論拖拉管施工對(duì)城市已有基礎(chǔ)設(shè)施的影響及保護(hù)措施

論拖拉管施工對(duì)城市已有基礎(chǔ)設(shè)施的影響及保護(hù)措施摘要：隨著當(dāng)前城市基礎(chǔ)建設(shè)力度進(jìn)一步加大，拖拉管施工的應(yīng)用更加廣泛，但拖拉管施工對(duì)城市已有基礎(chǔ)設(shè)施可能造成破壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。作者結(jié)合拖拉管下穿武漢市發(fā)展大道高架橋的實(shí)例，對(duì)拖拉管施工對(duì)城市已有基礎(chǔ)設(shè)施的影響及保護(hù)措施進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：拖拉管；影響；保護(hù)措施1、工程概況武漢趙家條220kV輸電線路沿中一路向東走行下穿京廣鐵路涵洞后橫穿發(fā)展大道，結(jié)構(gòu)為（12+2）*250電力專用管群。該工程對(duì)緩解武漢市漢口部分中心城區(qū)供電”卡口”問(wèn)題和改善武漢電力管網(wǎng)建設(shè)具有重要作用。武漢市發(fā)展大道地處繁華的武漢市主干道，為了不影響城市交通，克服施工工期緊張，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，橫穿發(fā)展大道高架段采取拖拉管方式施工。2、施工準(zhǔn)備進(jìn)場(chǎng)后調(diào)查拖拉管施工范圍內(nèi)地上、地下條件，地上條件包括地形地貌、鄰近建筑物及道路，地下條件包括地下管線、地下水、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，摸查清楚后才能進(jìn)行施工。3、影響分析及保護(hù)措施3.1拖拉管下穿發(fā)展大道保證橋梁安全的施工措施3.1.1拖拉管與橋梁樁基的位置關(guān)系本拖拉管工程下穿發(fā)展大道高架，拖拉管中心距離發(fā)展大道橋墩最小間距為8.5m，工作井與橋墩的最小間距為16.64m。拖拉管埋深在發(fā)展大道高架橋段落最大埋深約9.0m。豎直方向上，拖拉管與橋墩的相對(duì)位置關(guān)系見(jiàn)下圖。圖1拖拉管穿發(fā)展大道高架橋剖面圖參照水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程，拖拉管鋪設(shè)管線與建筑物水平距離不小于1.5m，本項(xiàng)目滿足要求。3.1.2拖拉管施工對(duì)橋梁樁基的影響分析（1）地質(zhì)條件根據(jù)收集到的發(fā)展大道地質(zhì)資料，拖拉管主要穿越土層為：①-1雜填土。③-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土。（2）拖拉管引起地表及樁基變形原因分析拖拉管成孔過(guò)程中引起土體損失、鉆進(jìn)及回拖過(guò)程中正面推力及摩擦力等因素對(duì)周邊土體的擾動(dòng)是引起地表及周邊建構(gòu)筑物變形的主要原因。1）土體損失。由土體開(kāi)挖卸荷引起周邊土體坍塌松動(dòng)，并向周邊擴(kuò)散衰減。2）拖拉管擠土。鉆進(jìn)及回拖時(shí)與擾動(dòng)前開(kāi)挖面水土壓力難以達(dá)到平衡，不可避免出現(xiàn)超欠挖。正面推力引起土體坍塌或擠壓，并向周邊擴(kuò)散衰減。3）摩擦力。施工過(guò)程中與周邊土體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)不同，繼而產(chǎn)生摩擦力，導(dǎo)致周邊土體移動(dòng)，擾動(dòng)土體。發(fā)展大道高架橋橋梁樁基為摩擦樁，拖拉管施工引起樁周土體的松動(dòng)降低樁基的承載能力。土體開(kāi)挖引起的土體擾動(dòng)效應(yīng)可粗略按下圖判斷。下圖表明，橋墩基礎(chǔ)位于其卸荷擾動(dòng)區(qū)之外，土體擾動(dòng)對(duì)橋梁基礎(chǔ)影響很小。由于橋梁采用群樁基礎(chǔ)，其水平方向抗推剛度較大，樁基主要承受豎向力，樁基位于其卸荷擾動(dòng)區(qū)外，拖拉管開(kāi)挖對(duì)樁基樁摩阻力的發(fā)揮無(wú)太大影響。且發(fā)展大道高架橋已通車多年，基礎(chǔ)沉降已趨于穩(wěn)定，樁頂小區(qū)域的擾動(dòng)對(duì)于整個(gè)橋墩基礎(chǔ)的影響較弱。