钻孔灌注桩逆作法支护在管道工程中的应用

第5期（总第148期）2010年10月

No.5（Serial No.148）

Oct.2010

CHINA MUNICIPAL ENGINEERING

收稿日期：2010-06-28

在城市市政管道工程中，为了不影响市区繁忙的交通，保护临近管线、建筑物和构筑物的安全，多采用顶管法进行施工。

随着机械顶管施工技术的应用越来越普及，应用的领域越来越宽，顶管井的开挖深度越来越深，因此对周边环境的影响也越来越突出。这就要求顶管井施工时不但要考虑结构本身的稳定性，更要特别注意顶管井施工时对周边的建构筑物、地下管线，特别是地铁结构的影响。

顶管井的施工方法目前主要有沉井、SMW 工法桩、灌注桩、地下连续墙支护方式及逆作法等。本文结合蒲汇塘排水系统改建工程倒虹井实际工程实例，针对遇到的问题，对上述各支护形式和施工方法进行比较，从技术和经济角度上分别考虑，最终选择了钻孔灌注桩与旋喷桩相结合组合式的逆作法支护围护施工方式，取得了比较满意的效果。

1工程概述1.1

工程组成

蒲汇塘排水系统改建工程倒虹井由三部分组成：

顶管接收井、泵站截流井及部分倒虹箱涵。顶管接收井平面呈正方形，内净尺寸5m ×5m ，结构深度

17.2m ；泵站截流井平面呈L 形，内净尺寸4m ×7m

和3.7m ×5.6m ，结构深度17.2m ；部分倒虹箱涵横断面呈矩形，外净尺寸4.3m ×4.8m ，底板内底标高-11.35m 。

顶管接收井位于宜山路以南，龙岩大酒店西侧，工作井位于宜山路中山西路东侧，管径准3000mm 。该段顶管全长168m ，曲线顶入已建成的接收井内。

1.2周边环境

倒虹井位于运营中的轨道交通明珠线停车场线

两侧，该地铁线基本为南北走向，顶管接收井位于地铁线东侧，井外壁距离龙岩大酒店建筑仅3~4m ；泵站截流井位于地铁线西侧。地铁线投影下有已建成的进水箱涵，本工程倒虹井建成后，还需切割地铁线两侧的地下连续墙围护与已建箱涵连通，因此对基坑施工的安全性要求非常高。具体位置见图1。

1.3地质情况

顶管接收井及截流井影响范围内的土质情况主

要以饱和淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土为主，局部

钻孔灌注桩逆作法支护在管道工程中的应用

施宝忠

（上海市市政工程建设公司，上海

200063）

摘要：钻孔灌注桩旋喷止水逆作法支护技术是一种通过旋喷桩止水与灌注桩受力的组合式支护结构。通过上海蒲汇塘排水系统改建工程倒虹井施工实例，对沉井、劲性水泥土墙（SMW 工法）、钻孔灌注桩+旋喷桩、地下连续墙等4种围护方案作了比较，从技术和经济上最终选用钻孔灌注桩旋喷止水技术，有效地解决了邻近周边环境要求高，尤其基坑开挖影响地铁结构安全的施工难题。最后介绍了逆作法施工工艺。关键词：钻孔灌注桩；旋喷桩；逆作法；市政管道工程；顶管井中图分类号：TU990.3

文献标识码：B

文章编号：1004-4655（2010）

05-0038-02

1.4工程难点

本工程难点主要是距离运营中的地铁线和周围建筑物较近。其中：顶管接收井井壁距龙岩大酒店仅3~4m；两个倒虹井又是贴着地铁线围护而建，地铁线的安全运营至关重要。所以倒虹井施工对周边环境要求非常高。

2常用支护方式的选用

2.1沉井

沉井是利用自身重力作用逐渐下沉，直至设计标高，再浇筑底板、内部结构和顶盖的施工工艺。沉井主要分排水挖土下沉和不排水挖土下沉两种形式。不排水挖土下沉主要适用于穿过较厚的砂性土层或粉砂性土层。其结构本身既可以作为支护结构，沉至设计标高时浇筑底板和内部结构；又可以直接作为以后的永久结构形式。故沉井在顶管井中被作为常用的支护形式。但缺点是对施工要求很高，易产生流砂、突沉、偏差等施工问题而不可避免要扰动周围地层，引起土层的移动，对周边环境的影响不易控制。

2.2劲性水泥土墙

劲性水泥土墙（又称SMW工法）是利用搅拌设备就地切削土，然后注入水泥系混合液搅拌成均一的挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H 钢），即形成一种劲性复合围护结构。其强度大，止水性好；内插的型钢可拔出反复使用，经济性好。但缺点是拔出H型钢时，如空隙处理不当，会对周边环境影响很大。另外，由于三轴水泥土搅拌桩施工桩架较大，需要一定范围的作业空间。

