快速灌浆技术对排污箱涵及PCCP压力管线加固施工

杨育红

【摘  要】穿越西张僧河顶套管施工，上部需穿越排污箱涵及PCCP压力管线，排污盖板涵为浆砌石砌筑，底部距顶管顶部距离约3.8m。根据顶管施工安全要求，顶管覆土厚度不小于1.5倍的顶管外径。该处在顶管施工过程中，由于基础扰动存在安全隐患，特需对顶管上部排污箱涵及PCCP管线土体做固结灌浆进行加固处理。为确保土体加固效果，采用斜孔灌浆。

【Abstract】During the construction of casing crossing the top of Xizhangseng River， the upper part needs to pass through the sewage box culvert and PCCP pressure pipeline. The sewage cover culvert is built with mortar masonry， and the distance from the bottom to the top of pipe jacking is about 3.8m. According to the safety requirements of pipe jacking construction， the thickness of pipe jacking soil shall not be less than 1.5 times of the outer diameter of pipe jacking. In the process of pipe jacking construction， due to the potential safety hazard of foundation disturbance， it is necessary to reinforce the soil of the sewage box culvert on the top of pipe jacking and PCCP pipeline by consolidation grouting. In order to ensure the effect of soil reinforcement， inclined hole grouting is used.

【关键词】顶管施工;灌浆;排污箱涵;PCCP

【Keywords】pipe jacking construction; grouting; sewage box culvert; PCCP

【中图分类号】U417                                          【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）08-0181-02

1 工程概况

黄水东调应急工程调出区为东营市，调入区为胶东地区青岛、烟台、威海、潍坊四市，所调水量均为利用各市现有的引黄指标，不新增引黄指标水量。应急工程的主要供水对象为潍坊市，通过与引黄济青渠道连通兼顾向青岛市等其他三市供水。调水线路涉及东营市垦利县、东营区、广饶县、寿光市、潍坊滨海区共5个市（区、县），应急工程直接受水区为潍坊市及潍坊市北部地区，主要有潍坊市、寿光市、潍坊滨海经济技术开发区等。

穿越西张僧河（桩号：24+660.0～24+800.0，长度140m）为顶套管穿越。套管规格为DRCPⅢ DN3000顶管用钢筋混凝土管，其套管技术要求满足GB/T 11836、设计埋深、相应河道等级、穿越污水线路等荷载要求，套管外防腐喷涂环氧煤沥青，套管内输水管道规格为Φ2444*22mm螺旋钢管，双管输水，双管中心距8.0m，输水管道与套管之间填充中粗砂。

2 施工布置及施工准备

2.1 施工布置

①工作井布设在管线上游桩号24+660处，工作井左右两侧布置吊车平台，套管堆放场地，泥浆池等;接收井布设在管线下游桩号24+800处;就近临时布置钢筋、模板，钢板桩加工场地。②施工道路从226国道至工作井、接收井修筑施工便道，满足施工机械、材料进场。③施工用电采用500kW柴油发电机满足施工用电。④施工用水采用附近河道抽水及5T水罐车拉水满足顶管施工、灌浆等要求。

2.2 施工准备

2.2.1 工作井设计

①工作井紧邻西张僧河上游，地下水位高，顶套管在顶进过程中距离较长，考虑穿越排污箱涵及南水北调压力管线下部灌浆段阻力较大，为满足功能要求，确保安全，工作井结构形式为地下现浇砼式。基坑平台开挖完成后，设置鋼板桩支护并焊接围檩加固，下部做钢筋混凝土工作井，井室墙体高度4.5m;在井四周进行注浆固结。依据设计图纸，基坑开挖深度12.86m，先开挖基础平台，设置钢板桩支护，长臂挖掘机开挖至井底。②根据顶管螺旋钢管长度6m，井室内尺寸设计为长8.5m*宽14.6m，墙高4.5m。底板和井壁均为C40混凝土，底板厚度0.5m，后背墙厚度1.3m，前墙厚度0.8m，两边侧墙厚度为0.6m。底板钢筋按Φ20@200mm，双层双向布置，边角布置排水井;后背墙钢筋按Φ25@100mm，双层双向布置，边角布置Φ25加强筋;两侧墙体筋按Φ20@200mm，双层双向布置，边角设Φ20加强筋。

2.2.2  接收井设计

用钢板桩支撑并焊接围檩加固，基坑开挖至接收井高程下0.5m处。依据设计图纸，基坑开挖深度11m，接收井内尺寸6m*14m;钢板桩规格为12m*0.48m/根，沿接收井外围布置尺寸为6m*14m，周长40m，接收井底部设C20素混凝土50cm。

2.2.3 降水井布设

工作井、接收井四角分别布置，沿管线两侧梅花形布置，管井深度30m，间距25m，排水管线出口至西张僧河。

2.2.4 泥浆池布置

该泥浆池布置在工作井左侧，受场地限制，长30m，宽20m，填筑及开挖高度3.5m，可容纳1800方泥浆，水位超过2.8m时用罐车运出。

3 基坑开挖

利用本项目现有设备，基坑采用挖掘机开挖，自卸车运输至工作井上游就近弃土的原则。

建筑物平面布置为矩型，建筑物基础面也为矩形。按设计图纸确定中心坐标，按开挖深度、开挖坡比开挖边线并撒上灰线。采取分级开挖，深度4m，开挖坡比1：1.5，工作井上部预留15m施工作业面平台。

