壓密注漿土體加固技術(shù)在頂管工程中的應(yīng)用

李宇光

無錫市太湖新城發(fā)展集團(tuán)有限公司 江蘇 無錫 214000

【摘 要】無錫市和暢路電力管廊頂管施工過程中，應(yīng)用壓密注漿土體加固技術(shù)對(duì)頂管沿線高壓鐵塔進(jìn)行加固保護(hù)。實(shí)踐證明，該技術(shù)可經(jīng)濟(jì)、有效得對(duì)沿線相關(guān)構(gòu)筑物起到加固保護(hù)作用，從而保證頂管施工的順利進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】壓密注漿；頂管；土體加固

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，如何有效得提高現(xiàn)有土地的利用率，得到了各級(jí)政府和開發(fā)商的廣泛關(guān)注。高壓架空電力通道及其構(gòu)筑物在占用了大量的土地和空間資源的同時(shí)，影響了整體的環(huán)境效果，因此近幾年，對(duì)高壓架空電力電纜入地改造工程興起。頂管技術(shù)作為一項(xiàng)成熟工藝具有對(duì)現(xiàn)狀交通和周邊環(huán)境影響小的特點(diǎn)，也被廣泛應(yīng)用于高壓電力入地改造工程中。本文結(jié)合無錫市和暢路電力管廊頂管工程，應(yīng)用壓密注漿土體加固技術(shù)對(duì)頂管沿線高壓鐵塔進(jìn)行加固保護(hù)，從而保證了頂管施工的順利進(jìn)行。

一、工程概況

無錫市和暢路電力管廊工程位于無錫市太湖新城，是為配合周邊地塊內(nèi)部的現(xiàn)狀220KV電力架空線入地敷設(shè)，以提高該段道路兩側(cè)土地利用率而實(shí)施的項(xiàng)目。

本項(xiàng)目電力管廊總體線位位于沿線道路南側(cè)的綠化帶里。全線共采用頂管方式新建d2400-3000mm電力管廊2190m，頂管深度位于地下10-13m，沿線涉及到紅莫線1#電力桿塔等多處現(xiàn)狀桿塔，需對(duì)其進(jìn)行加固保護(hù)，以保證頂管施工期間高壓電力的正常使用。以紅莫線1#電力桿塔為例，采用壓密注漿加固技術(shù)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)加固。

1.1紅莫線 1#電力桿塔基本情況

紅莫線1#電力桿塔，重力式基礎(chǔ)。三級(jí)臺(tái)階，最低層基礎(chǔ)7.2m×7.2m，基礎(chǔ)埋深3m。桿塔在頂管線位北側(cè)，桿中心到頂管外壁的最近距離為6.17m。該位置處頂管為直線頂管，頂管=2.4m，壁厚0.24m， =2.88m。桿塔位置如圖1所示，桿塔和頂管的相對(duì)位置關(guān)系如圖2所示。

圖1 紅莫線1#桿塔位置圖（單位：cm）

圖2 紅莫線1#桿塔與頂管相對(duì)位置關(guān)系圖（單位：cm）

二、壓密注漿加固方案

考慮到頂管管頂距離桿塔基礎(chǔ)較近，為減小頂管施工對(duì)鐵塔的影響，保證鐵塔的安全，對(duì)頂管線位兩側(cè)1.5m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行壓密注漿加固，注漿孔間距1m，以提高土體的承載力，增大土體的力學(xué)參數(shù)，減小頂管施工引起的土體沉降。

2.1壓密注漿加固原理

壓密注漿法加固底層是通過一定的壓力將可固化的化學(xué)漿液或水泥漿液注入地層土的裂隙或空隙，以改善地層的物理學(xué)性能。壓密注漿一般是對(duì)地層垂直鉆孔，在孔內(nèi)注入漿液。在注漿孔附近一定影響半徑范圍內(nèi)，固化的漿液和土顆粒凝聚成圓柱狀的固結(jié)體，該固結(jié)圓柱體的抗壓強(qiáng)度和抗壓縮變形能力高于未注漿的土體，密布排列的固結(jié)圓柱體形成了群樁效果，提高了地層的物理力學(xué)性質(zhì)。

