羅文浩 桂詩軍

1. 同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092；

2. 中國中鐵四局集團(tuán)有限公司 安徽 合肥 230000

隨著城市的快速發(fā)展，地鐵等城市軌道交通建設(shè)也變得越來越復(fù)雜化和多元化[1]，為更好地方便乘客出行、提升服務(wù)品質(zhì)，地鐵車站往往需要設(shè)置較多過街通道出入口。過街通道傳統(tǒng)的施工方法均為大開挖式明挖施工，所穿越的路段一般需要大量的交通導(dǎo)改和管線改遷，施工難度較大。近年來，矩形頂管技術(shù)因具有無需交通導(dǎo)改、管線遷改，施工占地面積小，施工工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于過街通道、地鐵出入口、綜合管廊等領(lǐng)域。但是，在交通繁忙尤其是道路下方敷設(shè)大量管線的路段，獨(dú)立設(shè)置頂管接收井同樣需涉及大量交通導(dǎo)改和管線遷改等問題，因此過街通道在無接收井條件下頂管法施工如何進(jìn)洞已成為亟需解決的問題。

本文通過濟(jì)南地鐵2號線歷山北路站一條無法設(shè)置接收井的過街通道頂管進(jìn)洞案例，探討無接收井條件下一種新型頂管進(jìn)洞的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)，以期為后續(xù)的工程應(yīng)用提供借鑒。

1 工程概況

歷山北路站是濟(jì)南地鐵2號線的第12座車站，且為與遠(yuǎn)期地鐵線的換乘車站。歷山北路站總長內(nèi)凈為460.41 m，沿交通繁忙的北園大街東西向騎道路紅線布置于道路南側(cè)，緊鄰北園高架橋，并在道路北側(cè)設(shè)置2個(gè)過街出入口（1#、2#出入口）。

1#出入口位于北園大街與歷山路交叉口西北側(cè)，緊鄰建華五金機(jī)電市場。根據(jù)最初的車站主體基坑施工分期籌劃，該出入口接入車站主體范圍上方車站頂板，先期已逆作施工完成，后由于車站方案發(fā)生重大調(diào)整，此出入口接入主體位置頂板已無法預(yù)留大型吊裝孔供頂管機(jī)進(jìn)洞吊裝使用，車站外側(cè)北園大街上亦難以設(shè)置獨(dú)立接收井，故需要重新研究此出入口過街通道頂管進(jìn)洞問題。

該過街通道從道路北側(cè)設(shè)置在出入口敞開段內(nèi)的工作井始發(fā)，由北向南以1.0%的坡度下找坡。頂管內(nèi)凈尺寸為6 000 mm×4 000 mm，壁厚450 mm。頂管通道平面位置如圖1所示。

圖1 頂管通道平面位置示意

2 設(shè)計(jì)施工難點(diǎn)分析

目前已有部分頂管法工程在個(gè)別無接收井情況下采用“金蟬脫殼”法頂管進(jìn)洞，即頂管主機(jī)頭到達(dá)接收端時(shí)將其鋼外殼留在土體中，內(nèi)部的刀盤、螺旋輸送機(jī)等其他設(shè)備經(jīng)過分項(xiàng)拆除或切割，通過已形成的地下通道從始發(fā)工作井運(yùn)出，之后在鋼外殼內(nèi)部綁扎鋼筋、支立模板并與接收端井接頭共同澆筑，完成接收端的現(xiàn)澆管節(jié)施工。此方法已在上海陸家嘴地區(qū)的國金中心與中心區(qū)地下室連通項(xiàng)目中得到應(yīng)用，但頂管主機(jī)鋼外殼內(nèi)密布環(huán)向及橫向加勁肋板，現(xiàn)澆段的鋼筋綁扎較為困難，加之環(huán)形長管節(jié)混凝土澆筑質(zhì)量等問題，尚沒有較好的解決辦法。

由于本站前期拆遷工作相對滯后，該出入口頂管施工之前，車站內(nèi)部機(jī)電施工工作已開展，根據(jù)總體工籌安排，該出入口頂管施工期間車站中板下方通風(fēng)系統(tǒng)的上排熱風(fēng)道需封閉完成，因此在接收端部中板上先期預(yù)留的頂管接收孔洞需提前封堵。車站站廳層的裝修工作在該頂管施工期間也在交叉施工，中板下方亦無法臨時(shí)搭設(shè)加固鋼架以供已有的“金蟬脫殼”法頂管進(jìn)洞，因此本工程頂管進(jìn)洞難度極高。同時(shí)，還需要研究頂管與車站主體的連接和止水措施該如何處理。

3 設(shè)計(jì)分析及處理措施

鑒于以上諸多因素及難點(diǎn)，經(jīng)多次商討及論證，本工程遂采用一種新型的頂管棄殼法進(jìn)洞，即在車站預(yù)埋鋼環(huán)中板及側(cè)墻范圍內(nèi)預(yù)留部分空間，供頂管主機(jī)能少量進(jìn)入車站主體內(nèi)，待頂管機(jī)頭頂進(jìn)至接收端時(shí)，把機(jī)頭內(nèi)部設(shè)備拆除后，將鋼外殼分段頂進(jìn)車站主體內(nèi)進(jìn)行割除，這樣既可保證頂管的順利接收，整個(gè)頂管通道又均可采用預(yù)制鋼筋混凝土管節(jié)，具體做法如下：

