地铁附属结构大断面矩形顶管的施工及应用

何其开

摘要：切实计对地铁附属结构大断面矩形顶管施工技术进行了分析，首先在分析大断面矩形顶管施工过程中的设计要点内容，其实在分析大断面矩形顶管的选型以及施工工艺的同时对施工过程中需要掌握的技术要点以及管理内容进行了论述，希望分析之后能够给相关的工作人员提供一些参考。

关键词：地铁附属结构；大断面；矩形顶管；施工及应用

1 大断面矩形顶管通道工程设计

对于工作围护机构的构造，则主要以 ？1000规格的钻孔灌注桩和 +？850标准的三轴搅拌桩来具体实施。而对于出洞、后靠和坑内的加固施工，一般以三轴搅拌桩的加固方式进行。在对过街连接通道构建的过程中，通常都是以外形尺寸4.2 m×6.9 m 的标准进行矩形顶管的施工，与此同时顶管的推进的里程要控制在42 m，另外覆土的深度也要符合一定的施工标准，一般应保持在4.183～4.323 m的区间内。

2 大断面矩形顶管的选型及施工

2.1 机械设备的选型

由于顶管机在整个顶管施工中起着极其重要的作用，因而在具体施工的过程中务必要切实注意其类型的选择，进而确保整个施工的稳定安全。以本工程具体的施工状况为基准，进而对过街区域断面矩形顶管的施工选用适宜的施工器械，通常情况下使用7.72m×4.32m规格的矩形顶管机比较适合，与此同时还要配置大、小刀盘以及千斤顶等相关辅助设备。

2.2 顶工过程中的控制

2.2.1 机头姿态及轴线控制

在正式顶进的施工过程中，务必切实注意对定轴线的控制。与此同时，在上一道工序完成之后应立即测量机头，从而使其处于长效的稳定和精准的状态。由于此次工程的施工隐蔽性较强，因而在具体施工的过程中务必要切实注意观测系统的构建，并采用尖端的监控技术，进而达到对相关施工流程的精准控制，从而确保整个施工处于一种稳步推进的状态。

2.2.2 土压力控制

该工程对于土压力的控制主要借助于平衡类型的顶管机来实施，进而通过土仓内的压力来达到地下水压与机头土压之间的平衡。需要注意的是，土压力的平衡設定关乎整个顶管施工的核心效用，因而务必在此方面做好精准严密的部署。对于土压力的测定和计算，主要使用 Rankine 的压力理论来实施。

2.2.3 周边环境及地表沉降控制

（1）在顶进的过程中，应科学控制具体的施工速度，进而确保其达到均衡稳定的施工状态；还要遵照反馈数据调整压力值以确保其达到最佳的效果；对于出土量的控制，务必严格遵照设定的规则实施不得出现欠挖或超挖的情况。对于顶进速度、土压力值和出土量之间的关系务必确保稳定均衡，并达到一种协调统一的关系。（2）考虑到本次矩形顶管通道位于粉细砂层、中粗砂层中，且穿越车流量较大的道路对地面沉降要求较高，如下图：

1、加强地面监测

（1）地面和管线沉降监测点的布设控制

沉降监测点的布设分为三级布设。按等级次序分为：基准点（或控制点）、工作基准点、工作点（监测点）。监测点直接用于变形观测，工作基准点则作为工作区域内的基准，基准点用于检验工作基准点在观测时期内的稳定性。

管线和地面沉降监测点以3m一个点布设模拟点。在轴线上的部分管线点布设为深层点。

在本项目监测中，根据每条通道距离的长短，共设置10个左右的断面，每个断面上为5个点，以轴线点为中心，每3m各一个点。

（2）监测频率要求

顶管施工中2次/天。当监测数据累计值或变化速率较大时，需加大测量频率。

2、泥浆及时填充施工间隙

在矩形通道顶进过程中造成土层间隙而产生的地面沉降，先采用触变泥浆填充，再采用泥垫装置进行通道内的外壁注泥。

根据地面监测数据，对地面沉降位置进行分析，沉降为2cm，沉降面积为2m2，理论上此处该补注0.04m3，在对应沉降较大位置安装2寸阀门并接上对应注泥管路，定量定点注入2倍（考虑到泥浆被注入后，部分泥浆水分的缺失，故加倍注入量，即0.08m3）实施控制此处沉降。

2.3 采用新工艺施工的影响及处理措施

2.1 新工艺影响

（1）准备工作：专项方案审批、测量放线、管节预制、起重设备就位。（2）设备安装：后靠反车架安装、发射架安装、洞口止水安装、顶管机安装调试。（3）始发施工：洞口破除、洞口孔隙填充、顶铁安装、止退装置安装、管节制作。（4）正常顶进：浆液拌制、测量控制、管节顶进、土体改良、减摩注浆、土体外吊、管节拼装、土方外运、地面监测。

2.2 处理措施

鉴于本次顶管接收井所处的环境极为复杂，并且处于极为敏感的地带，因而极易因区域环境的变化而对具体施工造成影响，因此，本项目出入口的顶管机接收采用弃壳方案接收，弃壳施工工艺步骤如下：

（1）机头推至设计指定位置后，用钢板将壳体与洞门圈焊接密封止水；（2）用混凝土砂浆置换触变泥浆，使得隧道与周围地层粘结稳固；（3）拆解泥土输送、润滑、铰接系统、刀盘、管路、电缆等；（4）拆解主驱动，从始发井运出；（5）使用气割或气刨将土仓板从上至下分小块依次割除；（6）壳体内部扎钢筋、浇筑混凝土，与管节净空相平。

3 综合经济性强

对于该地下管道的施工，在矩形管道设计的指导之下，不仅有效规避了管道的搬迁，与此同时还使得整个工程的施工推进更具综合性，其能兼顾各个施工环节的成本支出，从而在经济投入方面起到了很大的节约效果。

4结束语

综上所述，本文所论述的工程项目由于矩形顶管设计方案的引入，进而使得地下管道的施工变得极为便捷高效，并为区域交通的稳定运行起到了很大的保障作用。通过此类技术方面工程的施工，既获得了工程建设方面的经济回报，同时也有力地推动了社会的稳定发展。

参考文献：

[1]全程全断面在障碍物下进行顶管的施工技术[J]. 豆向伟. 建筑施工. 2016（09）.

[2]大断面矩形顶管近距离上穿地铁隧道变形控制探讨[J]. 叶耀东. 城市道桥与防洪. 2015（07）.

[3]大断面矩形顶管沉降控制技术[J]. 郑书朝. 建筑科技. 2017（04）.

[4]污水顶管横穿砂层施工技术[J]. 谢磊，夏晓华. 技术与市场. 2017（03）.

（作者单位：深圳地铁集团有限公司）