该工程毗邻多条市政公路、交通量大、游客众多,对施工振动周边环境影响提出了特殊要求。加之,该工程具有作业面岩层水文与地质条件复杂、空间狭小、工期紧张等特点,考虑到顶进掘进段多为半软半硬或坚硬岩层,采用机械式顶管机在掘进施工中可能遇到预想不到的困难,经反复对比,决定采用人工掘进顶管法施工。 该项目顶管直径DN2500,每节长度2.5 m,每节管道顶进前,在管道前方破碎岩石并将碎石运出,循环顶进。根据地质勘察分析,该工程地面高程介于1 887.14～1 891.89 m,管道顶层埋深在2.74～11.08 m,需穿越第四系人工堆积(Q )层、湖积(Q )层、残坡积(Q )层、二叠系下统栖霞组(P q)层岩。图2为ZK36—ZK41管道掘进线路剖面图。
本工程中,为对比两种布孔方式的破岩效率,分别选取试验段管道进行了施工试验。试验发现,当全断面采用环形布孔破岩时,由里到外逐层破碎的层数较少,因此单循环用时少,效率高,破岩方量能达到41.7 m /d;当复和断面采用环形布孔时,由于上部土层可直接破碎,对剩余岩体装药反而因钻孔多而浪费时间,破岩方量只能达到38.5 m /d(含土体),而采用平行布孔时,破岩方量能够达到42.4 m /d(含土体)。这说明,静态破碎法破岩时全断面采用环形布孔、复合断面采用平行布孔能达到最大效率。
(3)岩体情况。断面内岩体的破碎情况直接取决于钻孔深度的设计。当岩体情况较为完整、无明显裂缝时,每一循环掘进的进尺一般不超过1 m,钻孔深度应为掘进进尺H的1.05倍,即1.05H;为防止岩石掘进后上部岩体(土体)的坍塌,当断面破碎情况较为严重,存在网状裂缝或明显长裂缝时,应缩短每一循环进尺;若掘进中遇孤立的岩石时,钻孔深度为目标破碎体的80%～90%;每掘进一段后续管道跟进顶入,确保掘进面安全性和稳定性。 在试验段进行破岩掘进时发现,当确定掘进进尺H时,其钻孔深度设计为掘进进尺H的1.05倍,即1.05H最为合适。若小于1.05H,会造成破碎不不彻底,导致顶管顶进达不到设计深度;若大于1.05H,则会造成破碎剂浪费。