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摘 要：随着西咸新区沣西新城市政配套管道、道路工程近几年的迅速建设投入, 在西咸新区沣西新城新建的市政管道工程，经地质报告显示, 砂层广泛分布于沣河外围河流附近, 这种砂层未扰动时,可短时直立，一经扰动或失水、风吹,结构破坏,处于流动状态, 给管道施工造成很大的影响和困难, 严重影响了工程施工的进度、质量和安全,给工程勘察、设计、施工等各个环节提出了更高的要求。近年遇到的砂层,多为褐黄色~灰色,饱和,不均匀系数在3.0~3.9之间。曲率系数在1 . 2 - 1.4 之间, N值在14~45之间,标准差8.0,变异系数0. 27 。本文结合我分司在韩非路（风景路-统一路）市政雨水管道施工中所应用的施工工艺,探讨无水砂层中砂层管道施工安全、经济、有效的方法,为以后进行同类地质情况下管道施工提供借鉴。
关键词：无水砂层；管道施工；工艺分析
引言：本工程为韩非路（风景路-统一路）市政道路配套雨水管道工程，施工红线范围内原地表开挖1m范围以下，均为砂层，其中Y5~Y6段为过现状道路段施工，为避免开挖，采用泥水平衡机械顶管施工；Y6-Y7段场地较为宽阔，两侧为荒地，采用半开槽明顶施工。针对本工程特点采用的两种无水砂层管道施工技术，从质量、安全、工期、环境保护、经济性等方面做以分析比较，探讨两种工艺的优缺点及适用范围，为后续无水砂层地区混凝土管道施工提供参考。
1.施工工艺简介
在韩非路雨水无水砂层管道施工中主要采取的管道施工方法有:泥水平衡机械顶管施工、半开槽明顶施工。下面先就以上二种施工工艺施工过程分别加以介绍:
1.1泥水平衡机械顶管施工
泥水平衡式机械顶管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法，在砂层地区得到广泛应用。在韩非路市政雨水管道施工中, Y5~Y6段采用该施工方法,本段全长70米,顶管机由Y5向 Y6顶进, Y5工作坑开挖前,进行了旋喷桩预支护,钢筋混凝土工作坑构筑顺利完成、混凝土养生达到强度后，6月5日正式机械顶进, 起初因进洞口没有设置加固桩，进洞后洞口位置砂层塌陷无法形成有效泥水土压平衡,当顶进至5m时, 泥水压与砂层压力达到平衡,泥水平衡建立，顺利顶进，有效工期14天。
1.2
长期以来, 砂层地区的明开槽施工都是采用大开挖的方式,土方量大,占地大,对环境影响大,明显不能适应社会要求。对明开槽管沟两侧砂体进行桩基加固,可有效减少开挖土方量,保证施工安全。
本工程 Y6~Y7控制井段采用半开槽明顶施工, 本段全长80米, 由于管道埋置较深,砂层经扰动后易发生坍塌,为确保施工安全、节约管道开挖费用,经综合分析比较,本段先按照砂层自然坡度开挖4.5米, 然后采用单排高压旋喷桩对槽壁支护6 米,挖掘机在沟槽内挖至管顶、人工挖土顶进的办法,本段6月05日进行沟槽开挖和旋喷桩支护, 7月27日完成本段顶进施工, 管道顶进有效工期20天。
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2.施工工艺比较分析
2.1施工质量控制分析
泥水平衡机械顶管施工段顶进时前期挖掘面砂层塌方导致路面沉陷, 后期与设计、监理、甲方、地勘部门商议，增加洞口加固桩，加强顶进时泥水压力控制、加注泥浆改良土体, 有效防止了挖掘面坍塌, 管道顶进高程最大偏差6cm, 中线最大偏差4cm, 顶进质量得到有效控制。
半开槽明顶施工段由于采用管顶卸荷、人工顶进方式,可有效控制管线高程、中线。回填采用灌水密实,能够保证回填质量。
两者都能满足管道施工质量要求，半开槽明顶施工更容易控制管道线位及高程。
2.2施工安全性分析
由于泥水平衡机械顶管施工人员不需进入挖掘面,作业比较安全,对作业人员主要伤害是: 工作坑内起吊频繁、顶管机噪声较大等。
半开挖明顶施工作业人员需进入挖掘面, 由于砂层经扰动无法自立, 管前端发生涌砂现象对作业人员危害较大, 因此作业时人员尽可能在管内挖土, 挖土顺序必须由上自下, 使管前砂体形成自然坡度,可有效降低安全风险。
半开挖明顶施工安全风险源较多（吊装物体打击、沟槽坍塌、管道涌砂等），泥水平衡机械顶管安全风险源主要为吊装高空物体打击，更容易控制。
2.3施工进度分析
根据韩非路雨水管道实际施工进度, 顶管工作井旋喷桩施工工期为10天，混凝土工作井施工工期为15天，泥水平衡顶管日进度约5m/日,70米顶管施工总工期为39天；半开槽明顶沟槽开挖施工7天，旋喷桩施工25天，半开槽明顶施工4m/日。80米沟槽明顶施工20天，沟槽回填施工7天，总工期为59天。从工期考虑，泥水平衡顶管优于半开槽明顶施工。
2.4成本分析
管道顶进完成后, 对各施工工艺成本进行剥离,扣除管材费用,各工艺每米实际成本为:泥水平衡机械顶管11000元/米,（工作井计入每延米管道中） ；半开槽明顶施工5825元/米。从经济性考虑，半开槽明顶经济性优于泥水平衡机械顶管。
2.5环境影响分析
泥水平衡机械顶管施工不开挖面层, 对地面交通影响较小, 经过注浆改良的砂土一般不能重复利用, 顶管机运转过程中噪音较大,对人体有伤害;半开槽明顶施工土方开挖量大,弃土需二次转运回填,造成扬尘污染,加之该工艺需开挖路面,对交通影响大。从环境影响分析泥水平衡机械顶管施工优于半开槽明顶施工。
2.6施工风险分析
泥水平衡机械顶管由于属封闭式施工,人无法进入挖掘面,若在施工中遇到未探明障碍物, 可能造成机头损害, 严重时可造成无法顶进, 因此施工风险较大; 半开槽明顶施工是敞开式作业, 作业人员完全暴露于挖掘面, 人身风险较大,槽壁旋喷桩加固施工时,旋喷桩要在管道流水平以下有一定埋置深度, 否则沟糟开挖时由于压力平衡被打破, 坑壁侧压过大会导致断桩, 发生槽壁坍塌等事故。
3.结语
通过以上分析, 在无水砂层中进行管道施工, 半开槽明顶施工，工程造价低、操作简便、但相对安全隐患大、进度较慢、环境污染大；泥水平衡顶管相对风险源隐患易于控制、进度较快、环境污染小，但工程造价高、操作较为复杂。两种方案各具优缺点，可根据施工现场环境及交通等因素综合考虑后选定，两种方案的优化选用需要我们在今后的工程施工中总结经验,对二种工艺加以改进 ，更好满足质量、安全、进度、成本控制、环境保护等方面的要求。
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论文作者:常佳
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第13期
论文发表时间:2019/10/16
标签：泥水论文; 管道论文; 顶管论文; 半开论文; 机械论文; 作业论文; 沟槽论文; 《建筑实践》2019年第13期论文;