2.3钻孔灌注桩+旋喷桩

钻孔灌注桩与旋喷桩相结合的组合式支护结构，其中灌注桩作为受力结构，旋喷桩作为止水结构。这种组合式支护结构形式的特点是，施工时噪声低、振动小、施工方便、止水效果好，对周边环境影响比沉井和SMW工法桩施工容易控制，桩架相对于三轴搅拌桩桩架小。但缺点是施工成本高。

2.4地下连续墙

采用地下连续墙挡土结构施工，对周围环境影响较小，对各种土质适应性强，可适用于不同深度的基坑。但缺点是施工成本比钻孔灌注桩更高，且不适宜做顶管井这种小直径的圆形围护墙。

针对本工程，结合地质情况、环境要求和工程经济性，宜选用钻孔灌注桩+旋喷桩的支护形式。考虑到靠近地铁及龙岩大酒店等环境因素，沉井和SMW工法桩虽成本低，但对周边环境影响难于控制，不宜采用。地下连续墙虽能很好地控制对周边环境的影响，但施工成本最高。

3顺作法与逆作法施工方式的选用

考虑到周边环境，本工程采用逆作法施工方式。

逆作法是与明挖顺作法相对的施工方法，两者的施工顺序相反。明挖顺作法是先施工围护墙，再开挖基坑至坑底设计标高，其间加设支撑，然后分层由下往上依次施工井底板、内衬墙、顶板至地面；而逆作法则是待施工完围护墙后，一边开挖基坑坑内土体，一边自上向下施作内衬井壁，利用内衬井壁作为基坑内支撑，开挖土体至坑底设计标高，浇筑底板施工完毕。

相对而言，顺作法施工方法比较简单，但对周边环境影响较大；逆作法则是利用内衬井壁作为支撑，具有很大的刚度，使围护结构的应力、变形减小，提高了工程施工的安全性，能有效控制周围土体的变形和地表的沉降，减小了对周边环境的影响（日沉降及位移＜2mm，累计沉降及位移＜2cm）。

本工程采用逆作法施工方式，自施工开始至完成，根据专业施工监测每日反馈的监测成果，说明对周围地面、建构筑物、道路和地铁线围护墙基本没有任何开裂、沉降和倾斜的影响，完全达到了预期的目标。

4逆作法施工工艺

以顶管接收井为实例，逆作法施工工艺流程主要如下：完成钻孔灌注桩施工后，再进行旋喷桩止水帷幕和坑底注浆加固，并满足规定的龄期、强度要求；在基坑开挖前，采用内井点对坑底进行预降水、疏干，以固化坑内土体；然后再进行边开挖土体边施筑内衬井壁的逆作基坑开挖。

逆作基坑开挖顺序：基坑开挖至标高3.00m→浇筑冠梁并预留第1段井壁钢筋锥螺纹连接器→基坑开挖至标高-0.50m→浇第1段井壁并预留第2段井壁钢筋锥螺纹连接器→基坑开挖至标高-4.00m→浇筑第2段井壁并预留第3段井壁钢筋锥螺纹连接器→基坑开挖至标高-7.00m→浇筑第3段井壁并预留第4段井

（下转第42页）

2010年第5

期施宝忠：钻孔灌注桩逆作法支护在管道工程中的应用（上接第39页）

壁钢筋锥螺纹连接器→基坑开挖至标高-10.00m→浇筑第4段井壁并预留第5段井壁钢筋锥螺纹连接器→基坑开挖至标高-12.50m→在4h内浇筑素混凝土垫层，然后待垫层混凝土初凝后及时浇筑底板及第5段井壁。在倒虹井施工完成后，才开始最后的切割地下连续墙连接箱涵施工。

在每层土方开挖完后立即浇筑井壁混凝土，同时要特别注意新老混凝土接口部位的混凝土浇筑质量与止水处理，待混凝土强度达到设计强度的70%，才可进行下一层土方开挖。

本工程采用旋喷桩进行止水帷幕，并采用坑底完全注浆，注浆深度3m。旋喷桩采用32.5级新鲜普通硅酸盐水泥，水灰比为0.7~1.0，掺入量≥20%；加固土体无侧限抗压强度＞1.2MPa，与灌注桩搭接≥200mm。

5结语

本工程顶管接收井深度比较深，且靠近运营中的轨道交通明珠线停车场线和龙岩大酒店，对周边环境要求很高。在此类似工程情况下，主要可考虑钻孔灌注桩和旋喷桩组合式支护结构或地下连续墙支护结构形式，并可采用逆作法来更好地控制周边环境土体位移影响。

