０１０）０４—０３０４—０３ ０引言 ８ ｍＮ９ ｍ。项管共两段，其中ＤＮ２ ０００ ｍｍ项管从位于延安东 路的工作井始发，沿四川南路东侧项进至位于人民路的接收 在城市中埋设地下管道若采用明挖开槽的方法，一方面 井，总长３０５ ｎｌ。该段顶管顶覆土４．９ ｍ－６．１ ｍ，管节采用Ｆ 施工占道将对路面交通造成较大影响；另一方面由于降水、 型钢筋混凝土管，内径２ ０００ ｍｍ。从工作井出发沿曲率半径 基坑开挖等一些因素，不可避免地引起地层变形，造成周边 为２ ８３６ Ｉｌｌ的圆弧顶进１１６ Ｉｌｌ，再直线顶进９０ ｍ，进入曲率 地段路面沉降和开裂，房屋受损。顶管施工作为一种非开挖 敷设地下管线的施工技术，与传统的开槽埋管相比具有对占 半径为４１３ Ｉｌｌ的圆弧段，顶进６５ ｍ，最后３４ ｍ直线段进入 人民路接收井。 地小、对路面破坏少、地层扰动小等特点。在闹市区施工地下 根据勘察报告，ＤＮ２ ０００ ｍｍ顶管所穿越的地层起伏不 管道，顶管比开槽埋管的优点更突出。 大，ＤＮ２ ０００ ｍｍ顶管穿越的土层主要为③和③ 层，③ 层为 城市中心区已有建（构）筑物和地下管线等密布，顶管距 砂质粉土夹层，在一定动水头作用下易产生流砂，顶管施工 离这些建（构）筑物的基础及地下管线较近，由于顶管施工本 时需根据实际情况控制施工参数。该区域人工填土较厚，局 身不可避免地造成土体扰动和地层损失 ，将有可能影响到 部地区达到４ ｍ，在原状土较薄的情况下，顶管施工时地面 邻近建筑物和管线的安全。施工前对顶管穿越的重点部位进 沉降较大。 行预先处理，将大大降低施工风险。本文通过一顶管实例，介 绍在顶管穿越的重点区域对土体进行隔离、加固等措施以保 ２周边情况 护邻近建筑物及地下管线，降低施工风险。 ２．１建（构）筑物情况 １工程概况 四川Ｉ南路中心下原有一根ＤＮＩ６５０ ｍｍ的雨水管，为避开 该雨水管，ＤＮ２０００ ｍｍ顶管的设计轴线靠近四川南路东侧， 上海市黄浦区新延安东排水系统，管道施工在四川南路 这就造成顶管距离周边建筑的基础非常近，顶管的走向如图 下，自延安东路穿越金陵东路至人民路，该段属黄浦区老城 １所示。 厢地区，人流量特别大，交通繁忙，而且周边有大量房屋及地 下管线。工程主要由两个工作井、一个接收井、两段顶管及一 段箱涵组成。 顶管工作井及接收井的基坑采用ＳＭＷ工法桩围护，挖深 —卜‘ 【作者简介】黄亮（１９８３－），男，硕士研究生，助理工程师。联 图ｉ ＤＮ２ ０００ｉ１３ｒ＿ｎ顶管走向示意图 系地址：上海市民星路２３１号３楼（２００４３３）。 【收稿日期】２０１０—０３—２３ ４层的１、４号楼房为条形基础，埋深２ ｍ－２．５ ｍ；８层的 ４／２０１Ｏ 黄亮：顶管近距离穿越建（构）筑物及地下管线的保护措施 第４期 ２号楼和４层的３．５号楼基础为木桩，２、３号楼房桩底距地 面约９ ｍ，５号楼房木桩桩底距地面约５．２ ｍ，其中２号楼房 为历史优秀建筑。顶管轴线的上方有一排电线杆，埋深仅 ２ ｍ－２．５ ｍ。顶管与这些建（构）筑基础的距离约Ｏ．６～２．８ ｍ， 如图２所示。 ｉ 桩 。 ＼圃ｎ 壁塑 虚堕．§ 塑婴 煎照 。Ｄ Ｎ２００Ｑ臻弱 汁 ＝ 图２顶管与周边建筑物基础相对位置 顶管在顶进过程中要上穿东西走向的延安路隧道南北 两线，两者垂直净距分别为２．３ ｍ和３．２ ｍ，夹角约８５。和 ７６。，如图３所示。言ｌ 照．婴』二 ！鹰堕～，壅 堕．婴』娜 壁 壅 图３ 顶管上穿延安路隧道 ２．２地下管线情况 根据管线资料与样洞情况，顶管穿越区域上方管线较 多，电力、信息、煤气、上水等管线埋深一般在１ ｍ左右，延安 东路至金陵东路有～段ＤＮ１６５０ ｍｍ雨水管，埋深２．