王雅宜

（中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 453000）

文章依托鄭州新力電廠異地遷建2×660MW機(jī)組送出工程，詳細(xì)闡述了頂管穿越徐蘭客專工程的施工工藝，對該施工工法做了系統(tǒng)性的總結(jié)，總結(jié)該工法施工的優(yōu)越性和不足點(diǎn)，對以后類似工程施工提出指導(dǎo)性的意見和工程借鑒。

1 工程背景

（1）工程概況。交叉段位于鄭州市二七區(qū)徐蘭客專與西四環(huán)交叉口東側(cè)50m處，徐蘭客專南北兩側(cè)。自3#接收井至4#接收井（KN1+117.79～KN1+221.65）總長為103.86m，采用頂管施工。頂管采用DN3500的鋼筋混凝土Ⅲ級(jí)涵，隧道長92.5m，采用直徑4240mm泥水頂管機(jī)施工。（2）頂管隧道與高鐵位置關(guān)系。里程KN1＋161.65處穿越徐蘭客專，穿越段隧道頂埋深10m，位于徐蘭客專739#～740＃橋墩之間，交叉里程K581＋241.524，區(qū)間設(shè)計(jì)列車速度目標(biāo)值為350km/h，雙線無砟軌道，線間距5.0m，行車47對，穿越處鐵路位于直線段。隧道與橋梁關(guān)系如表1所示。

表1 隧道與橋梁關(guān)系

（3）工程地質(zhì)概況。特殊巖土主要為雜填土、砂質(zhì)黃士。①雜填土（Qm）：黃褐色為主，以砂質(zhì)黃土為主，松散，稍濕，一般厚度1.0～2.0m，主要分布在既有鐵路下，Ⅱ級(jí)普通土。②砂質(zhì)黃土（Q2+p）：黃褐色，稍密，針孔及蟲孔發(fā)育，局部含少量砂粒，夾黃土狀粉質(zhì)黏土、細(xì)砂薄層，一般厚度5.0～6.0m，Ⅱ級(jí)普通土，為非自重濕陷性黃土，濕陷性等級(jí)Ⅰ級(jí)輕微，濕陷厚度一般為表層5m左右。頂管區(qū)間隧道范圍內(nèi)主要地層為粉質(zhì)黏土、細(xì)砂層。

2 重難點(diǎn)分析

（1）頂管隧道埋深為10m，隧頂距承臺(tái)最近距離6.47m，掘進(jìn)對橋墩沉降影響極大，控制橋墩沉降是本工程重點(diǎn)。（2）徐蘭高鐵已投入運(yùn)營，施工前應(yīng)對既有鐵路進(jìn)行檢測，可知頂管隧道引起徐蘭高鐵738～741號(hào)墩間橋墩沉降、墩頂位移和樁基力學(xué)結(jié)果，應(yīng)依據(jù)結(jié)果采取合理的工籌組織。（3）下穿鐵路高架前應(yīng)對隧道施工、運(yùn)營期間對高鐵的影響做安全評(píng)估，方案評(píng)估可行，并得到鐵路相關(guān)部門備案后方可實(shí)施。（4）施工各階段對鐵路橋墩變形觀測，驗(yàn)證和校核理論計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)觀測資料分析，判斷鐵路橋梁變形，對鐵路運(yùn)營安全進(jìn)行預(yù)警。對觀測變形超標(biāo)的橋墩，分析產(chǎn)生原因，提出整改措施，保證鐵路運(yùn)營安全是本工程重點(diǎn)。

3 總體實(shí)施方案

（1）始發(fā)和接收端頭加固施工。為保證頂管始發(fā)端及接收端土體的穩(wěn)定，防止土體塌方，在頂管始發(fā)端及接收端采用三道雙重管高壓旋噴樁，樁徑70cm，咬合20cm，間距50cm。以確保頂管機(jī)安全、順利、快速實(shí)施和高鐵高架兩側(cè)土體穩(wěn)定。高壓旋噴樁設(shè)計(jì)采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比0.8～1.2，提升速度應(yīng)控制在10～30cm/min。壓力控制氣壓宜大于0.7MPa，高壓水壓力宜大于20MPa，流量應(yīng)大于30L/min。工程開始實(shí)施前，進(jìn)行了3組工藝性試樁，根據(jù)試樁，提升速度在25cm/min時(shí)，在20MPa壓力下水泥參量可以滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）頂管掘進(jìn)過程控制。①掘進(jìn)前準(zhǔn)備。頂進(jìn)井設(shè)置管道軸線控制樁和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，以便復(fù)核頂管軸線和頂進(jìn)井位置是否移動(dòng)。頂進(jìn)前，準(zhǔn)確測量機(jī)頭掘進(jìn)中心的軸線和標(biāo)高偏差，作好原始記錄。機(jī)具內(nèi)，安裝傾斜傳感器，動(dòng)態(tài)檢測機(jī)頭的水平狀態(tài)，控制機(jī)頭的選擇和糾偏。導(dǎo)軌要有足夠的剛度，且安裝焊接牢固，安裝后的導(dǎo)軌軸線和標(biāo)高誤差小于2mm；主頂油缸和后座的安裝要滿足牢固要求，水平和垂直誤差小于10mm。做好鐵路橋梁、墩的監(jiān)測工作，收集下穿前鐵路橋梁、墩初始監(jiān)測數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工監(jiān)測分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)批復(fù)的施工計(jì)劃合理安排掘進(jìn)，與鐵路局各個(gè)部門建立有效應(yīng)急機(jī)制。施工前辦理鄰近營業(yè)線審批手續(xù)，與工務(wù)段簽訂安全協(xié)議，按照鐵路部門要求的施工天窗期進(jìn)行施工。②掘進(jìn)參數(shù)設(shè)定。以減少對地層和既有鐵路橋梁擾動(dòng)為原則，通過對掘進(jìn)參數(shù)的計(jì)算值進(jìn)行分析總結(jié)，下穿鐵路段按照正常掘進(jìn)參數(shù)的80%進(jìn)行設(shè)定?？偼屏?000～1200t，頂進(jìn)速度10～13mm/min，泥漿黏度3～3.5s，切口水壓力0.17～0.25MPa。③頂管方向控制。由于所選機(jī)頭本身所具有的方向誘導(dǎo)裝置，糾偏操作就變得簡單易行，操作員只要通過糾偏動(dòng)作，始終保證激光點(diǎn)在光耙的中心既可。在每一循環(huán)頂完結(jié)束后，從洞口重新對管道內(nèi)控制點(diǎn)進(jìn)行引測和復(fù)測，并及時(shí)復(fù)核管道姿態(tài)，及時(shí)進(jìn)行糾正，確保軸線滿足設(shè)計(jì)要求。

