楊志杰

(廣州建筑工程監(jiān)理有限公司， 廣東 廣州 510030）

地下施工方式主要有人工開(kāi)挖、 頂管法和盾構(gòu)法等。 其中大斷面矩形頂管法由于其高效、 簡(jiǎn)單、 施工控制精度高等優(yōu)勢(shì)在地下空間建設(shè)中應(yīng)用廣泛。 某軌道交通三號(hào)線工程所處周邊地段交通繁忙， 為減少對(duì)大道交通的影響， 地鐵站出入口過(guò)街通道均采取頂管施工。 結(jié)合該某軌道交通三號(hào)線工程項(xiàng)目的大斷面矩形頂管施工， 分析施工過(guò)程中存在的技術(shù)難點(diǎn)， 并從優(yōu)化施工細(xì)節(jié)、 提高綜合效益角度出發(fā)， 采取合理的施工技術(shù)和措施， 提高頂管施工技術(shù)的應(yīng)用水平。

1 工程概況及方案選擇

某軌道交通三號(hào)線工程， 車站總建筑面積約20926.4.7m， 區(qū)間頂管段施工長(zhǎng)度為 101m， 埋深10m， 采用7.02m×6.45m矩形頂管機(jī)施工。 由于以往在車站出入口通道施工時(shí)所采用的頂管機(jī)截面為6m×4.3m， 區(qū)間頂管施工難度非常大， 經(jīng)核算頂推力達(dá)4500t， 區(qū)間中主要為全斷面砂層， 并須兩次下穿機(jī)場(chǎng)渠箱， 渠箱底部距離隧道頂部?jī)H為2m， 且施工中還要下穿車流量大的機(jī)場(chǎng)大道， 安全風(fēng)險(xiǎn)大。 因此該頂管成為當(dāng)?shù)氐罔F迄今為止施工的最大斷面頂管， 也是當(dāng)?shù)氐罔F建設(shè)史以來(lái)第一次將頂管機(jī)用于正線隧道推進(jìn)。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料， 頂管段穿越粉細(xì)砂、 礫砂、粉質(zhì)粘土地層， 頂管上覆土為人工填土、 粉質(zhì)粘土。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)間 （192.08m， 包括頂管段101m） 左右線共有 12 個(gè)鉆孔 （MCZ3 -XX-04、 MCZ3 -XX-05 未實(shí)施）， 地質(zhì)鉆孔間距25 ～70m。 已實(shí)施的鉆孔未揭露溶、 土洞， 由于勘察孔間距較大， 不能全面代表頂管段的溶洞發(fā)育情況， 頂管施工前必須采取加密勘探， 全面掌握頂管段的不良地質(zhì)情況， 發(fā)現(xiàn)不良的地質(zhì)情況口應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)的措施， 確保頂管的順利施工。

綜合考慮交通緩解壓力、 管線遷移 （ 保護(hù)）、 工期、 成本造價(jià)等多方面因素， 確定該軌道交通三號(hào)線工程為明挖施工、 頂管施工及凍結(jié)暗挖施工相結(jié)合。 下面主要重點(diǎn)分析頂管施工技術(shù)， 具體流程如圖1 所示。

圖1 大斷面矩形頂管工藝流程圖

2 地鐵大斷面矩形頂管施工技術(shù)管理思路

結(jié)合本地鐵大斷面矩形頂管項(xiàng)目施工技術(shù)管理難點(diǎn)， 專門制定了專業(yè)的技術(shù)管理模式與思路。

1） 以標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)作業(yè)為引領(lǐng)， 從源頭把控施工質(zhì)量。 從頂管標(biāo)段施工項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)開(kāi)始貫穿項(xiàng)目施工全過(guò)程， 施工企業(yè)需要樹(shù)立起標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)作業(yè)引導(dǎo)的觀念， 從項(xiàng)目部標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、 工地標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、 工序作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)三方面上同步推進(jìn)， 實(shí)現(xiàn)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)施工指導(dǎo)頂管施工全過(guò)程， 避免出現(xiàn)施工問(wèn)題。