由于拖拉管距離發(fā)展大道高架橋較近，為確保拖拉管施工過(guò)程中發(fā)展大道高架橋的墩頂水平位移、基礎(chǔ)變位和沉降在安全范圍之內(nèi)，擬對(duì)拖拉管下穿發(fā)展大道高架橋制定相應(yīng)的施工技術(shù)措施，并加強(qiáng)拖拉管下穿橋梁區(qū)域過(guò)程中對(duì)墩頂水平位移、基礎(chǔ)水平位移及沉降的監(jiān)控量測(cè)。3.1.3拖拉管下穿發(fā)展大道高架橋施工措施（1）根據(jù)地質(zhì)情況選用適宜的泥漿粘度泥漿粘度應(yīng)能確保孔壁穩(wěn)定，并能將鉆屑攜帶至地表，根據(jù)收集到的地質(zhì)資料，拖拉管在三環(huán)線高架橋段落的主要地層為①-1雜填土，③-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，參考相關(guān)技術(shù)規(guī)程，對(duì)相關(guān)地層參照采用下表泥漿粘度。泥漿PH值控制在8~10，鉆進(jìn)過(guò)程中保持穩(wěn)定的泥漿環(huán)流。表1泥漿粘度表項(xiàng)目管徑（mm）地質(zhì)粘土粉砂、細(xì)沙導(dǎo)向鉆孔/35~4040~45擴(kuò)孔及回拖Φ711~Φ101645~5050~55Φ1016以上45~5050~55鉆進(jìn)液回收、循環(huán)利用時(shí)，從鉆孔中返回的鉆進(jìn)液首先要經(jīng)過(guò)泥漿沉淀池或泥漿凈化設(shè)備處理，達(dá)到使用性能要求后才能重新使用。其中，處理后的鉆進(jìn)液含沙量應(yīng)小于3%。（2）發(fā)展大道高架橋段落位于鉆進(jìn)過(guò)程中的水平段，進(jìn)入水平段采用輕壓慢轉(zhuǎn)，減少對(duì)土層的擾動(dòng)。根據(jù)地層變化和鉆進(jìn)深度，適時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。在導(dǎo)向過(guò)程中，密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中有無(wú)扭矩、鉆壓突變、泥漿漏失等異常情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即停止施工。待查明原因，并采取相應(yīng)措施后，方可施工。在導(dǎo)向過(guò)程中，要做好深度和角度、方向角的記錄。（3）反向擴(kuò)孔及孔的改善。為防止地面沉降，擴(kuò)孔采用均勻旋轉(zhuǎn)回拉和泥漿射流相結(jié)合的方法。這樣，既能保證擴(kuò)孔孔壁的厚度，又能排出過(guò)多的泥土；既能達(dá)到順利回拉鋪管的目的，又能保證鋪管之后被擠壓的泥土在應(yīng)力的作用下自然回填，使孔內(nèi)不留下空隙，地面不發(fā)生沉降。擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)使用根據(jù)地層實(shí)際情況配置的泥漿，確?？妆诜€(wěn)定，泥漿流動(dòng)順暢。當(dāng)?shù)谝患?jí)擴(kuò)孔時(shí)，減慢擴(kuò)孔速度，同時(shí)減小泵壓，增大轉(zhuǎn)速。擴(kuò)孔完成后，再用DN1500清孔器對(duì)孔進(jìn)行一次清孔處理，以排出孔內(nèi)多余渣土，對(duì)成孔內(nèi)壁做進(jìn)一步穩(wěn)固。在回?cái)U(kuò)過(guò)程中，要做好施工原始記錄。記錄內(nèi)容包括：鉆進(jìn)時(shí)間，扭矩、拉力，泥漿泵壓力、土質(zhì)情況等。在回?cái)U(kuò)過(guò)程中，還要密切注意鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)扭矩、鉆壓突變等異常情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題即停止施工，待查明原因，并采取相應(yīng)措施后，方可施工。（4）回拖在回拖過(guò)程中，密切注意孔內(nèi)情況，鉆機(jī)操作手應(yīng)密切注意鉆機(jī)回拖力、扭矩的變化?；赝蠎?yīng)平穩(wěn)、順利，禁止蠻拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中，中途盡量避免停頓，減少回拖的阻力。并做好回拖拉力、扭矩等原始數(shù)據(jù)的記錄工作。（5）壓漿注漿施工需確保漿液將管道周邊空隙填充密實(shí)，如果從管內(nèi)壓漿孔加固效果不好，可采用從地面打孔的方法壓漿固結(jié)。（6）（12+2）*250電力管群拖拉管若一次擴(kuò)孔施工，成孔直徑約1.5m。