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复杂地质条件下的顶管井选型与施工 来源：非开挖技术 作者：何 江 日期：2009年08月21日 访问次数： 1061 工程概况广州市西湾路3号至5号泵站污水输水管道工程是配合大坦沙污水处理厂三期扩建而新建的厂外污水收集系统工程之一。管线由西湾路3号泵站起经西湾路、同康路，从石井河、卫生河河底通过，然后经螺涌北街与增槎路已实施的压力管接通。设计采用地下顶管作业，工程结构为DN1500×14 mm钢管，全长约2400米。为防止管道运行时发生爆漏而影响卫生河水源水质，该过河管段另增设一条DN2000×16 mm钢制套管，长度约150米。针对管线埋设较深，工程、水文地质条件差，地下水量丰富，局部地区存在溶洞、土洞的特点，为保障顶管施工安全，节省工程造价，减少对地面及地下建、构筑物和其它管线的影响， DN1500 mm钢管主要采用刀盘可伸缩式和偏心破碎式泥水平衡式机械顶管，少量管段因现场存在木桩、石砌挡土墙等障碍物影响而采用配备校正环的工具管人力掘进顶管， DN2000 mm钢套管则采用多刀盘土压平衡式机械顶管。2 沿线工程地质及水文地质情况场地地貌属珠江三角洲冲积平原，地势较平缓，地面标高7.00~8.80米。沿线表土层为杂填土，包括建筑垃圾和粘土，以下各层分别为淤泥、淤泥质细砂和细砂层。 淤泥为灰黑色，饱和，流塑，含有机质，含少量粉砂，埋深1.00~4.50 m，层厚1.20~4.80 m； 淤泥质细砂为灰黑色，松散，饱和，含淤泥质约10~15%，埋深4.50~5.80 m，层厚1.40~2.50 m； 细砂为灰色，稍（中）密，饱和，粒径较均匀，埋深3.30~11.20 m，层厚0.90~7.50 m。持力层地基大部分落于淤泥质细砂和细砂，层厚较大，属于偏高压缩性土。场区地下水主要为微承压水和孔隙潜水，地下水稳定水位埋深为1.00~2.70 m，主要赋于细砂层和淤泥质细砂层中，具有微承压性。该层层位稳定、厚度大、质地较纯（特别是冲积细砂层）、透水性良好、接受大气降水及地表水的垂直补给和上游河流的侧向补给，地下水含量丰富。人工杂填土层中含有孔隙潜水或上层滞水，主要接受大气降水及地表水垂直补给，地下水含量有限。通过地质勘察资料可知，顶管井所处位置的地质和水文情况十分复杂，因此选用何种井型应全盘综合考虑，并不断优化。3 常见顶管井形式3.1 钢板桩式平面形状多为矩形，一般为封闭式，土质比较坚硬时可不封闭。支护采用普通钢板桩（如25号、30号、32号槽钢）和拉森钢板桩（如~Ⅳ型），土层渗透系数较大时采用拉森钢板桩，打设方式有振动式和静压式两种。3.2 沉井式平面形状可为圆形、矩形或椭圆形，因工艺的需要，横断面可设为网格状。沉井为钢筋砼结构，由井壁、刃脚、内隔墙、横梁、框架和封底等组成，为提高井筒结构的强度和刚度，可设置圈梁或底梁及横撑。井壁所受土压力随深度增加而增大，可做成变截面形式，纵断面多为阶梯形。3.3 地下连续墙或钻孔灌注桩式平面形状一般为圆形或矩形，因圆形的受力情况较好而采用较多。地下连续墙式需先设导墙，然后按要求做一圈槽壁，各单元槽段间采用锁口管接头连接。钻孔灌注桩式则先按井的尺寸留出内衬后做一排钻孔灌注桩，桩间采用高压旋喷桩或注浆止水。井内边开挖边浇筑内衬直至基底，并层层设置圈梁、横梁，使地下墙或钻孔灌注桩连成整体。4 工程选择与施工技术由于本工程设计管线覆土厚度为4.5~11.5 m，沿线工程地质条件较差且复杂，地下水位较高，地面建、构筑物较多且基础结构一般，因此必须事先对设计顶管井位置逐个进行地质钻探，依据所取得的详细勘察资料、周围建筑物状况及平面空间大小等进行专项方案设计，才能保证施工安全与经济。本工程2400米管线共设置17座顶管井，所采用的形式分别为：沉井式13座、钻孔灌注桩式3座和拉森钢板桩式1座。双向顶进工作井6座，单向顶进工作井4座，接收井7座。管线最大顶进长度为288 米，采用1个中继环。工作井的平面尺寸考虑了管道下放、各种设备进出、人员上下、井内操作等必要空间以及排放弃土的位置等情况。接收井主要为工具管的回收而设置，一般能小则小。以下就所采用的三种顶管井的基本情况和施工技术方案作简要介绍和总结，以供广大同行参考。4.1 钻孔灌注桩式3座钻孔灌注桩式顶管井包括1个工作井和2个接收井，工作井位于卫生河边，接收井分别位于卫生河和石井河旁，基坑深度为13~14米。钻孔柱状图表明，三处的土质由上至下分别为杂填土、淤泥、淤泥质细砂及粉质粘土，其中淤泥质细砂层厚超过3米，地下水补充十分丰富。基坑旁边为单层民居和仓库，地基基础较差。为保证施工安全，采用Ф800钻孔灌注桩（桩长19米）加桩间距外侧旋Ф500喷止水桩（桩长17.5米）和工字钢支撑、钢筋砼冠梁及腰梁进行支护。顶管井的