地鐵附屬結構大斷面矩形頂管的施工及應用

何其開

摘要：切實計對地鐵附屬結構大斷面矩形頂管施工技術進行了分析，首先在分析大斷面矩形頂管施工過程中的設計要點內容，其實在分析大斷面矩形頂管的選型以及施工工藝的同時對施工過程中需要掌握的技術要點以及管理內容進行了論述，希望分析之后能夠給相關的工作人員提供一些參考。

關鍵詞：地鐵附屬結構；大斷面；矩形頂管；施工及應用

1 大斷面矩形頂管通道工程設計

對于工作圍護機構的構造，則主要以 ？1000規格的鉆孔灌注樁和 +？850標準的三軸攪拌樁來具體實施。而對于出洞、后靠和坑內的加固施工，一般以三軸攪拌樁的加固方式進行。在對過街連接通道構建的過程中，通常都是以外形尺寸4.2 m×6.9 m 的標準進行矩形頂管的施工，與此同時頂管的推進的里程要控制在42 m，另外覆土的深度也要符合一定的施工標準，一般應保持在4.183～4.323 m的區間內。

2 大斷面矩形頂管的選型及施工

2.1 機械設備的選型

由于頂管機在整個頂管施工中起著極其重要的作用，因而在具體施工的過程中務必要切實注意其類型的選擇，進而確保整個施工的穩定安全。以本工程具體的施工狀況為基準，進而對過街區域斷面矩形頂管的施工選用適宜的施工器械，通常情況下使用7.72m×4.32m規格的矩形頂管機比較適合，與此同時還要配置大、小刀盤以及千斤頂等相關輔助設備。

2.2 頂工過程中的控制

2.2.1 機頭姿態及軸線控制

在正式頂進的施工過程中，務必切實注意對定軸線的控制。與此同時，在上一道工序完成之后應立即測量機頭，從而使其處于長效的穩定和精準的狀態。由于此次工程的施工隱蔽性較強，因而在具體施工的過程中務必要切實注意觀測系統的構建，并采用尖端的監控技術，進而達到對相關施工流程的精準控制，從而確保整個施工處于一種穩步推進的狀態。

2.2.2 土壓力控制

該工程對于土壓力的控制主要借助于平衡類型的頂管機來實施，進而通過土倉內的壓力來達到地下水壓與機頭土壓之間的平衡。需要注意的是，土壓力的平衡設定關乎整個頂管施工的核心效用，因而務必在此方面做好精準嚴密的部署。對于土壓力的測定和計算，主要使用 Rankine 的壓力理論來實施。

2.2.3 周邊環境及地表沉降控制

（1）在頂進的過程中，應科學控制具體的施工速度，進而確保其達到均衡穩定的施工狀態；還要遵照反饋數據調整壓力值以確保其達到最佳的效果；對于出土量的控制，務必嚴格遵照設定的規則實施不得出現欠挖或超挖的情況。對于頂進速度、土壓力值和出土量之間的關系務必確保穩定均衡，并達到一種協調統一的關系。（2）考慮到本次矩形頂管通道位于粉細砂層、中粗砂層中，且穿越車流量較大的道路對地面沉降要求較高，如下圖：

1、加強地面監測

（1）地面和管線沉降監測點的布設控制

沉降監測點的布設分為三級布設。按等級次序分為：基準點（或控制點）、工作基準點、工作點（監測點）。監測點直接用于變形觀測，工作基準點則作為工作區域內的基準，基準點用于檢驗工作基準點在觀測時期內的穩定性。

管線和地面沉降監測點以3m一個點布設模擬點。在軸線上的部分管線點布設為深層點。

在本項目監測中，根據每條通道距離的長短，共設置10個左右的斷面，每個斷面上為5個點，以軸線點為中心，每3m各一個點。

（2）監測頻率要求

頂管施工中2次/天。當監測數據累計值或變化速率較大時，需加大測量頻率。

2、泥漿及時填充施工間隙

在矩形通道頂進過程中造成土層間隙而產生的地面沉降，先采用觸變泥漿填充，再采用泥墊裝置進行通道內的外壁注泥。

根據地面監測數據，對地面沉降位置進行分析，沉降為2cm，沉降面積為2m2，理論上此處該補注0.04m3，在對應沉降較大位置安裝2寸閥門并接上對應注泥管路，定量定點注入2倍（考慮到泥漿被注入后，部分泥漿水分的缺失，故加倍注入量，即0.08m3）實施控制此處沉降。

2.3 采用新工藝施工的影響及處理措施

2.1 新工藝影響

（1）準備工作：專項方案審批、測量放線、管節預制、起重設備就位。（2）設備安裝：后靠反車架安裝、發射架安裝、洞口止水安裝、頂管機安裝調試。（3）始發施工：洞口破除、洞口孔隙填充、頂鐵安裝、止退裝置安裝、管節制作。（4）正常頂進：漿液拌制、測量控制、管節頂進、土體改良、減摩注漿、土體外吊、管節拼裝、土方外運、地面監測。

2.2 處理措施

鑒于本次頂管接收井所處的環境極為復雜，并且處于極為敏感的地帶，因而極易因區域環境的變化而對具體施工造成影響，因此，本項目出入口的頂管機接收采用棄殼方案接收，棄殼施工工藝步驟如下：

（1）機頭推至設計指定位置后，用鋼板將殼體與洞門圈焊接密封止水；（2）用混凝土砂漿置換觸變泥漿，使得隧道與周圍地層粘結穩固；（3）拆解泥土輸送、潤滑、鉸接系統、刀盤、管路、電纜等；（4）拆解主驅動，從始發井運出；（5）使用氣割或氣刨將土倉板從上至下分小塊依次割除；（6）殼體內部扎鋼筋、澆筑混凝土，與管節凈空相平。

3 綜合經濟性強

對于該地下管道的施工，在矩形管道設計的指導之下，不僅有效規避了管道的搬遷，與此同時還使得整個工程的施工推進更具綜合性，其能兼顧各個施工環節的成本支出，從而在經濟投入方面起到了很大的節約效果。

4結束語

綜上所述，本文所論述的工程項目由于矩形頂管設計方案的引入，進而使得地下管道的施工變得極為便捷高效，并為區域交通的穩定運行起到了很大的保障作用。通過此類技術方面工程的施工，既獲得了工程建設方面的經濟回報，同時也有力地推動了社會的穩定發展。

參考文獻：

[1]全程全斷面在障礙物下進行頂管的施工技術[J]. 豆向偉. 建筑施工. 2016（09）.

[2]大斷面矩形頂管近距離上穿地鐵隧道變形控制探討[J]. 葉耀東. 城市道橋與防洪. 2015（07）.

[3]大斷面矩形頂管沉降控制技術[J]. 鄭書朝. 建筑科技. 2017（04）.

[4]污水頂管橫穿砂層施工技術[J]. 謝磊，夏曉華. 技術與市場. 2017（03）.

（作者單位：深圳地鐵集團有限公司）