為了減少大孔徑拖拉管施工對(duì)路面及橋梁結(jié)構(gòu)的影響，分兩孔施工，成孔直徑0.8m。3.1.4發(fā)展大道高架橋監(jiān)控量測(cè)方案拖拉管施工對(duì)土體是一個(gè)持續(xù)的擾動(dòng)過(guò)程，為確保高架橋的安全，可對(duì)敏感點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，選取與施工管道距離最近的高架橋橋墩的墩頂水平位移及基礎(chǔ)變位作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。墩頂水平位移限值可參考《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2013)的規(guī)定，順橋向?yàn)閙in(5√L,25)=25mm，橫橋向?yàn)閙in(4√L,20)=20mm。由于墩頂水平位移限值包含了橋梁運(yùn)營(yíng)引起的位移，因此確定墩頂水平位移限值時(shí)，偏安全取上述計(jì)算值的1/2?，F(xiàn)行公路規(guī)范對(duì)橋梁基礎(chǔ)變位無(wú)明確要求。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）要求，地面處樁基水平方向容許位移值為10mm，對(duì)水平方向位移要求較高的結(jié)構(gòu)物取為6mm。橋梁工程從嚴(yán)控制，取橋墩基礎(chǔ)處的水平位移限值為6mm。為避免監(jiān)控埋設(shè)點(diǎn)開(kāi)挖，將承臺(tái)底（樁頂）監(jiān)測(cè)點(diǎn)上移至橋墩上，偏安全地不考慮橋墩在運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生的水平力作用下的撓曲變形，即將墩底的水平位移限值也取為6mm。由于橋梁采用群樁基礎(chǔ)，且樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，拖拉管又是從樁基側(cè)面穿過(guò)橋梁，因此將基礎(chǔ)沉降列為可選監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。1、監(jiān)測(cè)內(nèi)容（1）橋墩沉降監(jiān)測(cè)；（2）橋墩傾斜監(jiān)測(cè)。2、監(jiān)測(cè)時(shí)間在管線開(kāi)始穿越之前，至水平位移和沉降達(dá)到穩(wěn)定為止。3、監(jiān)測(cè)頻率水平段穿越橋梁期間1次/h，其余時(shí)段每天3次/d，基本穩(wěn)定后1次/3d，每次觀測(cè)應(yīng)有3~5次穩(wěn)定讀數(shù)。4、監(jiān)測(cè)預(yù)警值除了每次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋施工控制中心，當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警。表2橋墩水平位移預(yù)、報(bào)警值監(jiān)測(cè)項(xiàng)目預(yù)警值報(bào)警值墩底水平位移（A、B點(diǎn)）累計(jì)變形量≥2.5mm一天變形量≥1.5mm累計(jì)變形量≥5mm一天變形量≥3mm墩頂縱橋向水平位移（C、D點(diǎn)）累計(jì)變形量≥6.5mm累計(jì)變形量≥10墩頂橫橋向水平位移（E、F點(diǎn)）累計(jì)變形量≥5mm累計(jì)變形量≥8mm注：1、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖2。5、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置（1）墩底（基礎(chǔ)頂）水平位移、沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)：為了減少橋梁運(yùn)營(yíng)引起的橋墩變形對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量靠近承臺(tái)。因此將本項(xiàng)目將監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置于距離地面50cm范圍內(nèi)的橋墩上，左、右墩柱上各一個(gè)，如下圖所示A、B點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝可采用沖擊鉆鉆孔，孔經(jīng)沖洗后用水泥澆筑鋼質(zhì)標(biāo)志，也可用強(qiáng)力粘膠粘貼。