陶濤

（上海隧道工程有限公司，上海 200032）

1 概況

上海軌道交通10號線伊犁路站位于上海市長寧區(qū)虹橋路北側（古北路—伊犁路），為標準地下二層島式車站，已于2010年4月開通運營。目前開通的1號和4號共兩座出入口均位于虹橋路北側，隨著周邊商業(yè)的發(fā)展，人流進出站體日漸擁擠，因此需要建設橫穿虹橋路的3號出入口地下過街通道。

3號出入口地下過街通道建設采用內徑3.3m×6 m大斷面矩形頂管機（見圖1）施工。通道北側接通已建古北財富中心地下一層下沉式廣場，南側接通已建10號線伊犁路站站廳層，由于兩已建結構內部設施布置已完成，因此平面上始發(fā)井和接收井的位置均不能變動，矩形頂管需要在兩工作井之間、與虹橋路呈38°大角度頂進。

圖1 3.3 m×6 m矩形頂管機示意圖

矩形頂管頂進期間需要穿越眾多沿虹橋路東西走向的市政管線，其中尤以緊靠接收井外側的110 kV電力箱涵保護難度最高；該管線為上海軌交3、4號線供電電纜，需要制定特殊的保護設計方案及精心施工，同時確保整個施工過程累計沉降不大于±10 mm。

同時由于上述電力電纜箱涵采取原位保護，接收井僅能設置在其與已建車站地墻之間3.5～4.5 m的狹小空間內。本工程采用頂管機頭外形尺寸為4.2 m×6.9 m×4.5 m，因此工況不滿足常規(guī)進洞條件要求。進洞施工平面位置如圖2所示。

圖2 進洞施工平面圖

2 矩形頂管進洞方案比選及確定

矩形頂管進洞方案需結合本工程特有的工況條件，著重解決以下難題：

（1）收井凈空不滿足機頭吊出要求，需要考慮機頭在接收井內原位拆解；

（2）機頭拆解過程中，需要采取措施防止坑外水土沿機頭與洞圈之間間隙涌入接收井，機頭東側與接收井之間尚有2.2 m空擋，為方案考慮重點部位；

（3）由于38°大角度斜交進洞，必然有部分機頭殼體留置在土體內作為永久結構，同時井接頭需要做特殊處理；

結合以上工程實際難點，主要有兩種進洞方案。

一是機頭西側靠足車站地下連續(xù)墻之后，不再繼續(xù)推進，井內切割掉西側突出部分，東側的缺口部分需要在接收井內向基坑外采用暗挖法施做，分上、東、下三個工作面分別焊接鋼板與機頭和井內鋼洞圈連接，補齊缺口，完成進洞及隧道的貫通，即“一次進洞法”。一次進洞施工流程如圖3所示。

圖3 一次進洞施工流程圖

二是機頭西側靠足車站地下連續(xù)墻之后，井內切割西側突出部分，形成空間后二次頂進，把西側切割后的平口再次推進至靠足車站地墻，東側可與接收井鋼洞圈封閉，最后切割二次推進后進入井內的部分，完成進洞及隧道的貫通，即“二次進洞法”。二次進洞施工流程如圖4所示。

圖4 二次進洞施工流程圖

兩種進洞方案主要差別在于機頭西側頂進至車站地墻后，東側缺口的處理問題。一次進洞法采用暗挖的方式施工，在上海高水位的淤泥質粘土中難度較大，需配合降水及加固等輔助措施，但坑外電力箱涵保護要求高，因此實施難度極大；二此進洞法采用接收井內切割部分機頭后進行二次頂進，后頂進的殼體補齊東側缺口，工序較為繁瑣，處理周期長，但實施難度較小。經過比選，決定采用二次進洞法施工。

3 頂管二次進洞方案實施

3.1 接收井內填土

由于頂管在全斷面淤泥質粉質粘土中頂進，且坑外地下水位為地面以下約0.7 m，因此進洞過程易出現(xiàn)向接收井內的滲漏，對施工尤其是周邊管線的保護極為不利。為平衡坑外的水土壓力，進洞前采用原狀土回填接收井，回填高度為頂管頂以上5 m。

3.2 拔除H型鋼

接收井圍護為SMW工法樁，頂管頂進至接收井圍護外約0.5 m時暫停，等待H型鋼的拔除。H型鋼拔除按由一邊向另一邊一次拔除的原則進行。起拔時，起重吊裝人員應默契配合，保證H型鋼迅速、安全拔出。拔除后，在型鋼形成的空隙內填注水泥漿。

