羅澤宏，袁守謙

（廣東華隧建設集團股份有限公司 廣州 510308）

0 引言

頂管法因其成本低、施工速度快的特點［1］，在地鐵出入口施工中得到了廣泛的應用。為規(guī)避頂管機始發(fā)、接收過程中涌水涌砂風險的發(fā)生，接收井的接收端的圍護結構外一般設有旋噴樁或攪拌樁作為端頭加固。［2］然而施作端頭加固卻可能需要進行管線遷改、交通道路疏解，往往難以具備施工條件。［3］

本文結合廣州某人行隧道工程頂管接收方案進行具體研究，總結出一種頂管機在端頭冷凍加固條件下［4］水中平衡接收的施工技術，［5］以解決無法順利征得地面施工場地的問題及避免基坑內(nèi)由于水土流失造成的涌水涌砂的風險的發(fā)生。［6］

1 工程概況

1.1 工程概況

廣州某人行隧道工程西出入口采用蓋挖順作法施工，地面標高約18.56 m，圍護支撐體系采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐方式。結構頂板覆土約3.4 m，結構底板最大埋深11.5 m。人行隧道區(qū)間標準段采用頂管法施工，管片為矩形斷面，外輪廓尺寸為5 m×7 m，頂板覆土約4.5 m。

1.2 地質(zhì)條件

廣州某人行隧道工程頂管施工由東向西下穿機場東路頂進，隧道頂進長度為31 m，其流水坡度為1.38%，隧道頂部高程約為14.069～14.500 m，頂管覆土深度約為4.5 m。

廣州某人行隧道工程頂進區(qū)間為粉質(zhì)粘土和礫砂層，該隧道地下水位線埋深為3 m，A1 人行隧道下方現(xiàn)有兩條城際隧道，城際隧道上方距離頂管施工底部最近距離為2.7 m。

2 水平冷凍加固設計概況

2.1 凍結孔布置與凍結壁形成預計

頂管機尺寸長7 m、寬5 m，延頂管殼體外側距離400 mm 位置布置單圈46 個水平凍結孔。開孔間距500～600 mm，孔深4.8 m（與頂管機殼體有效搭接大于3 m）。測溫孔4 個，外側2 個距凍結孔外側400 mm，內(nèi)側2個距凍結孔200 mm。如圖1～圖2所示。

圖1 凍結孔布置Fig.1 Freeze Hole Layout （mm）

2.2 凍結設計參數(shù)

凍結施工參數(shù)如表1 所示。凍結20 d（其中頂管頂至地墻位置冷凍不小于10 d）后具備鑿洞門條件，此時凍結壁范圍和平均溫度均能滿足上述設計要求。

表1 接收水平凍結施工參數(shù)一覽Tab.1 List of Construction Parameters for Receiving Level Freeze

3 施工關鍵技術

頂管機到達接收井連續(xù)墻邊后，利用水平凍結和部分傾斜孔凍結加固地層，使頂管機外圍及開洞口范圍內(nèi)土體凍結，形成圓柱加板塊、強度高、封閉性好的凍結帷幕，達到設計強度后，開始安裝密封、破除洞門，洞門破除后，基坑內(nèi)倒灌水進行水下接收（見圖3）。

圖3 凍結加固與水中進洞施工流程Fig.3 Construction Flow Chart

3.1 水平凍結孔施工

水平凍結孔施工工藝復雜，主要工序為：定位開孔及孔口管安裝?孔口密封裝置安裝?鉆孔?測量?打壓試驗。

具體如下：

⑴凍結孔軸線定位。通過專業(yè)測量隊伍在洞門環(huán)梁和中板所給的頂管軸線坐標點拉線，兩點成線，通過在軸線上吊兩個垂線，每個凍結孔的軸線定位在鉆桿上選取兩點到兩個垂線的距離來確定。

⑵定位開孔及孔口管安裝。根據(jù)設計孔位圖放樣各孔位置。注意內(nèi)襯結構內(nèi)主筋干涉時，調(diào)整孔位，用開孔器按設計角度開孔，開孔直徑121 mm，當開到深度300 mm時停止鉆進，安裝孔口管。

⑶孔口裝置安裝。用螺絲將孔口密封裝置裝在球閥上，注意加好密封墊片。

⑷鉆孔施工

①如受接收井內(nèi)梁、板等結構限制凍結孔不能按設計布置，凍結孔按放射狀鉆進，即孔底位置按設計確定，開孔位置向預留洞門邊緣移動。

②凍結孔施工順序為：先施工凍結孔，再施工測溫孔；先施工下部的凍結孔，再施工上部的凍結孔。

③水平凍結孔采用跟管鉆進法法施工。

3.2 積極凍結與鑿洞門

3.2.1 凍結系統(tǒng)試運轉與積極凍結

設備安裝完畢后進行調(diào)試和試運轉。在試運轉時，要隨時調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù)，使機組在有關工藝規(guī)程和設計要求的技術參數(shù)條件下運行。在凍結過程中，定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍結壁擴展情況，必要時調(diào)整凍結系統(tǒng)運行參數(shù)。凍結系統(tǒng)運轉正常后進入積極凍結。要求一周內(nèi)鹽水溫度降至-18 ℃以下。

3.2.2 鑿洞門

實測測溫孔溫度，使凍結壁平均溫度和厚度達到設計值，檢查凍結壁與圍護結構界面溫度不高于-5 ℃，頂管頂進區(qū)域內(nèi)施工探孔若干穿透地連墻無泥沙流出，方可破地連墻鋼筋混凝土。破洞口連續(xù)墻鋼筋混凝土時，并密切注意破連續(xù)墻時是否破壞凍結管，如一旦發(fā)現(xiàn)凍結管漏鹽水，及時關閉該凍結器，并用焊接補好漏點。

3.3 水中平衡接收

為平衡接收井內(nèi)外水土壓力，防止頂管機在進入井內(nèi)過程中與洞門之間間隙涌水、流土，在洞門鑿除后對接收井進行灌水，灌至與井外水位標高一致處。完成灌水后，頂管機方可進入洞內(nèi)，完成接收。

3.4 停止凍結

洞門地連墻鑿除后，工作井內(nèi)灌水完成后停止凍結，待頂管順利接收后割除外圈凍結管。

4 結語

受制于地面加固不具備施工條件，該工程頂管機接收加固方案改用洞內(nèi)水平冷凍法的加固方式，并使用水中進洞的接收方式。通過提前在到達井內(nèi)施工水平凍結孔，凍結孔布置在頂管接收端、頂管機周邊，在頂管機頂進至接收井地下連續(xù)墻后，采用冷凍法對頂管設備周邊的土體進行凍結加固，同時安裝洞門密封裝置，在形成穩(wěn)定凍結帷幕后開始鑿除洞口，待洞口鑿除完成后，向頂管井內(nèi)灌水、同時開始解凍，頂管機頂進接收井，并進行背填注漿，封堵洞門。利用該技術，可以縮短工程建設周期，并使頂管機安全接收，規(guī)避涌土、流砂的風險。