实践证明，应用以上施工方法，有效地控制了对周边环境的影响，且取得较好的社会和经济效果。这值得日后类似工程参考。

翻梁及地下墙上翻部分由双组份PU防水层和防流淌格栅麻布分层涂刷就位，防水层固化后，覆盖素混凝土保护层，以防止硬质块状物撞击破坏。

2）收缩裂缝。根据现场调查所知，在现浇钢筋混凝土顶部结构中，出现收缩裂缝的情况较为普遍，出现收缩裂缝最多的位置有：沿地下墙交界面分段结构的顶板角隅部，特征为沿45°斜向随机出现；二次混凝土与先行浇筑混凝土之间的收缩裂缝，特征为沿二次交接面部分出现；逆筑法施工的内衬墙与先行浇筑的钢筋混凝土支撑下部交界面，特征为裂缝宽度大，几乎沿二次交接面全断面出现；预留在内衬墙内的地下墙支撑头钢板和内衬混凝土的界面，

特征为沿支撑头钢板下侧交接面处出现。以上收缩裂缝的防水堵漏工作几乎占据矩形隧道现场的绝大部分。封堵的方法为：沿裂缝中心每隔20～30cm不等实施混凝土钻孔，钻孔深度因结构厚度不同而异，通常达到结构厚度的三分之一或30cm以上。在孔口部埋入专用单向阀后，注入液态发泡聚胺酯封堵。钻孔防水堵漏的效果明显，封堵以后一般不会产生重复渗流现象。

4圆隧道与工作井接头防水

圆隧道与工作井接头的防水设计分刚性和柔性两种。本工程进、出洞区按柔性接头实施，其中盾构出洞口（顶部）柔性接头如图1所示。

柔性接头构造的优点可使圆隧道起点和终点的管片环缝无松弛现象，不均匀沉降时，即使隧道与工作井之间产生较大变形或者转角，节点同样安全可靠，环缝无渗漏水；当发生高烈度地震时，柔性接头构造可承受不高于8度地震烈度引起的变形。柔性接头构造同时可缓解因盾构刚出洞时隧道上浮引起的漏水问题。

5结语

南路越江隧道设计与施工过程中，主要防水工程涉及3项：圆形隧道结构部分的防水设计要求与施工结果绝大部分均能保持一致，但从施工阶段观察，盾构进、出洞区约10环长度范围的渗漏水现象较为明显，属于防水薄弱区；暗埋矩形段隧道结构本体的防水效果一般都比较理想，但同样存在防水的薄弱点，如二次浇捣的接缝、留撑处理的交界面、局部逆筑区的接缝，分段结构顶板四个角隅部的收缩裂缝等；施工缝以及变形缝的渗漏水个案同样也存在，中埋式止水条的正确就位与相关区域混凝土浇捣密实度控制是漏水与否的关键。

通过实践深深体会到，盾构法隧道的防水设计与施工是一个综合性的研究课题，本文提出的实录性工程情况，仅与同行共同探讨。

2010年第5

期

图1盾构出洞口（顶部）柔性接头

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潘国庆：南路越江隧道工程防水设计与施工changing pipelines,removing existed bridgeand traffic organization.And the management control meas ures to proces sing,quality and cos t are emphasized in the paper.Finally,what the owner agent s hould do in the project management is presented from contract management,information management,safe&civilized construction and honesty management.

Key words:owner agent;

viaduct;

processing control;

quality control;

cost control

A Choice to Construction Period Plans of

South Approach Section of S32Highway

(formerly known as A15Highway)

LU Xian-hua

(Shanghai Urban Construction Design&Research Institute,Shanghai200125,China)

Abstract：Taking the general plan of south approach s ection of S32Highw ay(formerly know n as A15Highway)for example,how to adjust and choose the design plan and construction period is dis cus s ed w hen s hortening the cons truction time but keeping the project scale and performance. Through a s election of three p lans,"changing construction procedure

Key words:south approach section

of S32Highway;

construction period;

design plan;

urban expressway

On Bored Pile Topdown Construction Method

Applied in Pipelines Engineering

SHI Bao-zhong

(Shanghai Municipal Engineering Construction Co., Ltd.,Shanghai200063,China)

Abstract：Bored pile topdown construction method s upporting technique is adopting combined s upporting s tructure of jet-grouting pile and bored pile.Taking the inverted siphon well of Puhuitang drainage s ys tem recons truction project in Shanghai for example,a comparis on of4 enclos ing pl ans is made including s unk w ell,SMW method,the combination of jet-grouting pile and bored pile and diaphragm w all.The method of jet-grouting pile and bored pile is s elected finally becaus e of its advantages in technology and economy.The method can res olve the s urroundings issues,especially,the difficulty o f foundation pit excavation impacting metro s tructure s afety.At last,the proces s of topdow n cons truction method is introduced in the paper.

Key words:bored pile;

jet-grouting pile;

topdown construction method;

municipal pipelines engineering;

pipe-jacking well

On Waterproof Design&Construction of South Xizang Rd.Crossriver Tunnel Project

PAN Guo-qing

(Shanghai Urban Construction Design&Research Institute,Shanghai200125,China)

Abstract：The waterproof project technology of South Xizang Rd.Tunnel is compos ed of"s hield method&tunnel s egment"and"buried rectangle s ection s tructure

ABSTRACTS