摘要：顶管进洞是顶管施工过程中的关键控制节点及风险点，采取合理的措施使得顶管安全有效地进洞是一个值得探讨的问题。本文以杭州江南大道改造提升工程江晖路下穿江南大道地下人行过街通道工程为工程背景，详细介绍了顶管土中进洞施工工艺的技术应用，提出了顶管在覆土较浅、地下水丰富、砂性土层中进洞的相关技术措施，对在类似工况条件下顶管进洞具有一定的参考意义。
关键词：顶管；土中进洞；砂性土
0 引言
顶管施工工艺成熟，过程高效快捷，适用工况多样化，作为一种非开挖施工方法，其对周边环境、交通影响小等优点，在城市地下管廊箱涵、地铁车站出入口及地下过街通道建设中广泛应用。
随着顶管工艺应用范围的扩大，其施工期间不时会遇到各种新的问题。本文以杭州江南大道改造提升工程江晖路下穿江南大道地下人行过街通道工程为工程背景，在面临周边环境复杂，顶管进洞困难的情况下，提出了土中进洞的方案，有效地保护了周边环境，使顶管顺利进洞。
1 工程概况
本工程位于杭州市滨江区江南大道江晖路口，江南大道作为滨江区主干道，其与江晖路交叉路口交通繁忙、人流量大、管线密集。作为江南大道改造提升工程的配套基础设施，本路口设置4条6.9m*4.2m矩形顶管地下人行过街通道，采用土压平衡顶管法施工工艺。
工程范围地质结构复杂，土层多，且分部不均，各层土质性状差异大。顶管穿越土层主要为砂质粉土、砂质粉土夹粉砂、砂质粉土夹淤泥质粉质黏土。地下水丰富且水位高(水位埋深为0.80～1.80m)，主要为潜水。
2 工程背景
江南大道江晖路口工设置4个顶管工作井，4条6.9m*4.2m矩形顶管通道，顶管通道呈“回”字型布置，其中工作井2、4为顶管始发井，工作井1、3为接收井。工作井2-工作井3，工作井4-工作井1下穿江南大道，长度均为73.5m。本案例以工作井4-工作井1矩形顶管进洞为施工背景，详细介绍土中进洞的过程。
工作井4-工作井1顶管进洞加固区上方有一根10kv高压电缆，且周边有大量通讯管线、光缆，另外由于地下
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图1 江南大道江晖路口平面图
水位高，交通流量大等因素，为了保证顶管进洞安全性，遂采用土中进洞方案。
工作井1围护结构采用SMW工法桩，顶管进洞处工法桩桩长24m， H700X300型钢隔一插二。进洞加固区采用?850@600三轴搅拌桩加固，加固范围12.9m*4m，加固深度为顶管顶3m至顶管底3m。
3 土中进洞实施方案
顶管土中进洞施工技术是指利用接收井内回填土与坑外水土压力平衡来控制顶管机与洞圈之间的缝隙出现渗漏的原理，在接收井内外土压力平衡的情况下完成顶管机进洞的施工工艺。
根据地勘资料显示，顶管进洞段工程地质自地面由上至下依次为1.3m素士，2.9m砂质粉土，4.3m砂质粉土夹粉砂，2.2m砂质粉土夹淤泥质粉质粘土。砂质粉土层富水性好，透水性强，水量丰富，极易产生流沙。工作井1（接收井）底埋深11.12m,地面标高6.23m,顶管通道管底标高-3.0m,通道穿越砂质粉土夹粉砂和砂质粉土夹淤泥质粉质粘土层。
参考以往顶管进洞施工工艺及经验，对比多种进洞方法的优劣，考虑到工程地质条件、周边交通及管线等因素，本次采用土中进洞方式，其总体思路为：回填土方、拔除型钢、顶管推进、注浆加固、吊出机头。主要步骤如下：
1）安装洞门圈止水钢板及接收基座；
2）顶管进入加固区前将接收井回填黏土至顶管以上3m；
3）顶管推进至距离围护结构10cm左右处停机，拔除型钢；
4）顶管顶进，土中进洞，第一节管节推进至距离接收井结构内侧400mm处定位里程；
5）首尾3节管节水平、竖向压注双液浆（水泥浆和水玻璃）；
6）接收井内清土，设备机壳与管节分离；
7）封堵洞门（二次注浆）；
8）吊出机头，进洞完成。
4 土中进洞方案关键控制点
1）顶管机进洞姿态
进洞时顶管机姿态控制对进洞期间洞门圈渗漏有较大影响，若顶管机姿态未控制好，容易引起洞门圈止水装置破坏，进而导致洞门圈渗漏，严重时将发生塌方而造成工程事故。为控制好顶管机姿态，顶管施工期间，每推进20cm左右对顶管机姿态进行一次测量，做到实时监控，及时纠偏，必要时将采取铰接
