凌恒軍

南京同力建設(shè)集團(tuán)股份有限公司（210046）

1 工程概況

浦口大道地鐵十號(hào)線臨江站地下過街通道工程位于南京地鐵十號(hào)線臨江站東北側(cè)。通道整體以反“丁”字型布置，在浦口大道兩側(cè)共設(shè)置3 個(gè)出入口。1 號(hào)、2 號(hào)出入口位于浦口大道北側(cè)、臨江路西側(cè)；3 號(hào)出入口位于浦口大道南側(cè)臨江地鐵站綠地范圍內(nèi)，主通道接入臨江站地鐵預(yù)留出入口。工程地下過街段采用矩形頂管法施工。主通道橫斷面凈空為 3.3 m×6 m，壁厚為 45 cm；采用 4.2 m×6.9 m 矩形頂管進(jìn)行掘進(jìn)施工。

頂管主通道由浦口大道北側(cè)工作井始發(fā)，自北向南推進(jìn)至臨江地鐵站外掛接收井內(nèi)。頂管段總長(zhǎng)約60.1 m，通道頂覆土5～5.5 m，平坡推進(jìn)。

接收井基坑圍護(hù)形式采用φ850@600SMW 工法樁密插，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為4.4 m、寬度為12 m。頂管到達(dá)地基加固采用2 排φ850@600 三軸攪拌樁。工法樁與地基加固攪拌樁之間采用高壓旋噴樁加固止水[1]。

2 土中進(jìn)洞施工技術(shù)

2.1 頂管進(jìn)洞施工風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策分析

2.1.1 進(jìn)洞風(fēng)險(xiǎn)分析

1）頂管機(jī)進(jìn)洞地層位于②1d3-4、②2b4 以及②2d3-4 土層。其中②1d3-4 及②2d3-4 土層滲透系數(shù)為3.0×10-3，含有一定的承壓。一旦出現(xiàn)滲漏，通道就會(huì)出現(xiàn)砂土快速流失現(xiàn)象，存在引起地面沉降甚至局部塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。

2）加固區(qū)厚度僅1.7 m（2 排攪拌樁加夾心旋噴）。頂管機(jī)刀盤鼻尖距SMW 工法樁0.4 m 時(shí)，暫停頂進(jìn)，開始拔型鋼。一旦拔型鋼過程中工法樁加固體出現(xiàn)裂縫，就會(huì)形成滲漏通道。此時(shí)無(wú)任何可堵漏的施工方法，只有快速頂進(jìn)，直至頂管機(jī)到達(dá)洞圈內(nèi)止水裝置起作用的位置。若型鋼一開始拔出時(shí)就出現(xiàn)滲漏，那將是災(zāi)害性的風(fēng)險(xiǎn)。

3）因南側(cè)接收井緊臨地鐵十號(hào)線臨江站2 號(hào)出入口，考慮到需保證地鐵站的結(jié)構(gòu)安全，按設(shè)計(jì)文件要求不予設(shè)置降水管井。目前，加固體周邊無(wú)針對(duì)頂管進(jìn)洞而設(shè)置的降水井，如進(jìn)洞區(qū)域不能得到有效降水及控水，施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)必然加大。

4）目前接收井的長(zhǎng)度不能滿足頂管機(jī)一次進(jìn)洞的要求，需分2 次進(jìn)洞。

2.1.2 頂管進(jìn)洞施工安全對(duì)策分析

1）土中進(jìn)洞工藝。采用土中進(jìn)洞工藝，需加長(zhǎng)接收井長(zhǎng)度。接收井設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為4.4 m，而頂管機(jī)刀盤到頂管機(jī)殼尾部的總長(zhǎng)為4.65 m，無(wú)法完成頂管機(jī)一次進(jìn)洞。若要加長(zhǎng)接收井長(zhǎng)度，需提前將接收井與地鐵對(duì)接段底板、側(cè)墻結(jié)構(gòu)（地鐵預(yù)留墻體暫不破除貫通）先行施工完畢，方可達(dá)到一次進(jìn)洞要求。

2）輔助降水施工措施。降水對(duì)砂性地層降低水位、減小水頭壓力和施工風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的輔助效果。為此專門請(qǐng)專業(yè)降水單位，結(jié)合本工程實(shí)際工況，為頂管進(jìn)洞區(qū)域降水作專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

CT掃描：采用16排螺旋CT掃描儀，設(shè)置參數(shù)：電壓：120 kV，電流：140～200 mA，層厚3～5 mm，間隔5 mm(美國(guó) GE)，行常規(guī)軟組織窗和骨窗重建。

