無接收井條件下一種新型頂管進洞的關鍵點分析

羅文浩 桂詩軍

1. 同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司 上海 200092；

2. 中國中鐵四局集團有限公司 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也變得越來越復雜化和多元化[1]，為更好地方便乘客出行、提升服務品質，地鐵車站往往需要設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改和管線改遷，施工難度較大。近年來，矩形頂管技術因具有無需交通導改、管線遷改，施工占地面積小，施工工藝簡單等優(yōu)點，已廣泛應用于過街通道、地鐵出入口、綜合管廊等領域。但是，在交通繁忙尤其是道路下方敷設大量管線的路段，獨立設置頂管接收井同樣需涉及大量交通導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洞已成為亟需解決的問題。

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

1 工程概況

歷山北路站是濟南地鐵2號線的第12座車站，且為與遠期地鐵線的換乘車站。歷山北路站總長內凈為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，緊鄰北園高架橋，并在道路北側設置2個過街出入口（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，緊鄰建華五金機電市場。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)生重大調整，此出入口接入主體位置頂板已無法預留大型吊裝孔供頂管機進洞吊裝使用，車站外側北園大街上亦難以設置獨立接收井，故需要重新研究此出入口過街通道頂管進洞問題。

該過街通道從道路北側設置在出入口敞開段內的工作井始發(fā)，由北向南以1.0%的坡度下找坡。頂管內凈尺寸為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 設計施工難點分析

目前已有部分頂管法工程在個別無接收井情況下采用“金蟬脫殼”法頂管進洞，即頂管主機頭到達接收端時將其鋼外殼留在土體中，內部的刀盤、螺旋輸送機等其他設備經(jīng)過分項拆除或切割，通過已形成的地下通道從始發(fā)工作井運出，之后在鋼外殼內部綁扎鋼筋、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)地下室連通項目中得到應用，但頂管主機鋼外殼內密布環(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，車站內部機電施工工作已開展，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系統(tǒng)的上排熱風道需封閉完成，因此在接收端部中板上先期預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搭設加固鋼架以供已有的“金蟬脫殼”法頂管進洞，因此本工程頂管進洞難度極高。同時，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 設計分析及處理措施

鑒于以上諸多因素及難點，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洞，即在車站預埋鋼環(huán)中板及側墻范圍內預留部分空間，供頂管主機能少量進入車站主體內，待頂管機頭頂進至接收端時，把機頭內部設備拆除后，將鋼外殼分段頂進車站主體內進行割除，這樣既可保證頂管的順利接收，整個頂管通道又均可采用預制鋼筋混凝土管節(jié)，具體做法如下：

1）主體結構施工時，已按頂管正常進洞條件預埋鋼環(huán)，鋼環(huán)內凈尺寸為7 300 mm×5 300 mm，如圖2所示。為保證車站中板下掛上排熱風道及時封閉及中板鋼筋與站臺層側墻有效連接，將預埋鋼環(huán)西側的中板及側墻先期澆筑，預留剩余側墻結構的鋼筋接駁器。

圖2 預埋鋼環(huán)

由于本工程采用的頂管機前中后鋼外殼組裝后尺寸為6 920 mm（寬）×4 920 mm（高）×4 710 mm（長），考慮本工程頂管進洞的特殊性，頂管進洞加固區(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。待頂管頂進至車站接收端加固區(qū)時，頂管暫時停止頂進，打設探孔確保加固效果后，從圍護地下連續(xù)墻背土側開始破除預埋鋼環(huán)內圍護墻的鋼筋及混凝土，使頂管機頭到達圍護地下連續(xù)墻邊的同時，開洞區(qū)圍護墻破除完畢。由于預埋鋼環(huán)內徑尺寸為7 300 mm×5 300 mm，車站內部中板又預留了40 cm后澆帶，將機頭內部的配套設備拆除后，頂管主機鋼外殼可部分頂入車站內。頂管機頭因大部分中板已施工完成，主機鋼外殼下部進入車站內部受阻，通過預埋鋼環(huán)，鋼外殼每次最多能進入車站內40 cm。先將進入主體內的鋼外殼下部割除，繼續(xù)頂進鋼外殼進入車站內部40 cm，將上部、兩側寬80 cm及下部寬40 cm的鋼外殼一并割除，如此往復再頂進、割除鋼外殼；同時從始發(fā)工作井將剩余段的預制頂管管片依次頂入，直至全部施工完成，如圖3所示。最終整個頂管通道全部采用預制鋼筋混凝土管片，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)前方預埋了鋼環(huán)板，待頂管機鋼外殼全部割除后，迅速將中板主筋焊接在管節(jié)預埋鋼板上，并通過井接頭將管節(jié)與主體結構可靠連接。管節(jié)與進洞預埋鋼環(huán)之間的空隙用C40 P8微膨脹混凝土封堵密實，加設止水鋼板及2圈兜通的遇水膨脹橡膠條等止水措施，如圖4所示，并設置橫截溝和接水槽以疏排長期運營后可能產生的滲水。

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深范圍內土層較差，地下水位較高，因此本工程的周邊環(huán)境保護等級要求較高。在設計過程中，應充分考慮各種風險源；在實際施工過程中，對每一施工步序的實時監(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，由此也驗證了本工程設計的合理性。

表1 施工監(jiān)測主要數(shù)據(jù)

5 結語

無接收井條件下頂管進洞的案例不多，本文根據(jù)實際工程進展需要，設計分析了無接收井條件下一種新型頂管進洞的設計施工關鍵點及處理措施。

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，由于同時兼顧了施工難度、施工工期及經(jīng)濟性等方面，該出入口的設計及施工方法均獲得了一致好評。頂管法施工由于其獨特的優(yōu)點，在城市地鐵車站、地下通道、綜合管廊等領域有很好的應用前景，本工程的順利實施可為類似工程提供借鑒。