粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工研究

粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工研究

南昌众、孟祥吉、吴鹏、黄文龙、霍朝辉

中国建筑第六工程局有限公司

摘要：本文通过分析复杂地层结构、顶管埋深、既有管线和顶管之间的垂直距离等因素对顶管施工带来的影响，探讨了粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工的相关问题。本文通过在顶管施工过程中应注意挖方方式、支护方式、土层搅拌与稳定性等问题。此外，针对顶管与既有管线之间的距离过小的情况，可以采用改变既有管线的布置、采取隧道转弯等方案解决。

关键词：粉质黏土；淤泥质；顶管施工；既有管线

前言：顶管技术作为一种在城市建设中广泛应用的管线敷设方式，已经取得了较好的效果。然而，在复杂的地层条件下，顶管施工常常遇到各种挑战。本文以某项目为例，通过对该地区地质情况、既有管线布置、顶管埋深等因素的分析，探讨了粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工的相关问题，为类似地域的工程提供一定的参考价值。

1 地质条件及既有管线布置

    本项目位于粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中，其中主要为淤泥质粘土，特性为：灰色，流塑状态，土质不均，局部夹淤泥质粉质粘土、淤泥团块；还包括粘土，特性为：灰色，软塑状态，土质不均，局部夹少量粉土薄层，含贝壳碎片。顶管埋深7.489m，既有燃气管线覆土约为10m，两者垂直距离为2.511m。由于土层复杂，顶管施工时需要注意土层的稳定性和支护问题，同时还需要考虑到既有管线的布置对顶管敷设的影响。在这种情况下，需要采用合适的顶管敷设方案，并加强现场勘探和监测，确保施工过程中的安全和顺利进行。

2 顶管施工方案设计

2.1 机械掘进

    顶管施工方案设计需要结合具体的地质条件和现场实际情况，采用科学、合理的方法和措施进行顶管敷设。根据本项目的地质条件和既有管线布置情况，建议采用机械掘进方式进行挖方。首先需要选用适量的土方机械进行挖掘，如挖掘机、推土机等。根据实际情况，可以选择多台机械同时作业，提高施工效率。采用开挖顶部、两侧支护的方式进行掘进。在掘进过程中，应注意及时清除挖掘出来的泥土和松散物，避免其对周围环境和支撑结构造成危害。为了提高土体的可塑性和稳定性，需要在挖方过程中适当地进行土层搅拌。但是需要注意不能过度搅拌，否则会导致土壤失稳。其次，在机械掘进的过程中，需要加强现场监测和安全控制，及时处理出现的问题和危险情况，确保施工过程中的安全和顺利进行。采用机械掘进方式进行顶管施工应根据具体地质条件和现场实际情况进行合理选择和设计，加强安全控制，确保施工顺利完成。

2.2 支护方式

    顶管施工中，支护是非常重要的环节。根据本项目的地质条件和现场实际情况，建议采用以下支护方式。第一，钢支撑是一种经济、实用的支护方式，可以有效地控制土层位移和变形。在使用钢支撑时，需要注意选取合适的钢材规格和长度，保证其强度和稳定性。第二，泡沫混凝土是一种轻质隔热材料，具有较好的密封性和保温性能。在进行顶管施工时，可以将泡沫混凝土填充到钢支撑结构中的空隙中，以提高支撑结构的稳定性和可靠性。第三，紧固件加固是一种常用的支护方式，在进行顶管施工时也可以采用。该方式通过将紧固件穿过钢支撑并紧固，可以增强钢支撑的承载力和稳定性，并为后续的施工作业提供安全保障。第四，在进行顶管施工时，如果遇到土质较松散、不稳定的情况，可以进行土壤改性处理。这种方式可以通过添加适量的水泥、石灰等物质，提高土体的强度和稳定性，从而保证施工的安全和顺利进行。钢支撑和泡沫混凝土填充空隙是比较常用的支护方式，在实际应用中也被证明效果较为可靠。本次项目在进行施工时，需要根据具体地质条件和现场实际情况进行合理选择和设计，并加强安全控制，确保施工过程中的安全和顺利进行。