2.2紅莫線1#桿塔壓密注漿加固方案

加固范圍：對(duì)頂管線位兩側(cè)1.5m，管頂以上2.0m，管底以下3m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行壓密注漿加固；注漿孔間距1m；紅莫線1#桿塔土體加固范圍如圖3和圖4所示：

圖3 紅莫線1#桿塔土體加固平面布置圖（單位：cm）

圖4 紅莫線1#桿塔土體加固立面布置圖（標(biāo)注單位：cm，標(biāo)高單位：m）

2、水泥砂漿采用42.5級(jí)的硅酸鹽水泥，水灰比取1，速凝劑摻入量1%-3%。水泥漿塌落度25mm～75mm，黏度80s～90s。注漿流量?。?～10）L/min，注漿壓力為1～2MPa。

3、漿體經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬蠓娇蓧鹤?，注漿過程中要不停的緩慢攪拌，攪拌時(shí)間小于初凝時(shí)間，漿液在泵送前需經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。

4、注漿采用跳孔間隔注漿，先外圍后中間的順序注漿，當(dāng)?shù)叵滤魉俣容^大時(shí)，從水頭高的一端開始注漿。注漿先對(duì)滲透性和孔隙率大的土層進(jìn)行注漿，滲透系數(shù)相同時(shí)，先注漿封頂，后由下向上進(jìn)行注漿，防止?jié){液外冒。

5、液壓注漿的設(shè)備及工作參數(shù)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和試壓漿效果確定。

三、壓密注漿加固方案計(jì)算分析

地面沉降是由于頂管施工引起管道周圍的土體松動(dòng)和沉陷。引起地面沉降的因素很多，不但與土層的性質(zhì)有關(guān)，而且與頂管的管徑大小，頂管機(jī)類型、操作人員的技術(shù)水平，頂管縱向軸向的垂直度以及頂管持續(xù)的時(shí)間、注漿情況等因素都有直接的關(guān)系。因此，在施工控制措施恰當(dāng)合理的情況下，對(duì)地面沉降的控制才可以得到保證的，同時(shí)本工程已對(duì)土體進(jìn)行了注漿加固，土體較原狀粉土有很大改善，超挖量可得到很好的控制，周圍土體的擾動(dòng)損失均會(huì)得到很大的改善。

地面沉降計(jì)算采用Peck法的沉降槽理論。

其中：—x位置處的地面沉降（m）；

—頂管管道軸線上方的最大地面沉降量（m），；

—頂管管道軸線的橫向水平距離（m）；

—地面沉降槽寬度系數(shù)（m），，其中：—管道中心至地面的覆土厚度；—土的內(nèi)摩擦角。

超挖量可由公式計(jì)算得到，其中：

—頂管機(jī)頭切削面土體損失，；

—頂管機(jī)頭糾偏引起的地層損失，；

—頂管過程中管道外周與土層之間空腔引起的地層損失，主要由三部分組成：①頂管機(jī)頭外徑與管道外徑之間形成的環(huán)狀空隙造成的土體損失，；②中繼間外徑與管道外徑之間形成的環(huán)狀空隙造成的土體損失，；③相鄰管節(jié)間外壁不平整過大造成的土體損失，。