（2）墩頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)：縱向水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)（下圖中C、D點(diǎn)）位于左、右墩柱頂，布置在靠近拖拉管一側(cè)。橫向水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)（下圖中E、F點(diǎn)）左、右墩柱各一個(gè)，位于墩柱側(cè)面中心線上。圖2橋墩位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖6、監(jiān)測(cè)方法變形測(cè)量按照《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2016）中的規(guī)定進(jìn)行，變形測(cè)量等級(jí)按一等或二等?；鶞?zhǔn)點(diǎn)布設(shè)：（1）在施工影響范圍之外埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，沉降監(jiān)測(cè)時(shí)以建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)點(diǎn)作為高程基準(zhǔn)點(diǎn)，每個(gè)設(shè)施布設(shè)3個(gè)沉降基準(zhǔn)點(diǎn)。（2）工作基點(diǎn)布設(shè)應(yīng)避開(kāi)高層建筑物及大型基礎(chǔ)建筑等基礎(chǔ)不穩(wěn)定區(qū)，且必須在地下管線施工影響范圍以外，為縮短穩(wěn)定周期，工作基點(diǎn)宜布設(shè)于建成年代較久且穩(wěn)定的建筑物上，即采用墻水準(zhǔn)的布設(shè)方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況也可埋設(shè)淺埋鋼管水準(zhǔn)標(biāo)石。（3）定期對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)發(fā)生異常時(shí)及時(shí)聯(lián)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。沉降觀測(cè)：沉降觀測(cè)采用閉合水準(zhǔn)環(huán)線測(cè)量方法，具體如下：（1）利用基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)對(duì)設(shè)施觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)2次聯(lián)測(cè)，取2次平均值作為觀測(cè)點(diǎn)初始值。（2）進(jìn)行周期性沉降觀測(cè)時(shí)，利用一固定的工作基點(diǎn)對(duì)設(shè)施所有觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行閉合路線測(cè)量，以取得一系列數(shù)據(jù)。（3）對(duì)沿線水準(zhǔn)控制網(wǎng)進(jìn)行周期性的復(fù)測(cè)工作，以便觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠真實(shí)、客觀地反映道路設(shè)施實(shí)際的沉降變形情況。（4）對(duì)于特別重要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在施工影響范圍外使用激光定點(diǎn)照射控制點(diǎn)，由專人巡視，如發(fā)生點(diǎn)位光斑偏移，立即采取措施。水平位移觀測(cè)：水平位移監(jiān)測(cè)計(jì)算原理見(jiàn)圖3。AB為基準(zhǔn)線，A為測(cè)站點(diǎn)；ZQS-1為水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)；S為首次觀測(cè)的距離，以后不再觀測(cè)，作為固定值；R為觀測(cè)的角度；L為每次計(jì)算得到的監(jiān)測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離。計(jì)算公式為：L=S·sinR。圖3水平位移監(jiān)測(cè)計(jì)算原理圖