推管工法地下管道施工鄰近工作井地盤改良

卵礫石地層工作井發進、到達端低壓止水加固灌漿

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1.工程背景

某功能性地下管道採用短管推進工法施工，其中部分推進範圍以高滲透性砂質礫石層為主，承辦單位為避免傳統高壓噴射灌漿於礫石層中無法完整成形達到止水效果的風險，擬於工作井發進端、到達端採用雙環塞地盤改良工法(Double Packer Grouting)配合化學漿液灌注，有效降低施工範圍地層滲透係數，確保推進工作順利執行。

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2.解決方案

本工程採用IDψ3290mm圓形鋼管工作井搭配IDψ1000mm鋼筋混凝土短管推進行施作，工作井深度約GL-15.5m，常時地下水位約GL-5.0m~GL-7.0m，短管推進區域地下水壓大並具有高流動性。由於目前中、小管徑(ψ1000mm~ψ300mm)短管推進工法尚無採用雙環塞工法施作鏡面周邊地盤改良的案例，承辦單位特召集專業廠商研擬施工方案如下：

(1)採用可重複灌注及灌注不同漿材的雙環塞工法進行地質改良

(2)以灌注CB漿、SSA低鈉矽酸鈉化學漿為主，有效改善地層強度及水密性

(3)施工前須進行工作井周邊原土層與工作井之間擾動區域及空隙填充灌漿

(4)於發進及到達面及其周邊進行止水灌漿，並預留灌漿管，以利需要時緊急灌漿使用

(5)切刃盤與機殼空隙填充止水

(6)為避免鏡面破除機頭推出時卵礫石帶出卡住止水環造成地下水湧出，可採用卵礫石層適用鏡面框，另增設止水圈擋板及設置圍束板阻擋卵礫石被帶出。

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3.施工設計

由於本推進範圍主要位於砂質卵礫石層中，工作井設置過程、推管過程對於地層擾動性較大，加上地層具有高透水性及存在疏鬆帶情況，止水加固施工設計經專業評估後分別如下：

(1)當工作井設置完成後，於鄰近工作井側採用雙環塞工法或二重管工法，搭配水泥皂土漿(CB)、水泥化學漿(工期短使用LW漿，水泥+#3矽酸鈉(工期長使用FLW漿，水泥+SSA化學漿)進行填充灌漿，並以終壓>300kPa及地表溢漿兩項條件作為管理標準。另搭配工作井內SSA水平灌漿，保障後續地盤改良時漿液不會產生短流

(2)選用雙環塞灌漿工法，配合漿材強度適中的一次CB漿灌漿與二次長效型SSA化學漿進行灌注，SSA漿液膠凝時間採1小時內緩凝配比

(3)改良範圍，發進井：3.8m(高)×3.0m(長)×4.3m(寬)、到達井：3.8m(高)×4.0m(長) ×4.3m(寬)

(4)機頭接近到達端時，若原馬歇管於推管過程受損，則於RCP第1、2支推進管、機頭滑材孔及到達鏡面框外預留之背填孔安裝灌漿閥，並自預留孔補充SSA化學漿灌漿，灌注壓力控制於400kPa停灌使漿液充分滲透至周邊高透水地層

(5)推管到達工作井時，由鏡面預留孔進行化學漿材補充止水灌漿

(6)止水灌漿完成後於到達鏡面先採小口徑試水，確認無湧水現象再開大口徑找機頭中心

(7)機頭由鏡面框推出過程，若仍有卵礫石擠出導致出水時，則於鏡面周邊預留孔採用超瞬凝化學漿進行背填封堵，並等達到封堵效果後再度推進。

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4.施工過程

由於砂質卵礫石層堆積狀況較不規則，施工過程發生部分工作井周邊因前期回填不完整，導致試水無法達到要求，另局部到達井機頭推出鏡面時夾帶卵礫石卡住鏡面框導致湧水現象。上述情況經過待命專業廠商運用預留水平灌漿孔進行瞬凝化學漿材緊急灌注後順利解決問題，並未造成工程危害。

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5.執行成果

因為採用低壓灌漿工法進行砂質卵礫石層推管工法鏡面周邊地層止水加固案例極少，施工過程中經承辦單位、專業廠商及各工項承包商多次研商，排除現場突發狀況，最終整合出適用經驗，為將來類似專案施工時提供寶貴經驗參考。經過前期各類無預期狀況排除及謀和後，工作執行愈發順利，工地緊急情況大幅減少，順利完成推管工法地下管道施工鄰近工作井地盤改良工作。

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