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图2 顶管土中进洞示意图
纠偏。在靠近接收洞门前10米位置处，重新复核测量控制点、顶管里程、姿态等数据，调整最优的顶管姿态进入加固区。
2）顶管进洞时防止机头“磕头” |
顶管机推进过程中会出现姿态偏差，为确保顶管机能顺利进洞，工程中在设计接收井钢洞圈时均较顶管机尺寸大。本工程顶管进洞钢洞门圈设计尺寸为7228mm*4600mm（顶管机外机壳尺寸为6900mm*4200mm）。钢洞圈与顶管机尺寸的偏差导致顶管机进洞时其底部和洞门圈之间存在高差，由于顶管机机头较后机壳重，其整体重心靠前，将造成机头下坠，俗称“磕头”。进洞过程中机头“磕头”会导致与顶管机连接的管节碎裂，形成渗漏通道，发生渗漏事故，因此必须防止“磕头”现象的发生。
顶管进洞前，根据顶管机的姿态模拟出进洞的引轨的标高，在钢洞圈下部设置引轨（如图2所示），并把引轨延伸至进洞基座，同时进洞基座与引轨的坡度与顶进的坡度保持一致。
3）接收井洞圈与管节（顶管机壳）间隙
（1）接收井止水钢板
接收井洞门圈各侧与管节（顶管机壳）外侧有16.4cm~20cm间隙，故采取在接收井洞门圈上焊接2道3mm厚的止水环板，形成一道止水槽形式的止水装置，止水钢板外侧每隔0.5m设置一个三角撑（如图3所示）。止水钢板的宽度根据机壳与洞圈的间隙做适当调整。
（2）接收井洞门注浆
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图3 止水钢板示意图
接收井洞门圈与管节间的空隙是项管进洞过程中的薄弱环节，是接收井与外界水土接触的唯一通道，顶管机推进至设计里程后须立即对其进行注浆封堵。
本工程顶管管节顶、底部各设置三个DN25钢管注浆孔，左右两侧各设置两个DN25钢管注浆孔，共计10个注浆孔。封堵利用管节预埋的注浆孔，每节管节按照先下后上的顺序依次对靠近接收井洞门三环管节注双液浆，双液浆甲、乙两液配比由现场试验确定，并加入适量的促进剂。注浆时须保证注入量填充充足，并控制好注浆压力。首先对第一节管节及洞口结构墙进行注浆，对管节与结构墙之间进行封堵，再依次对第二、三节管节进行注浆。
4）清理井内土方时密切观察洞圈状况
井内土方清理按单次清理1m高度分层进行，根据洞门土方清理情况，实时观察洞圈渗漏情况，若出现渗漏须立即停止清理，并在管节内对应漏点位置处采取压浆措施，直至渗漏得到控制后方可继续清理土方。土方清理完成后，并且在接收井洞门不渗水的情况下，采用顶管机内的脱离油缸，将顶管机壳与管节进行分离。
最后接收井洞门利用首节管节的预埋钢环与洞圈进行焊接封闭，并在上、下、左、右预埋1寸注浆管进行洞门二次注浆。封堵钢板采用3mm钢板，长度为500mm，宽度为200mm,并根据洞门四周空隙进行适当修正。
5）顶管进洞区间地下水控制
考虑孔隙潜水的含水层，地表水系与孔隙潜水的粉砂、粉土层具有较好的水力联系，砂质粉土、粉砂中，潜水水量较大。若加固体存在缺陷，以及围护桩与加固体之间可能存在冷缝，容易形成潜水往顶管洞口区渗流的通道，另加固区与未加固区交界处可能通过管节外壁形成与井内的通道造成漏水漏砂。
故本次主要针对顶管进洞加固情况，以及围护桩与加固区形成的薄弱区接缝等风险因素，在顶管洞门加固体与原状土的交界处布置2口降水井，顶管进洞期间确保降水井水位保持在顶管通道底部5米以下，待完成接收井洞口封堵后方停止降水井抽水。
5 结论
结合江南大道江晖路口工作井4-工作井1矩形顶管进洞施工情况，砂性土中顶管土中进洞施工技术得以应用，工程实践证明该技术有效解决了地下水丰富，砂性土质中顶管进洞时的工程风险问题，作为一种新的顶管进洞施工技术，在地质条件复杂，周边环境保护要求高的情况下，土中进洞技术可作为一种较为有效的施工措施推广使用。
参考文献：
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作者简介：戴晟磊，男，工程师。