2） 引用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備， 實(shí)現(xiàn)技術(shù)導(dǎo)航。 在頂管標(biāo)段施工項(xiàng)目中， 通過(guò)借助現(xiàn)代技術(shù)， 給予現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員技術(shù)指導(dǎo)， 幫助現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員了解工作井施工方法及端頭加固、 工作井下準(zhǔn)備工作、 頂管機(jī)吊裝及組裝定位、 頂進(jìn)施工、 監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的復(fù)雜部位的施工步驟和技術(shù)難點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)打破技術(shù)壁壘。

3） 設(shè)置關(guān)鍵技術(shù)控制點(diǎn)， 對(duì)本頂管標(biāo)段施工過(guò)程中的一些關(guān)鍵部位、 薄弱環(huán)節(jié)、 重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行分級(jí)， 加大對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的技術(shù)把控， 形成有針對(duì)性、動(dòng)態(tài)的技術(shù)控制措施。

3 地鐵大斷面頂管施工關(guān)鍵技術(shù)提升措施

3.1 施工前技術(shù)準(zhǔn)備

對(duì)本工程開(kāi)展頂管施工之前， 工程人員進(jìn)行實(shí)地勘察， 主要應(yīng)了解工程所在地的地下水位情況、 地下建筑物以及周邊構(gòu)筑物情況等， 據(jù)此制定出可行度高的施工方案， 并對(duì)施工機(jī)具設(shè)備進(jìn)行確定， 確保選擇最為合理的頂進(jìn)方式。 具體應(yīng)對(duì)頂管機(jī)、 主推千斤頂、 注水系統(tǒng)以及起重設(shè)備等加以科學(xué)選用。

加強(qiáng)對(duì)頂管施工難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析， 提前做好應(yīng)對(duì)策略。 結(jié)合本項(xiàng)目現(xiàn)狀分析， 重點(diǎn)針對(duì)以下施工難點(diǎn)并做好應(yīng)對(duì)策略： 1） 針對(duì)頂管管片斷面尺寸較大，達(dá)7m×6.43m， 難以保證101m長(zhǎng)距離頂進(jìn)質(zhì)量。 除了要保證管節(jié)接口、 后靠背具有足夠的強(qiáng)度和剛度外， 還需要通過(guò)注入觸變泥漿起到減阻的作用； 2）結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙要求， 針對(duì)雙線第一條單洞101m的頂進(jìn)任務(wù)， 兩次頂進(jìn)管片凈距100mm存在技術(shù)難度。通過(guò)利用預(yù)應(yīng)力錨索， 實(shí)現(xiàn)頂管管片整體連接， 以降低二次頂進(jìn)對(duì)已完成隧道的影響。 使用套筒式土砂泵+頂管機(jī)側(cè)面的注泥孔實(shí)現(xiàn)管片之間的壓力的控制，保證頂進(jìn)精度； 3） 結(jié)合地質(zhì)縱斷面圖進(jìn)行分析， 本項(xiàng)目頂管頂進(jìn)需要穿越復(fù)合地層含砂粉質(zhì)粘土、 礫砂、 細(xì)砂， 而且地下水位較高， 存在一定施工難度。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)選取土壓平衡矩形頂管機(jī)， 頂管掘進(jìn)機(jī)頭在即將出加固區(qū)進(jìn)入砂層區(qū)域市， 嚴(yán)格控制好頂管頂進(jìn)速度。 在頂進(jìn)過(guò)程中， 進(jìn)行每節(jié)的出土量的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)， 確保正面土體的相對(duì)穩(wěn)定。 借助刀盤面板上的注漿孔， 在進(jìn)行土體切削過(guò)程中進(jìn)行同步噴漿， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀盤正面土體的改良。

3.2 設(shè)備選型、 安裝

工程人員根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)展了設(shè)備選型和安裝工作， 主要包括電動(dòng)空壓機(jī)、 鼓風(fēng)設(shè)備、 千斤頂、 專用液壓系統(tǒng)等。 同時(shí)將高壓泵合理的配置在所有工作井中， 構(gòu)造并聯(lián)循環(huán)作業(yè)系統(tǒng)， 同時(shí)配置有壓漿系統(tǒng)。并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的吊裝施工要求， 選用了專用吊機(jī)設(shè)備。對(duì)于井內(nèi)頂進(jìn)施工而言， 工程人員則專門專用了油壓為2000kN的千斤頂， 并嚴(yán)格控制其油程， 確保高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 頂管施工過(guò)程的技術(shù)控制

