[发明专利]一种管道底部注浆加固的顶管施工方法

说明书

技术领域

本发明用于市政管道工程施工技术领域，特别是涉及一种顶管道部注浆加固的顶管施工方法。

背景技术

随着城市规模的增大和人们环保意识的提高，城市的污水管网建设方兴未艾。传统的明挖开槽埋管方法在老城区人口密集、道路狭窄，全路段开挖的情况严重影响到城市交通和居民的正常生活和工作。而顶管施工方法较好的解决了上述问题，已得到广泛应用。顶管施工是一种非开挖施工方法，是不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工是在工作井内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸轴向推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推进到接收井内，与此同时，把紧随工具管或掘进机后的管节埋设在两坑之间。现常用的几种顶管施工方法有敞开人工手掘式、气压法和密封机械式，需根据实际地质条件选用。

近几年在珠三角、长三角以及沿海地区施工的管道比较多，该地区淤泥层巨厚，地下水位高、土质差，淤泥具有高孔隙比、高含水量、高压缩性，抗剪性差，极易触变，含水量为50%~70%，常态具有软塑，承载力低的特点，工程特性差，给施工以及管道后期运营带来很大困难与风险：

（1）从施工安全的角度看，由于淤泥不能形成稳定的挖掘面，当管道顶至此处时，由于受到扰动，淤泥体原来脆弱的应力平衡被破坏，淤泥会随之涌入管道内，地下水也会随之进入，严重危害施工安全。

（2）从施工质量的角度看，由于淤泥地基承载力不足，管道在淤泥地层顶进中最常见的质量通病就是管道不均匀下沉造成管道轴线偏离设计轴线。

（3）从施工成本的角度看，把原来设计为顶管铺设的管道改为明挖铺设，必然导致施工成本的增加。对于大口径、深埋深的管道而言，挖方量和混凝上用量大大增加了，而且由于挖深较大，还必须采取相应的支护、防护措施及对淤泥地层进行处理，大大提高施工成本。

（4）从施工进度的角度看，如果没有有效的办法处理加固淤泥层，特别是对于地下水极其丰富，地下淤泥地层普遍分布的地区来说，需要管线线位变更，这会大大延长施工的工期。

（5）从管道运营的角度看，管道运营后，受到内荷载与外荷载作用，管节会发生沉降；受到管节接口密实、平顺的影响，管节会发生渗漏；受淤泥地层蠕变影响，管节会发生脱开，导致运营事故发生。

泥水平衡顶管法适用的地质条件较广；可保持挖掘面的相对稳定；推进步距较小，最适于长距离顶管；工作坑内工作环境较好，作业比较安全；连续出土，推进速度快。对淤泥质土，泥水平衡顶管与直接开挖相比能节约费用l0%~20%，与人工顶管相比能节约费用1/3左右。所以，泥水平衡顶管法具有显著的社会效益、经济效益和环境效益，在淤泥及淤泥质土地层条件下施工市政管道，应该选择泥水平衡顶管法。

采用泥水平衡顶管法在淤泥土中顶管施工，机头重量大，遇到含水量大的淤泥承载力值低时，机头下沉趋势导致管道完全偏离设计轴线，在珠三角、长三角地区顶管工程中经常出现类似情况，难以解决。现多数工程采用深层搅拌桩或竖向高压旋喷桩进行软基处理，但对于管道埋深较深，管道穿过淤泥层距离较长的情况，无法使用深层搅拌桩，而高压旋喷桩则投资较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种管道底部注浆加固的顶管施工方法，能够顺利解决在高含水量淤泥底层中进行长距离、深埋的顶管施工或不能在路面采用竖向高压旋喷桩加固的情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管道底部注浆加固的顶管施工方法，包括以下步骤：

A.     沿管道的铺设方向施工工作井和接收井，在工作井和接收井间于管道预置位置的下方成若干并排的水平定向孔；

B.     在各所述水平定向孔内高压注浆，形成水泥土复合结构桩；

C.     通过泥水平衡顶管设备将管道顶入预置位置。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述工作井和接收井均采用沉井法施工。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述工作井和接收井施工时，在水平定向孔的成孔位置设置预埋孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述工作井与接收井内同时采用水平定向钻机对向钻孔，钻孔时通过有线地磁导向仪进行控向。

进一步作为本发明技术方案的改进，钻孔的同时通过高压泥浆泵向水平定向孔内泵送泥浆并搅拌，进行泥浆护壁。