4 既有高鐵監(jiān)測方案

（1）監(jiān)測范圍。本項(xiàng)目檢測范圍為電力隧道與高鐵交叉工點(diǎn)，盡量使用橋墩原有變形監(jiān)測基點(diǎn)，具體監(jiān)測范圍為徐蘭客專738～741號(hào)橋墩。同時(shí)還應(yīng)在頂管掘進(jìn)過程中對地面進(jìn)行檢測。（2）監(jiān)測方法、頻率。橋梁變形監(jiān)測采用自動(dòng)化監(jiān)測方法，橋墩沉降及變形監(jiān)測按照固定的觀測路線和觀測方法進(jìn)行，觀測路線必須形成附和或封閉線路，使用固定的工作基點(diǎn)對應(yīng)沉降及變形監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行觀測。變形測量精度要求為：垂直位移測量，變形觀測點(diǎn)的高程中誤差為0.5mm、相鄰變形觀測點(diǎn)的高差中誤差為0.3mm；水平位移觀測，變形觀測點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為1.5mm。（3）控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》（TB 10182-2017）規(guī)定，橋墩監(jiān)測報(bào)警值可取橋梁墩臺(tái)頂?shù)奈灰葡拗疲张_(tái)頂位移限值為有砟軌道：橫向縱向水平位移、豎向位移均為3mm；無砟軌道：橫向縱向水平位移、豎向位移均為2mm。

5 專項(xiàng)安全評(píng)估

通過對高鐵橋梁、墩的監(jiān)測可知頂管隧道引起徐蘭高鐵738～741號(hào)墩間橋墩沉降、墩頂位移和樁基力學(xué)參數(shù)結(jié)果，具體參數(shù)如表2～表4所示。（1）根據(jù)橋梁基礎(chǔ)沉降結(jié)果：頂管隧道施工引起墩頂最大附加沉降為0.39mm，最大附加差異沉降為0.28mm，滿足《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》（TB 10182-2017）中墩臺(tái)頂位移不大于2mm的規(guī)定；最大累計(jì)工后沉降為2.69mm，最大累計(jì)工后差異沉降為0.78mm，累計(jì)工后沉降與相鄰墩臺(tái)沉降差滿足《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10621-2014）中墩臺(tái)均勻沉降不大于20mm，相鄰墩臺(tái)的沉降差不大于5mm的規(guī)定。（2）根據(jù)橋梁墩頂位移結(jié)果：墩頂最大縱橋向位移0.088mm，最大橫橋向位移0.072mm，與原設(shè)計(jì)位移疊加后最大縱橋向位移6.332mm，最大橫橋向位移4.099mm，均未超過位移容許值，滿足規(guī)范要求。（3）根據(jù)橋梁樁基力學(xué)結(jié)果：樁基軸力最大增加7.18kN，樁側(cè)摩阻力減小值最大為1.96kPa，原設(shè)計(jì)樁基承載力安全系數(shù)最小為5.08%，疊加后樁基承載力安全系數(shù)最小為4.88%，最大減小了0.21%，頂管隧道施工對高鐵橋梁樁基影響較小。通過以上分析，頂管隧道施工工況對徐蘭客專738～741號(hào)橋墩的影響較小，安全可控。

表2 高鐵橋梁基礎(chǔ)沉降表 單位：mm

表3 高鐵橋梁墩頂位移表 單位：mm

表4 高鐵橋梁樁基力學(xué)表

6 結(jié)束語

（1）通過優(yōu)化施工組織和施工計(jì)劃、優(yōu)化頂管掘進(jìn)期間的施工參數(shù)，并對穿越段既有鐵路橋梁持續(xù)監(jiān)測，施工后對既有鐵路橋進(jìn)行安全評(píng)估等一系列措施，將頂管施工對既有鐵路的影響減少到最小，施工期間和施工后頂管隧道和既有鐵路橋均安全可控，為以后類似工程提供成功的工程實(shí)踐案例。（2）城市頂管隧道建設(shè)與既有鐵路或其他建構(gòu)筑物有交叉影響時(shí)，以優(yōu)化方案為重點(diǎn)，該工程在該條件下選擇采用頂管施工是最優(yōu)解，相對于盾構(gòu)、暗挖等工法，極大的減小了橋梁沉降風(fēng)險(xiǎn)。（3）必須對建構(gòu)筑物進(jìn)行實(shí)體檢測和測量，為方案設(shè)計(jì)及評(píng)估提供準(zhǔn)確依據(jù)。（4）涉及鐵路段施工，安全風(fēng)險(xiǎn)大牽涉部門眾多，協(xié)調(diào)工作量大，提前籌劃，施工過程中建立有效聯(lián)動(dòng)機(jī)制。