根据现场实际情况，探明地下水位情况，合理布设降水井。水位线以下开挖前，有效做好深井降排水施工，使地下水位降至基础以下1.0m。

开挖时，从上至下用挖掘机分层开挖，上部土方用挖掘机及推土机经二次倒运，弃土堆至开挖边线外5m距离外。下部土方用长臂挖掘机开挖，推土机配合挖掘机修施工便道，10T自卸车运输至指定地点。开挖过程中安排专人实时监测地下水位情况，指导现场开挖施工;测量人员跟踪检测，防止超欠挖，开挖边坡随开挖深度边开挖边整修。开挖过程中，有专人检测，对不稳定边坡及时处理，可采取二次开挖。建基面以上预留20～30cm保护层，由人工开挖，基础面外预留排水基坑。

4 砼底板及工作井壁施工

基础开挖完成后，基础面进行人工清理和排水施工。安装底板钢筋，底板钢筋Φ20@200mm，双层双向布置，钢筋焊接、绑扎严格按规范施工。底板钢筋保护层5cm，边墙四周预留插筋，并预埋轨道插筋，四周角部位预留50cm（长）*50cm（宽）*50cm（深）集水井，集水井底加深基础。

砼浇筑时，泵车浇筑至工作面，人工平仓、振捣密实，振捣过程防止漏振及过振。

钢筋安装按工作井设计要求布置，焊接符合规范要求，顶管预留孔布置加强筋;模板采用大型木模板，四周采用围檁，钢管加固，蝴蝶卡对拉，模板强度、稳定性满足要求;边墙砼分两层浇筑施工，分层高度为2.25m，分层浇筑做好施工缝凿毛和清理工作。边墙砼浇筑完成后，对后背墙扰动处采用人工回填密实，并后背加设钢板桩增强止推性能。

5 排污盖板涵及PCCP管加固处理

5.1 加固处理方案

排污盖板涵为浆砌石砌筑，底部距顶管顶部距离约3.8m，根据顶管施工安全要求，顶管覆土厚度不小于1.5倍的顶管外径，该处在顶管施工过程中，由于基础扰动存在安全隐患，特需对顶管上部排污箱涵及PCCP管线土体做固结灌浆进行加固处理，为确保土体加固效果，采用斜孔灌浆。

施工前，由人工探明排污管涵和PCCP管线埋深、走向以及与输水管道的相对位置，有效布设灌浆孔，确保灌浆孔与排污箱涵、PCCP管线的安全距离不小于1m。

沿排污箱涵方向20m范围两侧各布设1排垂直灌浆孔，共设17个孔，间距2m，15个孔深12.5m，2个孔深7.3m;设1排斜孔对排污箱涵底部加固，每排布设9个孔，孔间距2m，孔深12.5m，斜孔角度根据结构物位置进行确定，便于充分加固结构物附近土体，确保结构物稳定安全。PCCP管线暂不注浆，待顶套管穿越完成后，局部视情况加固处理。

灌浆造孔采用ZLJ-950机钻，孔径60mm。斜孔造孔完成后及时进行灌浆，按每排分二序施工;灌浆严格按照固结灌浆规范标准执行，最大灌浆压力采用0.4MPa。灌浆完成待灌浆强度达到75%后，再进行下部顶管穿越。

5.1.1 固结灌浆施工

①注浆时水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，外加剂为速凝剂采用水玻璃，掺入量视现场注浆漏浆情况而定。②经现场灌浆试验结果，注浆水灰比按3：1，1：1，0.5：1等级灌浆。浆液配比：采用纯水泥浆，按照1：1比例掺入水玻璃，具体掺入量视漏浆情况而定。③浆液采用专用水泥搅拌机制作，搅拌时间不少于15min。④注浆施工程序：钻孔、边注浆边拔注浆管、封孔。

5.1.2 钻孔

①钻孔：采用ZLJ-950机钻。②按“基础加固灌浆孔平面布置图”所示钻孔位置进行钻孔，偏差≤10cm;③钻机就位准确、稳固，钻杆垂直度及位置偏差等均控制在规范范围内。④钻孔孔径为60mm，根据实际情况将注浆管顺利下到孔底，钻进采用回转方式。⑤如钻孔出现塌孔给成孔造成困难或导致注浆管无法顺利下到孔底，采用套管护壁先钻进后跟进套管。

5.1.3 注浆

①钻孔完成后进行注浆施工。②注浆采用先外排再内排，最后中间排的顺序，分两序隔孔施工。③最大注浆压力为0.4MPa，每次提升量为20～40cm。④当压力突然上升或从孔内地面溢出浆时，立即停止注浆。

5.1.4 异常情况对应措施

由于现场土层为砂壤土和壤土层，渗透性强，如出现水泥浆渗漏严重，无法返漿，则需增加速凝剂水玻璃添加量，并采用分次注浆的方式处理。

5.2 施工过程中排污箱涵和PCCP管线监测

顶管顶进施工之前，人工在排污箱涵和PCCP管线方向50m范围内各揭示五处，由测量人员布设监测点，监测顶管施工过程中对排污箱涵和PCCP管线的影响。顶管顶进过程中，由测量人员对其实时进行监测，监测数据及时上报项目技术负责人进行分析，进而指导施工;根据监测情况，必要时采取加强措施进行处理。

【参考文献】

【1】陈泽号.灌浆技术在安溪县水库防渗中应用的可行性研究[J].水利科技与经济，2021，27（02）：78-82.