1）主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，已按頂管正常進(jìn)洞條件預(yù)埋鋼環(huán)，鋼環(huán)內(nèi)凈尺寸為7 300 mm×5 300 mm，如圖2所示。為保證車站中板下掛上排熱風(fēng)道及時(shí)封閉及中板鋼筋與站臺(tái)層側(cè)墻有效連接，將預(yù)埋鋼環(huán)西側(cè)的中板及側(cè)墻先期澆筑，預(yù)留剩余側(cè)墻結(jié)構(gòu)的鋼筋接駁器。

圖2 預(yù)埋鋼環(huán)

由于本工程采用的頂管機(jī)前中后鋼外殼組裝后尺寸為6 920 mm（寬）×4 920 mm（高）×4 710 mm（長），考慮本工程頂管進(jìn)洞的特殊性，頂管進(jìn)洞加固區(qū)采用三重管高壓旋噴樁，沿頂管方向加固長度不小于5 m，徑向加固長度為沿頂管管節(jié)外壁各3 m。待頂管頂進(jìn)至車站接收端加固區(qū)時(shí)，頂管暫時(shí)停止頂進(jìn)，打設(shè)探孔確保加固效果后，從圍護(hù)地下連續(xù)墻背土側(cè)開始破除預(yù)埋鋼環(huán)內(nèi)圍護(hù)墻的鋼筋及混凝土，使頂管機(jī)頭到達(dá)圍護(hù)地下連續(xù)墻邊的同時(shí)，開洞區(qū)圍護(hù)墻破除完畢。由于預(yù)埋鋼環(huán)內(nèi)徑尺寸為7 300 mm×5 300 mm，車站內(nèi)部中板又預(yù)留了40 cm后澆帶，將機(jī)頭內(nèi)部的配套設(shè)備拆除后，頂管主機(jī)鋼外殼可部分頂入車站內(nèi)。頂管機(jī)頭因大部分中板已施工完成，主機(jī)鋼外殼下部進(jìn)入車站內(nèi)部受阻，通過預(yù)埋鋼環(huán)，鋼外殼每次最多能進(jìn)入車站內(nèi)40 cm。先將進(jìn)入主體內(nèi)的鋼外殼下部割除，繼續(xù)頂進(jìn)鋼外殼進(jìn)入車站內(nèi)部40 cm，將上部、兩側(cè)寬80 cm及下部寬40 cm的鋼外殼一并割除，如此往復(fù)再頂進(jìn)、割除鋼外殼；同時(shí)從始發(fā)工作井將剩余段的預(yù)制頂管管片依次頂入，直至全部施工完成，如圖3所示。最終整個(gè)頂管通道全部采用預(yù)制鋼筋混凝土管片，避免了環(huán)形長管節(jié)鋼筋綁扎、混凝土澆筑等困難。

圖3 頂管主機(jī)鋼外殼割除

2）頂管管節(jié)與車站主體的連接處，施工前已在第1節(jié)管節(jié)前方預(yù)埋了鋼環(huán)板，待頂管機(jī)鋼外殼全部割除后，迅速將中板主筋焊接在管節(jié)預(yù)埋鋼板上，并通過井接頭將管節(jié)與主體結(jié)構(gòu)可靠連接。管節(jié)與進(jìn)洞預(yù)埋鋼環(huán)之間的空隙用C40 P8微膨脹混凝土封堵密實(shí)，加設(shè)止水鋼板及2圈兜通的遇水膨脹橡膠條等止水措施，如圖4所示，并設(shè)置橫截溝和接水槽以疏排長期運(yùn)營后可能產(chǎn)生的滲水。

圖4 井接頭做法

4 施工監(jiān)測數(shù)據(jù)

由于本工程周邊環(huán)境較為復(fù)雜，頂管上方有大量的深埋管線，頂管距離北園高架橋墩僅5 m，加之此處由于歷史原因地表下8 m深范圍內(nèi)土層較差，地下水位較高，因此本工程的周邊環(huán)境保護(hù)等級要求較高。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮各種風(fēng)險(xiǎn)源；在實(shí)際施工過程中，對每一施工步序的實(shí)時(shí)監(jiān)測要求也較高。表1為本工程施工監(jiān)測的主要數(shù)據(jù)，可以看出周邊環(huán)境的影響都相對可控，由此也驗(yàn)證了本工程設(shè)計(jì)的合理性。

表1 施工監(jiān)測主要數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

無接收井條件下頂管進(jìn)洞的案例不多，本文根據(jù)實(shí)際工程進(jìn)展需要，設(shè)計(jì)分析了無接收井條件下一種新型頂管進(jìn)洞的設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵點(diǎn)及處理措施。

目前，歷山北路站1#出入口過街通道頂管段已全部完成施工，由于同時(shí)兼顧了施工難度、施工工期及經(jīng)濟(jì)性等方面，該出入口的設(shè)計(jì)及施工方法均獲得了一致好評。頂管法施工由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在城市地鐵車站、地下通道、綜合管廊等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景，本工程的順利實(shí)施可為類似工程提供借鑒。