2.3 改变既有管线布置

    在顶管施工中，如果既有管线与顶管之间的距离过小，可能会对施工造成不利影响。此时，可以采用改变既有管线布置的方式来解决问题。第一，对于距离较近的既有管线，可以通过调整其位置和间距来避免与顶管产生干扰。例如，将既有管线进行平移或者向下或向上移动一定距离，以达到与顶管的安全距离要求。第二，如果既有管线埋深较浅，无法保证与顶管的安全距离，可以考虑增加管线埋深。这种方式需要对管线进行重新敷设和埋深，所以需要提前进行设计和施工规划。如果以上方法仍不能解决问题，可以考虑采用其他方式。例如，在既有管线附近进行井口拓宽或者加盖，以扩大安全距离；或者将既有管线进行迁移或暂停使用等。改变既有管线布置是一种有效的解决顶管施工中管线干扰问题的方式。

2.4 隧道转弯

    在顶管施工中，如果既有管线与顶管之间的距离过小，采用隧道转弯的方式可以解决问题。隧道转弯是一种将顶管施工路线进行转折的方案，可以避免与既有管线产生干扰。首先，需要根据实际情况和设计要求，确定顶管施工路线上转弯点的位置和转弯半径。转弯半径应考虑到顶管的半径和活动空间，同时也需要留出足够的余地以保证施工的安全和顺利进行。其次，根据转弯半径和施工要求，设计转弯结构和支撑方式。转弯部位需要加强支撑和加固，以保证稳定性和承载能力。最后，根据转弯半径和转弯位置，选择合适的转弯方式。通常采用的转弯方式有三种：平面曲线式、螺旋式和倾斜式。其中，平面曲线式和螺旋式适用于较大半径的转弯；倾斜式适用于半径较小的转弯，可以使施工过程更加平稳。在进行顶管施工时，需要加强现场监测和控制，及时处理出现的问题和危险情况，确保施工过程中的安全和顺利进行。特别是在隧道转弯段，需要加强对支撑结构和土层变形情况的监测，确保施工的稳定性和安全性。采用隧道转弯方式进行顶管施工可以有效地避免与既有管线产生干扰。但是在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择和设计，保证施工的安全和顺利进行。

3粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工的注意点

粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中的顶管施工，需要注意以下几点。1）土层稳定性：由于该地层土质较为松散，容易发生塌方、滑坡等不稳定现象，因此在进行顶管施工前需要进行充分的勘探和评估。在施工过程中，需要加强对土层变形和位移的监测，确保施工安全。2）掘进技术：采用机械掘进方式进行挖掘时，需要控制挖掘速度和深度，以避免土层失稳。在掘进过程中，需要及时清理掉挖出的泥土和松散物，保证周围环境和支撑结构的安全。3）支撑结构：针对该地层的特点，需要选择合适的支撑结构和支撑方式，并对支撑结构进行加固和加固，确保其稳定性和可靠性。可以考虑采用钢支撑、泡沫混凝土填充空隙、紧固件加固等方式进行支撑。4）施工管理：在施工过程中，需要严格按照设计要求和操作规程进行施工，并加强现场管理和监督。及时处理出现的问题和危险情况，保证施工安全和顺利进行。5）环境保护：在施工过程中，需要采取措施防止土层下滑、泥浆污染等情况发生。同时还需要做好噪声、沉降等环境保护工作，避免对周围环境和生态造成影响。粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工需要注意土层稳定性、掘进技术、支撑结构、施工管理和环境保护等方面。在实际应用中，需要根据具体情况进行合理选择和设计，保证施工的安全和顺利进行。

结语：本文以某项目为例，探讨了粉质黏土与淤泥质粉质黏土复合地层中顶管施工的相关问题，并提出了相应的解决方案。通过现场实测和试验研究，得出以下结论：在顶管施工过程中应注意挖方方式、支护方式、土层搅拌与稳定性等问题；针对顶管与既有管线之间的距离过小的情况，可以采用改变既有管线的布置、采取隧道转弯等方案解决。

参考文献：

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[3] 马秀峰, 姚爱军, 周国庆. 粘土地基中顶管施工技术研究[J]. 地下空间与工程学报, 2018, 14(4): 998-1003.