７ ｍ，与 顶管的水平净距约Ｏ．一 ６ ｍ～１．２ ｍ，如图４所示。在出洞口位 置和金陵东路路口有两个四通井，顶管与四通井的位置如图 ５所示。 西 ￣ｌＪｔｌ南路 东｝ 图４顶管与ＤＮ１６５０雨水管相对位置 ３保护措施 根据本工程的特点及以往的顶管经验，由于工程条件复 杂，特别是需穿越地面建筑物和众多地下管线，对地面的沉 图５顸管与四通井相对位置 降控制要求较高；顶管出洞时需穿越土体加固区，对掘进机 机头的切削能力也有一定的要求。综合以上因素，为了减小 土体沉降，有效地保护地下管线、周围构（建）筑物，选用大刀 盘泥水平衡顶管掘进机，利用具有一定的泥水与土的混合体 作用在顶管开挖面上形成一层泥浆层（泥浆护壁）。泥水压力 透过泥浆层与开挖面上的水、土压力相平衡，保持开挖面不 会发生坍塌，尽量减小由于土层损失、扰动等因素给地面造 成的沉降。 顶管施工在项进过程中不可避免地对土体挤压和松动、 加载与卸载、孔隙水压力上升与下降叫，就可能引起地面沉 降过大。本次ＤＮ２ ０００ ｍｍ顶管距离建（构）筑物和地下管线 的距离非常近，如果土体变形过大，就会导致路面沉降、建筑 物开裂、管线断裂等情况，因此必须采取一定的措施来减小 顶进中对周围土体的扰动。 为了减小对顶管周围土体的扰动程度和范围，采用对周 围土体加固和隔离的方法来保护建（构）筑物和地下管线。顶 管沿线地面交通繁忙，管线密布，为减小对行人和车辆以及 环境的影响，保护措施施工占路不易过大，同时考虑保护措 施施工对已有建筑的影响，选择树根桩和压密注浆的方法进 行保护措施施工。主要原则为：①对距离项管较近的房屋基 础，采用树根桩隔离顶管和建筑物基础：②对于与距离较近 四通井和一些树根桩无法实旋的地方，采用注浆法加固周围 土１本。 ３．１树根桩 起隔离作用的树根桩，直径不宜过小，一般在３００ １１１１１１Ｎ ４００ ｎｌｍ。桩底为顶管底下１．５－２倍直径，桩顶地面下 Ｏ．５ ｍｌｌｌＮ ｌ ｍ。钢筋笼外径小于桩径５Ｏ ｍｍ。主筋直径采用 １８ ｍｍ螺纹钢，箍筋直径８ ｍｍ，间距２００ ｉｌｌｍ。作为侧向受力 的隔离桩，注浆采用水泥浆，浆液水灰比０．４－０．５。 树根桩施工前对打设位置开样洞，一方面探清地下管线 情况，如有管线或障碍物，一般避开该位置：另一方面防止泥 浆溢出地面，造成环境污染。 其主要施工流程为：桩孔定位一桩机就位一钻孔一清 孔一拔钻杆一插钢筋笼和注浆管一填碎石一注清水一压 浆一桩头处理。 通过树根桩对顶管和建筑物基础进行隔离，顶管在顶进 时，对土体的挤压作用，不直接作用于建筑物的基础，树根桩 的强度和弹性模量远大于土体，顶管对土体的扰动范围大大 减小，从而有效地对建筑物的基础进行保护。 第４期 黄亮：顶管近距离穿越建（构）筑物及地下管线的保护措施 ４，２０１０ 保护措施施工中，由于３号建筑附近的地下管线过于密 集，树根桩无法施工，其余１、２、４、５号建筑均用树根桩进行 了保护。 ３．２注浆法 顶管沿线有两处四通井，距离顶管都很近，而且都位于 道路交叉口，为减小对交通的影响，采用压密注浆对四通井 周围的土体进行加固，加固范围为四通井周围２ ｍ。注浆压 力控制在０．２－０．６ ＭＰａ，浆液采用Ｐｏ４２．５普硅水泥配制，水 灰比Ｏ．５，注浆流量小于２０ Ｌ／ｍｉｎ。 上穿延安路隧道时，可能会产生几种情况：①接近隧道时 由于顶管机对隧道周围土体挤压，使隧道管片产生变形；② 顶管机在隧道上方穿越时，由于土体的扰动以及卸载，隧道 顶部土压力减小，产生变形；③顶管机头穿越后，后续管节 仍然运动，对隧道周围土体的扰动，使隧道变形。 