3.3 機頭（西側）頂進至靠足車站地墻

為增加頂進距離，需要在車站地墻進行局部開槽鑿除。鑿除范圍為5 m寬，50 cm厚，鑿除高度為接收井基坑底板至底板以上約6.5 m。機頭頂進至回填土后的接收井內，一直到西側部分靠足，如圖5所示。

期間保持機頭螺旋機正常出土，保持前方土壓，同時密切觀察接收井內的土體變化，以反饋操作人員，主要目的在于均勻靠足地墻，避免壓力過大引起車站結構變形。

3.4 注漿封閉土體

由于井內切割機頭較為繁瑣，因此需要預先將機頭與土體之間的間隙進行注漿封閉。注漿液體為水泥加水玻璃雙液漿，注漿孔為機頭內預留，保證全斷面封閉坑外土體，為切割作業(yè)提供理想操作空間，保持坑外土體穩(wěn)定和電力箱涵安全。

注漿壓力控制在0.10～0.15 MPa，以封閉、填充土體為主；壓漿后需要觀察壓漿效果，坑內土體挖除時進行檢查和補缺。

3.5 接收井坑內土體挖除

圖5 第一次頂進到位（切割前）

注漿完成后48h后，進行坑內土體的挖除。由于坑內空間狹小，需要采取地面長臂挖機和井下人工清除的方式，挖到坑內機頭全部暴露。期間隨挖土面下降檢查上階段注漿效果，必要時采用快速水泥加鋼板焊接封堵，允許少量向坑內的滲水，嚴禁漏泥漏沙。極端情況下采用油溶性聚氨酯封堵。

3.6 切割西側部分機頭

切割前，在機頭內部拆除螺旋機、電機驅動、糾偏油缸等內部結構，通過始發(fā)井一側吊出地面，只剩殼體部分保留。切割為內外同步進行，沿預先設置好的切割線逐步割除，期間需要同步切割機頭內部筋板，工程量較大；考慮到機頭僅一側進入接收井，仍存在較大風險。切割后平面與剖面位置如圖6所示。

3.7 胸板補焊

本工程采用的機頭為封閉式土壓平衡設備，土壓倉后部的胸板擋住開挖面水土。切割機頭西側導致部分胸板被割穿，因此在二次頂進前需要將胸板的缺口補齊，材料采用20 mm厚鋼板，沿胸板的切割線進行修補，保證焊接質量。

3.8 坑內二次填土

二次頂進前需要坑內二次填土至頂管頂以上3 m。由于頂進時機頭向前運動導致前階段的注漿封閉破壞，坑外水土將沿機頭殼體與土體間縫隙涌入接收井，因次提前進行二次填土平衡接收井內外水土壓力，保證坑外土體穩(wěn)定及周邊管線安全。

圖6 第一次頂進到位（切割后）

3.9 機頭二次頂進

在二次填土完成后，進行二次頂進，將切割后的機頭西側頂進至靠足地墻，此時機頭東側殼體將進入接收井預埋的鋼洞圈，形成東側的封閉，如圖7所示。頂進時的措施同第一次填土。

圖7 第二次頂進到位（切割前）

3.10 二次注漿封閉

機頭需要二次切割，同樣切割前需輔助二次注漿封閉措施，要求同第一次注漿封閉。

3.11 坑內土體挖除，機頭切割到位

注漿封閉達到強度后，二次挖除坑內土體，切割機頭至接收井內壁平，形成最終結構，如圖8所示。

圖8 第二次頂進到位（切割后）

3.12 施做井接頭，完成隧道貫通

由于進洞時西側為鋼筋混凝土管節(jié)，東側為機頭殼體，因此需要先將東側殼體內現(xiàn)澆200 mm厚自密實混凝土，最終井內設置圈梁將管節(jié)、殼體和接收井整體拉結，形成整體。

4 周邊環(huán)境影響

二次進洞法施工周期長，工序復雜繁瑣，對周邊土體形成二次擾動。本工程周邊環(huán)境保護重點為110 kV電力電纜箱涵，在特殊的進洞加固和整體懸吊等措施的聯(lián)合作用下，采用二次進洞法施工整個過程箱涵累計沉降為-7 mm，施工效果良好，達到了保護管線的目的。

5 結語

大斷面矩形頂管法作為城市繁華街區(qū)施工地下通道的一種特殊的工法，正得到越來越廣泛的應用，工法的推廣也面臨著周邊建筑、管線等既有結構通常較為復雜，保護要求高等不利因素。矩形頂管設備截面大，操作空間小，在一些特定的工況條件下實施難度頗高。筆者曾參與20余座大斷面矩形頂管通道的施工，本工程進洞方案的實施無論是在施工難度上還是在施工精細化要求上，都較為完備，對周邊主要管線的保護效果良好。希望本文對類似工程的研究有所裨益。