頂管始發(fā)進(jìn)洞段施工技術(shù)控制。 首先， 做好設(shè)備下井就位、 安裝、 調(diào)試、 止水裝置安裝。 其次， 開(kāi)展洞口鑿除， 安裝進(jìn)洞洞門止水裝置。 最后， 對(duì)出洞區(qū)域的切削加固土體， 掘進(jìn)正常推行。

頂管正常段施工技術(shù)控制。 一是頂管推進(jìn)頂力的計(jì)算， 施工中考慮一些外加的綜合因素， 實(shí)際頂進(jìn)的最大推力在3500t左右。 二正面土壓力的設(shè)定， 平衡土壓力的設(shè)定是頂進(jìn)施工的關(guān)鍵， 本項(xiàng)目選擇理論計(jì)算值129.62kN/m作為土壓力的最初設(shè)定值， 隨著頂進(jìn)的不斷進(jìn)行作相應(yīng)的調(diào)整。 三是頂進(jìn)過(guò)程的糾偏，通過(guò)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)頂管的偏位情況并及時(shí)進(jìn)行糾偏， 并貫穿在頂進(jìn)施工的全過(guò)程。 四是頂進(jìn)過(guò)程的注漿減阻，通過(guò)在管道外壁壓注觸變泥漿， 在管道四周形成一圈泥漿套以減少土體與管道間摩阻力。 五是止退裝置的安裝， 本項(xiàng)目的矩形頂管掘進(jìn)機(jī)的斷面較大， 當(dāng)頂管機(jī)和管節(jié)往后退時(shí)， 機(jī)頭和前方土體間的土壓平衡受到破壞， 需要在前基座的兩側(cè)各安裝一套止退裝置，把管節(jié)穩(wěn)住。 六是出土控制， 本工程出土采用螺旋輸送機(jī)+軌道土箱+卷?yè)P(yáng)機(jī)+履帶吊的形式出土， 重點(diǎn)控制出泥量與頂進(jìn)取泥量相一致。

頂管到達(dá)出洞段施工技術(shù)控制。 首先， 做好接收井準(zhǔn)備， 結(jié)合實(shí)際標(biāo)高安裝頂管機(jī)接收架， 準(zhǔn)備破除接收井洞口的地墻鋼筋砼。 其次， 進(jìn)行姿態(tài)復(fù)核， 當(dāng)頂管機(jī)頭靠近接收井時(shí)， 加強(qiáng)測(cè)量的頻率和精度， 確保頂管機(jī)準(zhǔn)確進(jìn)洞。 再次， 參數(shù)調(diào)整， 適當(dāng)減慢頂進(jìn)速度， 確保洞口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 最后， 頂管出洞。 對(duì)出洞區(qū)域的洞門完全打開(kāi)前應(yīng)采用探孔的方式觀察洞門四周是否有滲水現(xiàn)象。

3.4 施工過(guò)程監(jiān)測(cè)

頂管施工受周圍環(huán)境影響尤其地下水的影響較大， 同時(shí)， 頂進(jìn)設(shè)備的振動(dòng)及管道的頂進(jìn)作業(yè)也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成一定的影響， 基于此， 在項(xiàng)目施工中，除了要重點(diǎn)對(duì)地面隆起、 通道水平位移和沉降和管線沉降三個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置外， 還加強(qiáng)對(duì)周圍環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)， 通過(guò)對(duì)地下水位監(jiān)測(cè)和周圍建筑物的沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 為了有效降低地下水文環(huán)境對(duì)本項(xiàng)目施工的影響， 通過(guò)合理設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位， 同時(shí)針對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果， 實(shí)施排水處理， 滿足牽引井基坑的工作需要。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵工程項(xiàng)目的建設(shè)是當(dāng)前市政工程中的重要工程項(xiàng)目， 在對(duì)其進(jìn)行施工的過(guò)程中， 要關(guān)注頂管施工這一關(guān)鍵技術(shù)。 在施工過(guò)程中， 工程人員要提高現(xiàn)場(chǎng)管控意識(shí)， 要在充分了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況以及周邊場(chǎng)地情況的基礎(chǔ)上， 完善施工方案， 優(yōu)選施工設(shè)備， 細(xì)化施工技術(shù)， 確保頂管施工技術(shù)的應(yīng)用成效滿足工程整體要求。