摘要：顶管施工在顶进过程中经常会遇到地下障碍物，采用钻孔结合地质雷达及钻孔CT等多种勘察手段进行综合性勘察，对勘察成果进行相互验证，能提高勘察效率及准确性，为设计及施工对障碍物处理提供关键依据。
关键词：顶管；障碍物；地质雷达；钻孔CT； 钻探
0引言
随着非开挖技术的高速发展，顶管施工法作为一种成熟的非开挖施工工艺，近年来广泛应用于市政、水利、交通等各个行业。但是由于顶管工程设计线路长，顶管施工过程中经常会遇到地下障碍物，受地质条件复杂多变，勘察费用有限等因素影响，地下障碍物勘察难度较大。采用钻孔结合地质雷达及钻孔CT等多种勘察手段进行综合性勘察，对勘察成果进行相互验证，能提高勘察效率及准确性，为设计及施工对障碍物处理提供关键依据。
1 工程概况
宁波某项目顶管位于奉化区萧王庙街道，长180m，顶管从工作井出洞后依次穿越309省道、甬金高速公路高架桥洞后到达接收井。顶管在顶进过程中在地面一处污水井下方遇到障碍物，距离工作井约68m，无法通过障碍物。受阻的位置处于309省道与甬金高速之间，周边有军用光缆、给水管道以及污水管道等，此处施工条件受限，明挖施工难度大。因此，须对污水井下方障碍物及309省道及甬金高速地质条件进行进一步针对性勘察，为设计及施工对障碍物处理提供关键依据。
2场地地层岩性
场地地层分布情况如下：
Ⅰ0层：人工填筑碎（砾）石土，色杂，松散～中密，密实度变化较大，主要为工作井、公路路基人工填筑土，厚度一般2.0m～3.8m。
Ⅰ1层：耕植土，灰褐色～黄褐色，主要以粉质粘土为主，包含植物根茎及少量碎砾石，厚度较薄，主要分布在沿线苗木地表层，厚度一般0.5m～1.0m。
Ⅰ2层：杂填土，色杂，松散～稍密，主要为砖块、瓦片等杂物夹碎砾石及粉质粘土，成分较复杂，厚度不均，厚度一般0.6m～2.4m。主要分布在甬金高速桥面下及污水井附近。
Ⅱ层：第四系全新统冲积层（alQ4)粉质粘土，局部夹砂或砾石，黄褐色～灰黄色，可塑～软塑，中等～高压缩性。该层厚一般0.7m～4.2m，顶板高程0.1m～4.4m。
Ⅲsis层：第四系全新统冲积层（alQ4)含泥粉细砂，湿，灰色～灰黄色，松散～稍密，以透镜体形式存在于Ⅲ层淤泥质土中，层厚一般0.5m～0.9m。
Ⅲsi层：第四系全新统冲积层（alQ4)含砂粘质粉土，湿，灰色～灰黄色，松散～稍密，以透镜体形式存在于Ⅲ层淤泥质土中，层厚一般0.5m～1.5m。
Ⅲ层：第四系全新统海积层（mQ4)淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土，局部夹粉土、粉砂，灰色，饱和，流塑～软塑，高压缩性，该层厚一般1.8m～4.1m，顶板高程0.1m～2.3m。
Ⅳ1层：第四系全新统冲积层（alQ4)含泥粉细砂，湿，灰色～灰黄色，松散～稍密，标准贯入锤击数10击，属中等透水性，该层厚度较薄，在局部位置尖灭，层厚一般1.0m～1.4m，顶板高程-2.1m～-1.3m。
Ⅳ2层：第四系全新统冲洪积层（al-plQ4)砂砾石，灰黄色，中粗砂含量35%～45%，砾卵石含量40%～50%，其余为少量粘土，稍密～中密，砾卵石粒径以2cm～6cm为主，勘探揭露个别大于15cm，砾卵石成分以火山岩石和沉积碎屑岩为主，分选差，次棱角-次圆状为主，重型动力触探击数6击～20击为主，个别大于35击，属中等透水性，勘探揭露层厚一般6.4m～6.9m，顶板高程-3.5m～-2.0m。
Ⅴ层：第四系上更新统冲洪积层（al-plQ3)含泥砂砾石，灰黄色～灰色，中粗砂含量30%～40%，砾卵石含量30%～40%，粘土含量10%～30%，中密～密实，砾卵石粒径以2cm～6cm为主，勘探揭露个别大于15cm，砾卵石成分以火山岩石和沉积碎屑岩为主，表面多风化，见风化圈，分选差，次棱角-次圆状为主，属中等透水性，勘探未揭穿，顶板高程-10.2m～-9.7m。
3 障碍物勘察手段
场址区对设计、施工有影响的地下障碍物主要包括：已有道路的深基础、已有建筑物、构筑物的深基础、各类地下管线和深埋非开挖管线及构筑物等。本次勘察主要采用钻孔结合地质雷达、钻孔CT进行勘察，用以查明污水井下方障碍物特征及后续顶管线路中高速桥面下障碍物分布可能性及特征。
勘探工作布置简图
3.1 地质测雷达探测
①测线1-1’
测线1-1’沿顶管掘进方向布设， 图1线1-1’地质雷达剖面成果，横坐标为平距，纵坐标为深度，剖面图中3m范围内自上而下的虚线为雷达探测时所作的标记(每1m标记一次)，用于后期数据处理阶段的距离较正，横坐标D=3m处约对应污水井盖的中心。如图1所示，测线1-1’在剖面2～2.5m、深度3.5～5m范围内存在能量相对较强的低频反射异常信号(图中红圈标注处)，推测异常体的存在是导致顶管工程难以向前推进的原因。