頂管底部埋深約為10 m，埋深11～17 m 處為厚約 6 m 的砂性土，埋深 17～19 m 處為厚約 2 m 的粉質(zhì)黏土夾粉土層。依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，②-4d3-4 粉質(zhì)黏土夾粉土層為微透水層，結(jié)合工作井施工期間降水情況，其隔水性相對(duì)可靠。本次擬布置的降水井的深度為16 m，基本不進(jìn)入②-4d3-4 粉質(zhì)黏土夾粉土層，主要為防止②-4d3-4 層下部厚度較大的②-4d1-2、②-5d1 粉砂、細(xì)砂層產(chǎn)生越流補(bǔ)給。

結(jié)合上述頂管穿越期間地下水風(fēng)險(xiǎn)分析，本次頂管進(jìn)出洞輔助降水井主要布置于工作井與井外加固體角部和頂管即將進(jìn)入加固體區(qū)域。每側(cè)各布置降水井1 口，共布置4 口。為避免降水井施工于加固影響范圍內(nèi)或頂管穿越范圍內(nèi)，降水井與加固體邊線或頂管邊線預(yù)留1.5 m 的安全距離。另在通道斷面中間設(shè)置一口PVC 材質(zhì)的觀察井，用于降水凈水位觀測(cè)。

受限于降水井深度和互層土降水特性的影響，本工程降水井較難控制的地下水位于洞門底部1 m處。本次在各洞門區(qū)域布置4 口降水井，盡量降低頂管穿越期間含水層的水位。

根據(jù)專業(yè)降水單位的降水設(shè)計(jì)，布設(shè)4 口真空降水井后，地下水位明顯下降，水位降至地下7～8 m。但由于受地層特性及環(huán)境的影響，矩形頂管通道斷面水位還是不能整體降到通道底部?？窟M(jìn)洞最中心區(qū)域的正常水位在地下7～8 m，通道中心區(qū)域?yàn)榈叵? m，基本處于通道斷面的中上部，無(wú)法完全隔絕地下水。為此即使采取了輔助降水措施，頂管進(jìn)洞施工風(fēng)險(xiǎn)既然存在。

2.2 土中進(jìn)洞施工技術(shù)

2.2.1 地面準(zhǔn)備

1）盡快找到回填土源，根據(jù)籌劃聯(lián)系好運(yùn)進(jìn)場(chǎng)區(qū)回填的時(shí)間。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好回填所需的施工道路及場(chǎng)地，協(xié)調(diào)好回填土運(yùn)輸路線和交通。

2）回灌水采用從降水井抽出的水。故在進(jìn)洞前應(yīng)檢查降水井情況，做好降水井抽水回填施工準(zhǔn)備。建設(shè)好地面排水溝渠，規(guī)劃好排水路線。

3）落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)正常施工照明和應(yīng)急照明設(shè)施的布設(shè)。

2.2.2 接收井內(nèi)布置

待接收工作井長(zhǎng)度增擴(kuò)后，割斷洞圈底部型鋼，安裝雙道鋼止水裝置（也可采用氣囊，沿洞圈一周，使用橡皮帶穿入止水鋼板預(yù)留焊燒孔內(nèi)，綁扎固定牢靠）。同時(shí)為防止頂管機(jī)進(jìn)入接收井內(nèi)時(shí)，由于回填土松軟，出現(xiàn)頂管機(jī)“磕頭”現(xiàn)象，在接收井內(nèi)布設(shè)混凝土接收底座，底座高度不超過洞圈底部10 cm。并在洞圈內(nèi)側(cè)端設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

2.2.3 井內(nèi)回填

井內(nèi)準(zhǔn)備工作就緒后，進(jìn)行井內(nèi)土體回填。回填高度為洞圈以上1.5～2 m。接收井尺寸為6.3 m（長(zhǎng)）×12 m（寬）×7.15 m（高），回填土方量約為 540 m3。

2.2.4 施工要點(diǎn)

1）考慮到臨邊為地鐵車站內(nèi)襯墻結(jié)構(gòu)，為減小接收井內(nèi)頂進(jìn)頂力，減少對(duì)正面車站內(nèi)襯的影響，回填土應(yīng)盡量采用淤泥土，避免采用砂性土。