（1）紅莫線1#桿塔

；

；

；

；

，該項(xiàng)中取0。

。

頂管軸線上方地面的最大沉降。

桿塔基礎(chǔ)邊緣距離頂管軸線的最近距離為3.995m，最遠(yuǎn)距離為11.195m，

因此處的沉降為

；

處的沉降為

；

可見基礎(chǔ)最大沉降9.1mm<20mm，滿足要求。

桿塔基礎(chǔ)兩側(cè)沉降差5.7mm，傾斜率為=5.7/7200=0.8‰<2‰，滿足要求。

四、壓密注漿加固效果的檢測(cè)和分析

對(duì)紅莫線1#桿塔頂管線位周圍土體進(jìn)行了壓密注漿加固處理之后，在110KV紅莫線1#桿塔南部附近，施工2個(gè)靜力觸探孔，孔深11.0～11.5米，采用5噸手搖式靜力觸探機(jī)對(duì)土體加固效果進(jìn)行了檢測(cè)，以判別地基土在壓密注漿后力學(xué)強(qiáng)度的變化。經(jīng)過各孔靜力觸探試驗(yàn)比貫入阻力Ps值的厚度加權(quán)平均值結(jié)果分析：壓密注漿對(duì)（4）層粉土的強(qiáng)度起到一定提高作用，28天后（4）層粉土的強(qiáng)度可達(dá)160～170KPa。

結(jié)論

在無錫市和暢路電力管廊頂管施工中，采用壓密注漿工藝對(duì)頂管沿線現(xiàn)狀高壓桿塔周圍土體進(jìn)行加固，實(shí)踐及檢測(cè)數(shù)據(jù)證明，壓密注漿工藝提高了頂管穿越地層的性能，經(jīng)濟(jì)有效得控制了頂管施工對(duì)周圍現(xiàn)狀桿塔及構(gòu)筑物的沉降，從而保證了頂管工程的順利施工。

參考文獻(xiàn)：

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（上接第40頁）

土強(qiáng)度狀況，專門聘請(qǐng)我們公司為這項(xiàng)工程進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。由于該結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土齡期大于1000d，所以很適合采用鉆芯修正回彈法對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)。根據(jù)具體的施工的狀況來看，將一層柱和二層柱，二層梁和三層梁分別都定為不同的檢驗(yàn)批，根據(jù)相關(guān)的規(guī)章程序：不同的批次進(jìn)行檢測(cè)的構(gòu)件，抽檢的檢測(cè)構(gòu)件的數(shù)量不得少于整批構(gòu)件總數(shù)的30%同時(shí)構(gòu)件的數(shù)量也要等于或者是大于10件。在現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)過程中抽取第一層柱和第二層柱各10根，第二層梁和第三層梁各12根，首先是使用回彈法檢測(cè)送檢的構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度，然后再結(jié)合鉆芯法對(duì)檢驗(yàn)構(gòu)件進(jìn)行修正。

現(xiàn)場(chǎng)采用回彈法每個(gè)不同批次的送檢構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并分別在一、二層柱相應(yīng)測(cè)區(qū)鉆取75mm的混凝土芯樣（隨機(jī)各抽取9根構(gòu)件），在二、三層梁相應(yīng)測(cè)區(qū)鉆取100mm的混凝土芯樣（隨機(jī)各抽取6根構(gòu)件），進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后修正混凝土構(gòu)件的測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值?！躲@芯法檢測(cè)}昆凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》第3.1.3條規(guī)定：抗壓試驗(yàn)的芯樣試件宜使用標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件，其公稱直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍；也可采用小直徑芯樣試件，但其公稱直徑不應(yīng)小于70mm且不得小于骨料最大粒徑的2倍。標(biāo)準(zhǔn)芯樣公稱直徑為100mm、高徑比為1：1的混凝土圓柱體試件。由于本工程受柱徑向主筋間距的限制，柱芯樣公稱直徑采用75mm。

6、結(jié)語

鉆芯修正回彈法是對(duì)鉆芯法和回彈法的缺點(diǎn)進(jìn)行規(guī)避，將彼此的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行合理的發(fā)揮，很大程度上彌補(bǔ)了各自的不足之處，不但建筑工程的檢測(cè)精度和效率得到了提高，還避免了鉆芯法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損壞，減小了工程量，受到廣大的檢測(cè)人員的一致好評(píng)，從各個(gè)方面來看，鉆芯修正回彈法還是很值得在以后的實(shí)際工作中進(jìn)一步應(yīng)用的，建筑工程的檢測(cè)人員，要不斷的在工作中學(xué)習(xí)，在工作中進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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