在穿越前对隧道上部土体注浆，一方面增加上覆土压 力，以减小项管穿越后造成的土体卸载；另一方面可加固该 处土体，减小项管穿越时对隧道的扰动程度。注浆范围为顶 管在隧道的投影面外廷２ｍ，隧道结构顶部０．５ Ｔｌｌ至顶管顶 部２ ｍ。 在隧道项部注浆时需严格控制下钻深度，防止超钻。钻 杆就位后注浆，提升高度２０ ｃｍ／次，以确保注浆质量。同时 控制注浆压力，不宜过大，采取低压缓注的方法。 工程施工中，对两个四通井、隧道项部以及电线杆也进 行了注浆保护。 ４顶管施工参数 根据地质情况预先对顶管施工参数进行计算，在近距离 穿越建（构）筑物基础及地下管线时，再根据监测数据反馈的 数据及时调整施工参数，做到信息化施工。 ４．１后座顶力 后座顶力由两部分组成，一是机头正面阻力，二是顶管 侧壁摩阻力。机头正面阻力随机头所处的地质情况而变化， 顶管侧壁摩阻力随地质情况和顶进距离而变化。在穿越建筑 物基础时，后座顶力需略微降低，放慢顶进速度，以减小对周 边土体的扰动范围和程度。 ４＿２泥浆舱泥水压力及出泥量 大刀盘泥水平衡顶管机头的泥浆舱泥水压力应与机头 正面水土压力相当，同时为保证进、排泥量，舱内泥水压力要 略大于机头正面水土压力，一般为１．１倍～１．２倍。 穿越建筑物基础时，出泥量随顶进速度的降低而降低， 同时适当增加泥水压力，以减小地面沉降。 ４．３顶进速率 顶管掘进机正常的顶进速度为２５ ｍｍ／ｍｉｎ，但由于本工 程顶管路线为曲线，而且周边环境复杂，因此实际顶进速度 较正常速度要小，尤其在穿越复杂地质环境下，需降低速度， 本次旌工中穿越不利环境下的速度控制在１０￣１２ ｍｍ／ｍｉｎ。 考虑到泥水平衡，出土量的速率是顶进速度的主控因素。在 顶管顶进施工的初始阶段，对掘进机出土量进行现场实测， 并进行科学的计算，从而确定顶管顶进速度等旌工参数。 ４．４减阻泥浆 穿越建筑物基础期间，减阻泥浆不但起到减小顶进阻力 的作用，更重要的是在顶管周边土体形成一层泥浆保护套， 减小了顶管项进时由于摩擦而携带土体流失情况。本次施工 的减阻泥浆压入量为管道外周环空隙的２Ｎ２．５倍，注浆压力 为顶管正面静止土压力的３倍左右，这样可以使泥浆保护套 渗入周边土层更深，有效地减小了顶管对周边土体的扰动和 土体流失。 ５ 沉降预测及监测结果 ５．１经验公式 Ｐｅｃｋ（１９６９年）提出地面沉降槽呈拟正态分布，认为土体 移动是由土体损失引起的。假定土体不排水、体积不可压缩 （泊松比０．５），则沉降槽体积应等于土体损失体积，得到横向 地面沉降估算公式为： 立 ｓ（ｘ）一＇５『 ｅ （１） Ｉ， ５ ＝一 、研 （２） 式中： 一距管道轴线的横向水平距离（ｍ）； Ｓ（ｘ＞＿＿一ｘ处地面沉降量（ｍ）： 广管道周线上方的最大地面沉降量（ｍ）； Ｖ 一管道单位长度的土体损失ｉ（ｍ３／ｍ）； 卜一地面沉降槽宽度系数（ｍ）。通过现场观测得到ｆ和管 道半径Ｒ的关系为： ｈ ｎ １ 尺（景） （３） ｈ一管道轴线至地面距离（ｍ）； ｎ＝Ｏ．８－１．０，土越软，ｎ越大。 本工程中Ｒ＝Ｉ．２ ｎｌ，ｈ＝６．２ ｍ，ｎ取Ｏ．９，通过计算，／＝３．３。 代入公式（２）得Ｓ￣＝１８．４ ｍｍ，即预测地面最大沉降为 １８．４ ｍｍ。 ６结语 本工程的实践证明，采用树根桩隔离和注浆法加固顶管 影响区域，对重点部位进行保护，能够减少顶管对土体的扰 动，对控制地面沉降、保护建筑物和管线有很大帮助，极大地 降低了施工风险。 在近距离穿越建筑物及地下管线时，需根据机头所处位 置的地质情况和周边环境，预先计算施工参数，施工中适当 降低顶进速度和出泥量，同时根据监测数据及时进行施工参 数调整，可以有效地降低顶管施工风险。 参考文献（略）