2）在回填過程中，洞圈內(nèi)應(yīng)盡量密實(shí)，避免產(chǎn)生空洞，引起積水。

3）土體回填后，考慮到回填土的密實(shí)性，可適當(dāng)往井內(nèi)加注一定量的水，以起到一定的水夯密實(shí)作用。

4）回填土前，可考慮在井內(nèi)洞圈兩側(cè)設(shè)置簡(jiǎn)易降水疏干井。一方面可以檢驗(yàn)洞圈注漿效果，另一方面能夠疏干和降低回填土內(nèi)水份。

3 進(jìn)洞施工控制措施

3.1 進(jìn)洞過程控制

1）SMW 支護(hù)型鋼在井內(nèi)回填后，即可進(jìn)行拔除。型鋼拔除后其空隙應(yīng)及時(shí)用水泥漿進(jìn)行回填。若型鋼拔除過程中頂管已進(jìn)入地基加固區(qū)，則頂管機(jī)應(yīng)在SMW 工法樁前0.5 m 處暫停頂進(jìn)。

2）型鋼拔除、空隙回填后，頂管機(jī)按原設(shè)計(jì)頂進(jìn)里程頂進(jìn)到位。即管節(jié)距洞圈前端25 cm 時(shí)停止頂進(jìn)。進(jìn)行漿液置換和土體固化。若止水裝置采用氣囊，在頂管頂進(jìn)到位并開啟氣囊后，再進(jìn)行洞圈注漿。

3）待漿液置換、土體固化并養(yǎng)護(hù)3～5 d，在井內(nèi)預(yù)埋簡(jiǎn)易降水井，對(duì)接收井內(nèi)進(jìn)行降水。待井內(nèi)水位降到一定程度后，停止降水，觀察井內(nèi)水位變化，以此判斷加固效果。若井內(nèi)水位始終保持一定的高水位，則說明洞圈效果不佳，需進(jìn)行注漿加固。

4）待判斷洞圈加固效果較好、漿液已固化后，進(jìn)行井內(nèi)回填土體清理。清理時(shí)應(yīng)開啟井內(nèi)外降水井，以降低井內(nèi)外水位差，減少洞圈封堵壓力。清理應(yīng)分層、逐層清理，每層清理高度盡量不超過2 m。清理到頂管斷面時(shí)，應(yīng)派專人觀察洞圈是否有滲漏情況及滲漏量的大小。

3.2 洞門封堵

開挖到位后，應(yīng)及時(shí)將頂管尾部與第一節(jié)管節(jié)分離。分離后及時(shí)用預(yù)制好的鋼板進(jìn)行焊接封堵。焊接必須采取滿焊的方式，并在焊接過程中監(jiān)控洞圈是否有滲漏情況。封堵完成后，再對(duì)洞圈進(jìn)行注漿加固。

采用氣囊作為止水裝置的，在鋼板將洞圈封堵后，卸掉氣囊內(nèi)的氣，再進(jìn)行洞圈注漿加固。

3.3 應(yīng)急措施

1）若進(jìn)洞時(shí)出現(xiàn)輕微滲漏，可采取加強(qiáng)壁后注漿和壓注聚氨酯的方法進(jìn)行封堵。

2）頂管機(jī)本體暴露后出現(xiàn)洞圈滲漏時(shí)，可在采取上述第（1）條的方法進(jìn)行封堵的同時(shí)，盡快將頂管機(jī)尾部與第一節(jié)管節(jié)脫離，并及時(shí)用預(yù)制鋼板進(jìn)行洞圈封堵。待鋼板間洞圈與管節(jié)間空隙封堵后，再采取注漿的方法將建筑空隙充填密實(shí)并固化。

3）現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃一塊臨時(shí)堆放開挖土的場(chǎng)地，在接收機(jī)回填土開挖清理過程中，如果出現(xiàn)因滲水現(xiàn)象嚴(yán)重、井點(diǎn)降水效果不好而導(dǎo)致正面無(wú)法封堵的情況時(shí)，可利用開挖出來(lái)的土和降水井及時(shí)進(jìn)行抽水回灌，實(shí)現(xiàn)井內(nèi)水壓平衡。在采取其他方式進(jìn)行洞圈注漿堵漏后，再次開挖。

4 結(jié)語(yǔ)

頂管機(jī)進(jìn)出洞的風(fēng)險(xiǎn)較大，而頂管施工重點(diǎn)主要在于前期的風(fēng)險(xiǎn)分析、預(yù)控和應(yīng)急響應(yīng)措施的可行性。其中，降水是控制頂管作業(yè)成敗與否的關(guān)鍵所在。因此，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，需制訂出針對(duì)性、安全可靠性較高的施工方案，并結(jié)合專業(yè)的施工經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)施工工藝和控制措施進(jìn)行優(yōu)化和改善。