平距19～34m、深度2.5～10m范围内存在自上而下的多次反射信号，反射波振幅强，频率以中低频为主，同相轴连续性局部较差，结合地质资料该异常区纵向上分为粉质粘土及砂砾石两层，推测高速公路桥建造时，此区域的浅部土层被人工扰动过，土体不密实，土层中有夹杂块石的可能。
图1测线1-1’地质雷达剖面成果
②测线2-2’
测线2-2’与测线1-1’约呈70°相交，其中距离7.5m附近对应污水井盖中心，图2为测线2-2’雷达剖面波形图，如图所示，雷达探测成果显示平距6.5～8m、深度3.5～6m范围内(图中红圈标注处)存在能量较强的多次反射信号，且频率偏低，与测线1-1’异常特征类似，推测地下存在障碍物。
图2测线2-2’地质雷达剖面波形
根据地质雷达成果，推测污水井边缘向外2m、地下深度3.5～6m范围内存在电磁异常体，地下障碍物对顶管掘进存在一定影响，高速公路桥底雷达探测成果均受到较大程度的桥面反射干扰影响，推测地下深度3～10m范围内土体局部不密实，推测在高速桥建造过程中，较浅部土层局部被人为扰动过，局部有夹块石的可能。
3.2钻孔CT
针对前期地质雷达探测甬金高速桥面下深度3～10m范围内土体局部不密实，推测在高速桥建造过程中，较浅部土层局部被人为扰动过，局部有夹块石的可能；后续勘察中在高速桥面下布置ZK4、ZK5及ZK6号钻孔并进行钻孔CT探测，以进一步探明顶管穿越甬金高速桥面段场地地质情况。
图3ZK4-ZK5波速剖面图和地质解释图
图4ZK5-ZK6波速剖面图和地质解释图
综合本区域2个弹性波CT剖面和钻孔资料，推测ZK4~ZK6的范围内：高程约0.2m以上为冲积的粉质粘土，波速范围1200～1800m/s，层厚度2.4~4.0m；高程约0.2~-2m范围为海积的淤泥质粘土，波速范围1400～1600m/s，层厚度1.9~2.6m；高程-2m以下为砂砾石，波速范围1650～2600m/s。本次弹性波CT探测范围内未发现有大粒径孤石存在。
3.3 钻孔探测
本次针对污水井障碍物勘探共布置钻孔6只，布置于污水井及污水井与顶管机头一侧。（详见图5 污水井障碍物勘探钻孔工作布置简图）
图5 污水井障碍物勘探钻孔工作布置简图
钻孔ZK10位于污水井正上方，根据钻孔揭露，污水井深3.2m，底板厚度为0.4m，为混凝土及碎石垫层，底板下部为Ⅲ层淤泥质土、Ⅲsis含泥粉细砂及Ⅳ2层砂砾石，钻孔未揭露污水井下部障碍物；钻孔ZK10孔深4.6m（高程0.3m）及钻孔ZK11孔深5.8m（高程-0.9m）分别揭露顶管机头顶及顶管机头十字钻头；钻孔ZK13孔深2.4m（高程2.5m）揭露污水管顶部，钻孔ZK14及ZK15钻进至Ⅳ2层砂砾石未揭露障碍物。
根据已完成钻探成果推测，污水井底板正下方未发现障碍物，障碍物可能分布在顶管机头左侧与污水管外壁交接处或顶管机头右壁与污水管交接处，与顶管机头部分接触。
4勘察成果评价分析
根据地质雷达推测污水井边缘向外2m、地下深度3.5～6m范围内存在电磁异常体，高速公路桥底推测地下深度3～10m范围内土体局部不密实，推测在高速桥建造过程中，较浅部土层局部被人为扰动过，局部有夹块石的可能。后经钻孔CT剖面和钻孔资料验证，高速公路桥下岩土层探测范围内未发现有大粒径孤石存在。根据已完成钻探成果推测，污水井底板正下方未发现障碍物，障碍物可能分布在顶管机头左侧与污水管外壁交接处或顶管机头右壁与污水管交接处，与顶管机头部分接触，与地质雷达成果基本吻合。
5 结论
随着非开挖技术的高速发展，顶管施工法广泛运用于各个行业中，地下空间复杂多变，顶管顶进过程中不可避免会遇到各类地下障碍物，对施工成本及工期造成不可挽回的损失。
顶管工程作为线性工程，距离往往较长，受勘察费用制约，运用单一钻探手段针对顶管线路障碍物勘察往往效果不佳，而采用钻孔结合地质雷达及钻孔CT等多种勘察手段进行综合性勘察，对勘察成果进行相互验证，能提高勘察效率及准确性，为设计及施工对障碍物处理提供关键依据。
参考文献
［1］詹斌 廖智 朱能发.综合物探方法在顶管路径障碍物勘探中的应用.石家庄铁路职业技术学院学报, 2012年9月,第11卷第3期
［2］柳遵祥、张庆华.管道顶管施工工程勘察的基本特点和认识.中国水运, 2012年5月,第12卷第Z1期
论文作者:李阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：障碍物论文; 钻孔论文; 污水论文; 顶管论文; 地质论文; 高程论文; 范围内论文; 《基层建设》2019年第6期论文;